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국토 좁고 산 많아 기압 변화무쌍…슈퍼컴도 두 손 든 장마철 비 예보

국토 좁고 산 많아 기압 변화무쌍…슈퍼컴도 두 손 든 장마철 비 예보

유용하 기자
유용하 기자
입력 2020-08-12 17:04
업데이트 2020-08-13 01:37
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일기예보 맞히기 어려운 이유 뭘까

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예보를 만들어 내기 위해 활용하는 다양한 기상관측 수단들. 민항기를 활용한 기상정보도 일기예보를 위한 중요한 자료인데 최근 코로나19로 인해 민항기들 운항이 줄어들면서 예보에 활용할 수 있는 기상정보가 줄었다는 목소리도 나오고 있다. 기상청 제공
예보를 만들어 내기 위해 활용하는 다양한 기상관측 수단들. 민항기를 활용한 기상정보도 일기예보를 위한 중요한 자료인데 최근 코로나19로 인해 민항기들 운항이 줄어들면서 예보에 활용할 수 있는 기상정보가 줄었다는 목소리도 나오고 있다.
기상청 제공
관측→모델 분석→예보생산→전달 활용
기상청 지난 4월 한국형 예보모델 도입
봄·가을 기압계 변화 크지 않고 동서 이동
장마땐 남북으로도 이동해 예측 더 곤란
코로나로 민항기 AMDAR 기상정보 감소도 영향


지난 5월 말 기상청이 발표한 ‘2020 여름철 전망’에서는 7월 하순 장마가 끝나고 본격적인 무더위가 시작될 것으로 예상했다. 장마가 끝난 뒤 8월에도 대기불안정으로 국지적으로 강하고 많은 비가 내릴 것이라는 전망도 내놨다.

그렇지만 예상과 달리 중부지방은 지난 6월 24일 시작해 오는 16일까지 장마가 50일 넘게 이어질 것으로 보이며 기상청이 전국적으로 기상관측망을 확충한 1973년 이후 역대 가장 길고 오랜 장마로 기록을 남기게 됐다. 잇따른 여름 날씨 예측이 빗나가면서 기상청은 또다시 ‘오보청’, ‘통보청’이라는 비난을 받고 있다.

일기예보는 어떤 과정을 거쳐 만들어지기에 날씨를 정확하게 맞히기 어려운 걸까. 일기예보가 대중에게 전달되기까지는 ▲관측·감시 ▲모델분석 ▲예보생산 ▲전달·활용이라는 과정을 거친다. 관측·감시는 지상과 고층대기, 해상, 레이더, 기상위성으로 기상 변화를 입체적으로 파악하고 전 세계 190여개국 약 5000곳에서 전달돼 오는 기상정보를 종합하는 과정이다. 이렇게 얻어진 관측 데이터는 예측 방정식에 적용돼 기상 현상을 예측한다.

많은 나라들이 자국 사정에 맞는 수치예보 모델을 개발하려 시도하지만 실제 예보에 적용이 쉽지 않아 폐기되는 경우가 많다. 현재 독자적 모델을 개발해 운영하는 나라는 유럽연합(EU), 영국, 미국, 일본, 캐나다, 프랑스, 독일, 중국, 러시아, 한국 등이 전부다. 이 중 가장 우수한 모델은 EU의 것이며 그다음이 영국 모델이다.

한국 기상청은 영국의 수치예보모델(UM)을 써왔지만 지난 4월 한반도 지형과 기상 특성을 반영한 한국형수치예보모델(KIM)을 도입했다. 기상청은 현재 UM과 KIM을 함께 사용하고 있다. KIM은 기상데이터 업데이트와 실제 날씨와 모델간 불일치 부분을 보정하는 과정을 진행 중에 있기 때문에 아직까지는 예보 전반에 활용되고 있지는 않는 상황이다.

또 기상청은 수치예보모델 분석에 슈퍼컴퓨터 5호기, 4호기 등을 활용하고 있다. 4호기는 48억명이 1년 동안 계산해야 할 자료를 1초 만에 처리할 수 있는 능력을 갖고 있어 하루 약 16만장의 일기도를 생산할 수 있다. 5호기는 이보다 8배 이상 성능이 우수해 하루 100만장 이상의 일기도를 생산할 수 있는 것으로 알려져 있다.

