부산대학교  2004 년도 학위논문

한반도 주변 해무 발생의 기상학적 특성과 예측 가능성 연구
A Study of the Meteorological Characteristics and the Predictive Possibility for the Sea Fog around Korea Peninsula

허기영

부산대학교 대학원 대기과학과

2004 이학석사 학위논문

   한반도 주변에서 발생하는 해무에 대한 예측 가능성을 알아보고자 기상학적 특성과 기후 통계를 분석하였으며 수치모형을 통한 모의가 함께 수행되었다. 본 연구에서는 기존의 해무 예측 모델이 해양/대기 간의 상호작용을 고려하지 않았기 때문에 해무의 특성이 잘 모사되지 못한다고 보고 이를 고려할 수 있는 중규모 해양/대기 접합 모형인 COAMPS를 사용하여 해무를 모의하고자 하였다. 한반도 주변 해무의 특성을 알아보고자 1991년∼2002년까지의 관측자 료를 사용하여 통계적으로 분석하였다. 해무가 가장 빈번히 나타나는 지역은 백령도를 비롯한 서해 5도 지역과 흑산도 부근, 울릉도 동쪽이며, 전 해상에서 5∼8월에 대부분의 안개가 발생하고, 7월에 가장 발생빈도가 높다. 해무 발생에 대해 1km이하의 시정을 가지는 짙은 해무는 서해에서 대략 60%가 넘고, 동해는 33%, 남해는 20%정도이다. 바람은 남∼남서풍, 북∼북동풍일 때 1∼2m/s의 속도를 가지면 해무가 가장 잘 발생하였다. 해무가 발생하는 대표적인 기압배치를 10가지로 분류하고, 각 지역별로 발생 비율을 알아보았다. 분석 결과 지역별 특징이 뚜렷하게 나타났지만, 전선이나 이를 동반한 저기압이 우리나라 북쪽 또는 남쪽을 통과할 때 해무가 가장 많이 발생하였다. 서해 중부는 우리나라 북쪽으로 통과할 때 발생비율이 높고, 나머지 지역에서는 모두 남쪽이나 우리나라를 직접 통과할 때 발생비율이 높다. 그 밖에 정체전선이나 북태평양 고기압 확장에 의해 발생하는 횟수도 많았다. 서해와 남해는 서해상이나 동중국해에 고기압이 존재할 때도 해무가 종종 발생하지만, 동해나 울릉도 지역은 그 보다는 오호츠크해 고기압의 확장이나 동해상에 고기압이 있을 경우, 그리고 태풍이나 열대성 저기압의 통과로 인한 간접적인 영향으로 많이 발생한다. 한반도 주변 해무를 예측하는데 COAMPS 모형의 적용 가능성을 알아보기 위하여 세 가지 사례를 선정하였다. 먼저 첫 번째는 여름철에 주로 나타나는 북태평양 고기압의 확장으로 인해 서해안으로 유입되는 해무에 대한 사례이며, 두 번째는 우리나라 북쪽으로 저기압이 통과하여 북동쪽에 기압골을 형성하고, 동중국해에서 발생한 고기압과 결합하여 해무가 발생하고 발달했던 봄철에 주로 발생하는 사례, 세 번째는 우리나라 북쪽으로 저기압이 천천히 통과하면서 서해안에 해무가 발생한 사례이다. 선정된 사례 모두 남∼남서풍에 의한 이류무가 발생하는 전형적인 형태이다. 사례 1 기간동안에 6시간 간격으로 3일간 모의된 결과 중 상대습도의 분포에서 안개가 관측된 지점의 상대습도는 대부분 90%이상으로 모의되었으며 백령도 부근을 제외한 지역에서는 바람이 3m/s 이내에서, 풍향은 습도가 높은 지역에서 낮은 지역으로 향할 때 해무가 발생하는 모습을 보였다. 풍속이 강하였다가 줄어들면 해무가 발생하기 좋은 조건이 되는 모습도 보였다. 해기차는 1∼3도로 모사되고 있지만, 안개를 예측하기 위한 예측 인자로써의 가능성은 찾지 못하였다. 지상의 Total Cloud Cover(TCC)가 90% 이상인 지역에서 극히 일부 지역을 제외하고 안개와 박무가 관측되었다. 사례 2에서는 모의된 결과 중에서 안개가 관측된 지점에 대해 모의된 상대습도가 대부분 90%이상으로 나타났으나 5월 31일 00UTC에 85%정도로 나타나기도 했다. 바람은 대부분 2m/s이내에서 발생하였으며, 기압 배치에 따라 남∼남서와 서∼북북서의 풍향을 보이고, 95%이상의 습윤 구역이 바람을 따라 이동하는 모습도 보였다. 해기차는 1∼3도 정도의 분포를 보이고 있으며 -1도인 경우도 나타났고, 2∼3도의 값을 보이는 31일 00UTC에는 해무가 제대로 모의되지 못하였다. 안개가 관측되었지만, 경기만 일대에서 TCC는 60%정도로 모의되었다. 다시 6월 1일에는 서해 중부와 남부에서 안개가 관측되었고, 상대습도는 95%이상, TCC도 95%이상으로 모의되었다. 사례 3의 경우에 상대습도는 안개가 관측된 지점에서 거의 대부분 90%이상으로 모의되었으며, 바람은 열대성 저기압의 영향으로 다소 강하게 부는 것으로 모의되었는데, 관측자료에 비해 더 높은 풍속을 보였다. TCC는 안개가 관측된 지역에서 95%이상의 분포가 가장 많이 나타났으며 대부분 90%이상으로 나타났다. 해기차는 야간에 1∼2도가 가장 많았으며, 오전에는 3∼4도의 분포가 많았다. 지금까지 관측자료와 모형 실험 통하여 한반도 주변의 해무의 특성을 살펴보고 예측 가능성을 알아보았다. 관측을 통해 나타난 풍향, 풍속, 해기차 등의 기상요소와 해무 발생 사이의 상관 관계가 모형 실험을 통하여 잘 모의되었다. 각 사례기간에 발생한 해무는 발생한 조건에 따라 조금 다른 특성을 보였으며, 상대습도와 TCC가 90%이상으로 모의된 비율은 60%에서 76%까지 나타났다. 지상의 TCC와 상대습도를 예측 인자로 사용하였을 때, 시간적으로는 06UTC에 적중률이 가장 낮았으며, 공간적으로는 서해 중부에서 가장 높은 적중률을 보였고, 서해 남부는 중부에 비해 조금 낮았다. 남해 서부에서는 서해에 비해 안개 발생 횟수가 적었지만, 모형에서는 40%정도의 낮은 적중률을 보였고, 동해와 남해동부에서 발생한 일부 안개에 대해서는 모의하지 못하였다. 따라서 지상의 TCC와 상대습도가 동시에 90%이상 모의될 때 서해상에서 해무의 발생가능성이 높다고 생각된다. 앞으로 더욱 많은 사례에 대한 실험을 통해서 해무의 발생학적 메카즘을 규명하고, 서해와 더불어 남해와 동해에서 발생하는 안개에 대해서도 정확한 예측인자를 밝혀낸다면 해무의 예측 가능성을 높이고, 실시간 예보를 하는데 객관적 기준을 마련해줄 것이다.(이 논문의 결론부분임)

