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기상청에서는 태풍 발생시 태풍예보와 함께 실황분석(real-time analysis)을 수행한다. 실황분석은 즉시 발표해야 하는 긴급성을 요구하므로 충분히 검토할 만한 시간이 부족할 뿐 아니라, 사용되는 관측자료도 제한적이기 때문에 불확실성을 내포하기 마련이다. 이는 사후에 수행하는 사후분석[post(season)-analysis] 또는 재분석(reanalysis)으로 불리는 과정을 통해 보완되며, 이렇게 생산된 자료를 베스트트랙(best track)이라고 한다. 베스트트랙은 실황분석 당시, 시간적 한계로 사용되지 못한 관측자료를 포함하여 가능한 모든 자료들을 이용하고, 보다 정밀하게 종합적으로 재분석하여 최종 확정된 사후 태풍정보라 할 수 있다. 이 베스트트랙은 현재의 관측과 기술수준 하에서 태풍의 위치·강도·크기 등을 분석한 최선의 분석 결과물, 즉 가장 실제에 가까운 자료를 의미한다. 만일, 미래에 더 나은 분석기법이 도입되면 이 베스트트랙은 수정될 수 있을 것이다.

Cha et al. (2016)은 ‘2013년 한반도 영향태풍 베스트트랙’을 시범 생산한 바 있는데, 태풍 중심이 위치할 가능성이 있는 신뢰구간(potential interval)을 정의하고, 재분석에 활용되는 관측자료의 신뢰도에 따라 신뢰구간 범위를 최소(최적)화하는 방법과 최적의 신뢰구간 범위 내에서 태풍 진로를 결정하는 방법을 소개하였다. 이후, 기상청 국가태풍센터는 2014년 영향태풍에 대한 베스트트랙을 생산하고, 2015년부터 북서태평양에서 활동한 모든 태풍에 대한 재분석을 시작하였다. 재분석을 통해 생산된 베스트트랙은 태풍예보관, 총괄예보관, 국가기상위성센터, 기상레이더센터, 학계 전문가들과 함께 면밀한 검토를 거친 후 공식적으로 발표되고 있다. 따라서, 이 베스트트랙 자료는 우리나라 국가태풍센터의 독자적인 생산체계로부터 산출된 공신력을 갖춘 태풍 자료라고 할 수 있다.

북서태평양에서 활동한 태풍에 대한 베스트트랙을 공식적으로 발표하는 주요 국외 기관은 미국의 Joint Typhoon Warning Center (JTWC)와 일본의 Regional Specialized Meteorological Center (RSMC-Tokyo, RSMC)가 대표적이다. 미국은 1945년부터, 일본은 1951년부터 자체적으로 태풍 베스트트랙을 발표해왔다(Ying et al., 2014). 이외에 중국의 Shanghai Typhoon Institute (STI; Lu et al., 2021)와 홍콩의 Hong Kong Observatory (HKO) 등의 기관에서도 베스트트랙을 생산 발표하고 있다. Ying et al. (2014)은 이상의 4개 기관의 베스트트랙 자료 정보를 간략하게 정리한 바 있다. 이 자료들은 세계기상기구(World Meteorological Organization, WMO)가 주관하는 베스트트랙 자료의 공식 배포처인 International Best Track Archive for Climate Stewardship (IBTrACS)에서도 얻을 수 있다(Knapp et al., 2010).

위 베스트트랙 자료는 각 기관들의 자료 간 상호 비교연구뿐 아니라(Wang et al., 2008; Song et al., 2010; Tran et al., 2022), 태풍 및 그와 관련된 기후 연구 등에 널리 사용되어져 왔다(Moon et al., 2019; Zhang et al., 2020; Pandey and Liou, 2022; Utsumi and Kim, 2022). 그러나 아직까지 국가태풍센터의 베스트트랙 자료는 거의 사용되지 않고 있는데, 이는 이용 가능한 자료의 기간이 짧고, 학계에 알려지지 않았기 때문인 것으로 보인다. 최근 Kim et al. (2022)은 JTWC와 RSMC의 자료와 함께 국가태풍센터의 베스트트랙을 사용한 강풍반경 비교 연구를 국제학술지에 발표하였다. 그러나 국가태풍센터의 베스트트랙에 대해 참고할 수 있는 문헌이 아직까지 학술지의 논문으로 출판되지 않았기 때문에, Kim et al. (2022)은 논문이 아닌 기상청 홈페이지에 등록된 베스트트랙 데이터베이스를 참고할 수밖에 없었다. 따라서, 본 기술노트에서는 국가태풍센터가 베스트트랙을 산출하고 있다는 사실을 널리 알리고, 그 산출과정에 대해 먼저 국내 연구자들에게 소개함으로써 이 베스트트랙 자료가 관련 연구에 활발히 사용될 수 있도록 하고자 하며, 결과적으로 베스트트랙을 공식 생산하고 있는 우리나라의 국가적 위상을 높이는 계기를 마련하는 것을 목적으로 한다.