예보관들은 슈퍼컴퓨터가 생산한 수치예보모델 분석 자료와 관측 자료를 바탕으로 예보관 회의를 거쳐 최종적으로 예보를 만든다.

기상학계에 따르면 날씨 예보 정확도에 미치는 영향력은 슈퍼컴퓨터와 수치예보모델 성능 40%, 관측자료 32%, 예보관 능력 28% 정도다.

그렇지만 세 가지 요소가 모두 완벽하더라도 100% 정확하게 날씨를 예측한다는 것은 사실상 불가능하다. 날씨는 작은 조건의 변화가 전혀 다른 결과를 부르는 ‘비선형성’이 적용되기 때문이다. ‘중국에서 나비의 날갯짓이 뉴욕에 토네이도를 일으킨다’는 ‘나비효과’가 날씨의 비선형성을 나타내는 대표적인 용어다. 100% 정확한 일기예보를 위해서는 나비의 날갯짓까지 정확하게 파악해야 한다는 말이다.

여기에 기압계의 변화가 비교적 안정적인 봄, 가을에 비해 여름, 겨울의 날씨 예측은 쉽지 않다. 특히 장마철은 대기 불안정으로 인해 짧은 시간 동안 좁은 범위에서 날씨가 달라지는 경우가 많아 예보 정확도는 더 떨어진다.

편서풍대에 위치한 한반도는 평소 동서 방향으로 기압계가 이동하지만 장마 기간 동안은 고온 다습한 북태평양고기압과 북쪽의 차가운 공기가 부딪치면서 정체전선이 형성돼 남북으로 움직인다. 이 때문에 동서 흐름뿐만 아니라 남북 흐름을 동시에 고려해야 한다. 여기에 미국이나 중국과 달리 좁은 국토와 산악지형이 많다는 지리적 영향 때문에 기압계가 바뀌는 경우도 많기 때문에 날씨 예측은 더욱 어렵다.

또 농담처럼 들릴 수도 있겠지만 코로나19로 인해 기상관측 정보량이 줄어들면서 날씨 예보의 정확도가 떨어지기도 했다. 민간 항공기에는 기상관측자료 중계프로그램인 ‘AMDAR’(Aircraft Meteorological Data Relay)가 설치돼 있다. 항공기가 비행하면서 기온과 풍속, 풍향, 구름량 등 대기 상부의 다양한 기상 자료를 수집해 세계기상기구(WMO)의 국제기상자료통신망(GTS)로 보내지게 된다.

이렇게 확보된 대기상부 기상자료는 슈퍼컴퓨터로 보내져 기상예보에 활용하는데 미국, 유럽연합(EU), 호주, 중국, 일본, 한국 등 12개국 43개 항공사가 참여하고 있다. 한국에서는 대한항공과 아시아나항공이 참여하고 있다. 문제는 코로나19의 전 세계적 확산으로 항공기 운항이 급격히 줄어들면서 AMDAR에서 수집되는 기상관측 데이터가 함께 줄었다는 것이다.

코로나19로 인한 민간항공기 운항편수 감소가 지난 3월 이후 5개월 연속 90% 이상 감소율을 보이는 것으로 확인됐다. 유럽중기예보센터(ECMWF)에 따르면 전 세계적으로 AMDAR 기상관측 보고가 지난 3월 초와 비교해 3월 하순에 42%가 감소한 것으로 나타났다. ECMWF는 현재와 같이 AMDAR 정보 제공에 차질이 빚어질 경우 일기예보 정확도는 15% 이상 낮아지고 10일 이내 중기예보의 오차범위도 심각해진다는 분석결과를 내놓기도 했다.

기상 전문가들은 “일반적으로 장마철에는 기압골 변화가 심한 데다가 올해처럼 시베리아 지역에서 발생한 블로킹 현상이 오랫동안 나타날 경우 대기 변화가 더 심해 한 치 앞을 내다보기 어려운 경우가 많다”고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
2020-08-13 23면

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