   Meteorological feature and climatological statistics is analyzed and numerical model is simulated in order to understand the predictive possibility of sea fog around the Korea peninsula. In this study, mesoscale coupled ocean/atmosphere model COAMPS, considerable ocean/atmosphere interaction, is used for simulating the sea fog. For understanding the sea fog characteristics around the Korea peninsula, observation data is statistically analyzed on sea fog from 1991 to 2002. The most occurrence region of the sea fog are the vicinity of Baekryoungdo, Huksando and the eastern area of Ullungdo, temporally July, for the most cases it occurs from May to August all over the seas around the Korea peninsula. The dense sea fog, visibility is less than 1km, is about 60% in Yellow sea, 33% in East sea and 20% in South sea, and it occurs when wind direction is S∼SW, N∼NE and wind speed is 1∼2m/s. The representative synoptic pattern is classified by 10 types and evaluated occurrence rate in each area. The result shows that characteristic is specific to a region, but the max occurrence of sea fog is during the passage of front or low. Also, while front or low passes, the heavy frequency of sea fog appears in the western Yellow Sea when front or low passes over the north of Korea. However, that appears in the other area when front or low passes over Korea or the south of Korea. In addition to the sea fog from stationary front or the North Pacific High extension is highly frequency, too. The sea fog on the Yellow Sea and the southern sea occurs when high is on the East China Sea or the Yellow Sea, but that of the East Sea and Ullungdo is heavily frequent during the Okhotsk high extension or high on East sea and indirect effect of tropical depression or typhoon. The 3 cases are selected whether COAMPS model is available or not for forecasting sea fog around the Korea. First, Case 1 is that the sea fog occurs because north Pacific high extends to Korea in summer. Second, Case 2 is that the sea fog occurs because front or low passes in the north of Korea. The later, trough is formed in the northeast of Korea after low passes and connect East China Sea high that is mainly in spring, so sea fog is formed and developed. Case 3 is the case of the passage of front or low only. All of cases are typical pattern of advection fog occurred by S∼SW wind. In conclusion, it was found from meteorological data analysis and numerical simulation that correlation between meteorological elements and sea fog occurrence is simulated well. The sea fogs in each cases have different features according to occurrence condition and synoptic pattern. Though more cases need to be analyzed, Total Cloud Cover(TCC) and RH at the surface is estimated as a proper prediction factor forecasting sea fog. If it is more than 90% of RH and TCC at the same time, in particular, it seems quite probable that the sea fog forecast is correct in Yellow Sea. Further case study on sea fog would clarify the mechanism of sea fog and if it will find exact prediction factor in the southern sea and the East Sea along with the Yellow Sea, a possibility of sea fog forecast will be increased and it will give the objective standard for real time forecast of sea fog.