본 기술노트의 2장에서는 베스트트랙의 구성요소, 형식 등에 대한 소개, 3장에서는 베스트트랙 산출 알고리즘을 설명한다. 4장에서는 국가태풍센터에서 생산된 베스트트랙을 국외 주요 태풍예측기관의 베스트트랙과 비교한 결과를 간단히 소개한다. 마지막 5장에서는 베스트트랙의 의의와 활용성 확대 방향에 대해 제언하였다.

국가태풍센터에서는 위도 0~90°N, 경도 100~180°E에서 발생하거나, 다른 지역에서 이 지역으로 넘어온 열대저기압(열대저압부 및 태풍)에 대해 분석을 수행하고 있으며, 태풍 강도로 발달했던 열대저기압에 대해 재분석 과정을 거쳐 베스트트랙을 생산하고 있다. 태풍의 전 생애에서 재분석을 하는 기간은 발생 초기 aTD (analysis Tropical Depression; ‘분석단계 열대저압부’로서 중심최대풍속이 11 ms^–1 이상이며, 24시간 이내에 태풍으로 발달할 가능성이 낮은 TD)를 제외하고, fTD (forecast TD; ‘예보단계 열대저압부’로서 중심최대풍속이 14 ms^–1 이상이면서 24시간 이내에 태풍으로 발달할 가능성이 높은 TD, 또는 태풍이 TD로 약화되었으나, 여전히 TD로 인한 기상특보가 발효 중인 경우; National Typhoon Center, 2013)부터 태풍, 그리고 온대저기압으로 변질 또는 TD로 약화되는 시점까지이다(Fig. 1). 기본 6시간 간격으로 분석하며, 우리나라 영향태풍은 비상구역 진입(28°N 이상, 132°E 이내) 이후부터 3시간 간격으로 재분석을 수행한다(National Typhoon Center, 2013).

Fig. 1. 
Period of forecast and reanalysis during the life cycle of a typhoon (aTD, analysis Tropical Depression; fTD, forecast Tropical Depression; TS, Tropical Strom; STS, Severe Tropical Storm; TY, Typhoon; L, Extratropical Cyclone).

분석 및 재분석은 열대저기압의 위치, 강도, 크기에 대해 이루어진다. 태풍의 중심위치는 0.1° 단위로 분석되고, 강도는 정수 단위의 중심기압(hPa)과 중심부근 최대풍속(ms^–1)(10분 평균풍속)에 대해 분석된다(National Typhoon Center, 2013). 중심부근 최대풍속을 기준으로 분류되는 태풍 등급은 실황 분석과 재분석에서 사용하는 단계에 차이가 있다. 열대저압부(TD)는 동일하게 분류되고 있지만, 그 이상의 강도부터는 실황분석(재분석)에서는 각각 ‘-’(Tropical Storm, TS), ‘중’(Severe Tropical Storm, STS), ‘강’, ‘매우 강’, ‘초강력’(Typhoon, TY)으로 분류되며(Table 1), 온대저기압으로 변질된 시점에서는 동일하게 L로 표현된다. 태풍의 크기는 15 ms^–1 이상의 바람 영역인 강풍반경과 25 ms^–1 이상 바람 영역인 폭풍반경에 대해 10 km 단위로 분석되고 있다. 각각의 반경은 태풍의 중심으로부터 가장 먼 장반경과 가장 가까운 단반경으로 분석되며, 단반경의 경우 방향도 함께 분석된다.

재분석된 위치, 강도, 크기는 일정한 형식에 맞춰 생산 및 발표된다. 베스트트랙의 기본적인 형식에 맞춰 태풍 Bavi의 한 시점을 Table 2에 표기하였다. 그리고, 2015년부터 사용한 베스트트랙 양식의 각 항목에 대한 정의, 유효숫자 자리수, 표기법, 기준 풍속, 단위, 설명, 결측값 등 세부사항을 상세히 정리하였으며(Table 3), 2013년 영향태풍 베스트트랙을 시범 생산할 때의 양식과 달라진 점을 따로 명시하였다(Table 4).

재분석은 일정한 절차에 따라 매년 순차적으로 이루어진다(Fig. 2). 태풍 분석을 위해 수집한 자료를 모두 사용하여 작성된 베스트트랙 초안과 분석 근거자료는 다음해 3~4월경 태풍예보관들의 교차검토, 5월경 내·외부 전문가들의 종합 검토를 거친다. 전문가들은 특히 실황분석과 재분석 간 차이가 큰 사례들의 분석 근거를 검토하고, 적절성에 대한 의견을 제시한다. 전문가 의견을 반영한 후 7월경 최종 베스트트랙이 확정된다. 여기서 내부전문가는 국가태풍센터, 총괄예보관, 국가기상위성센터, 기상레이더센터의 관련자, 외부 전문가는 학계의 태풍 관련 연구자를 뜻한다. 일정한 절차를 거쳐 생산된 북서태평양에서 발생한 태풍의 베스트트랙은 이듬해 6월경 기상청 행정홈페이지(http://www.kma.go.kr/kma 지식과배움→간행물→국가태풍센터간행물→태풍분석보고서/베스트트랙)에 제공되고 있다.

Fig. 2. 
Timeline of decision-making for the typhoon best tracks.

지금까지 국가태풍센터에서 수행하는 베스트트랙 생산과정을 설명하였다. 우리나라에서도 자체적으로 베스트트랙을 생산하고 있기 때문에, Kim et al. (2022)의 연구와 같이 국가태풍센터의 베스트트랙을 다른 태풍예보기관의 것과 비교 분석하는 과정이 이루어져야 할 것이다. 그러나 본 기술노트에서는 베스트트랙 생산과정을 소개하는 것을 주 목적으로 하고 있어서, 일부 항목에 대해서만 간단히 비교하여 소개하는 것으로 하고, 보다 종합적인 비교 분석은 향후 연구에서 진행하도록 하겠다.

이 장에서는 북서태평양 지역에서 베스트트랙을 생산하고 있는 기관 중 RSMC와 JTWC, 두 기관과 KMA의 베스트트랙을 비교하였다. 기간은 KMA가 북서태평양에서 활동한 전체 태풍에 대한 베스트트랙을 생산하기 시작한 2015년부터 2020년까지이다. 베스트트랙에 기관별 차이가 있어 모든 기관에서 중복된 사례만 선택하였다. 예를 들어, TD의 경우 KMA와 JTWC는 중심부근 최대풍속을 분석하는 반면, RSMC는 분석하고 있지 않다. 따라서 RSMC가 TD로 분석한 열대저기압은 중심부근 최대풍속 비교에서 제외하였고, KMA와 JTWC에서는 TD로 분석하고 RSMC는 TS로 분석한 경우는 비교에 포함하였다.

Figures 7–9는 각각 위치, 중심기압, 중심부근 최대풍속을 기관별로 비교한 것이다. 우선 위치 차이에 대해 분석해 보면, 세 기관 간의 위경도 차이가 1˚ 이상 나는 사례는 많지 않았다(Fig. 7). RSMC는 KMA보다 위도는 북쪽으로, 경도는 TY 등급을 제외하고 동쪽으로 분석하는 경향이 나타났으며, 두 기관의 분석 차이가 1˚ 이상 나는 사례는 주로 태풍의 강도가 약한 TD와 TS 등급에서 발생하였다. JTWC는 RSMC와 같이 KMA보다 위도를 북쪽으로 분석하는 사례가 더 많았으며, 경도는 KMA보다 서쪽으로 분석하는 경향을 보였다. 위경도 분석 차이가 크게 나는 사례는 RSMC와 마찬가지로 태풍의 강도가 약한 TD, TS 등급에서 주로 나타났다(그림 생략).

Fig. 7. 
Scatter plots of the difference of typhoon positions between (a) KMA and RSMC, (b) KMA and JTWC, and (c) RSMC and JTWC. The green, blue, and red dots indicate occurrences greater than 0, 5, and 40, respectively. KMA, Korea Meteorological Administration; RSMC, Regional Specialized Meteorological Center; JTWC, Joint Typhoon Warning Center.

분석의 편의성을 위하여 중심기압은 5 hPa 단위로 구분하여 비교하였다(Fig. 8). 먼저, RSMC와 KMA는 기압 분석에 큰 차이를 보이지 않았다. 다만, 태풍의 강도가 강할 때는 RSMC가 중심기압을 낮게 분석하는 사례가 높게 분석하는 사례보다 많이 나타났다. KMA와 JTWC의 비교에서는 전반적으로 JTWC가 중심기압을 낮게 분석하는 사례가 많은 것으로 나타났다. RSMC와 JTWC의 경우에도 JTWC가 더 낮게 분석하는 경향이 나타났다. 다만, KMA에서 905 hPa 이하로 분석한 사례에 대해 RSMC와 JTWC에서는 중심기압을 보다 높게 분석한 경우가 많았다.

Fig. 8. 
Scatter plots of typhoon central pressure between (a) KMA and RSMC, (b) KMA and JTWC, and (c) RSMC and JTWC. KMA, Korea Meteorological Administration; RSMC, Regional Specialized Meteorological Center; JTWC, Joint Typhoon Warning Center.

마지막으로, 중심부근 최대풍속에 대해 분석하였다. JTWC는 KMA, RSMC와 달리 1분 평균풍속을 사용하고 있어(Table 6), 미 해군에서 변환계수로 사용하는 0.88을 곱하여 10분 풍속으로 변환하였다(Sampson et al., 1995; Kruk et al., 2010). 풍속의 단위는 knot(kt)로 통일한 후 5 kt 단위로 분류하였다(Fig. 9). 중심기압과 마찬가지로 RSMC와 KMA의 풍속은 유사하지만, KMA가 다소 강하게 분석하는 경향이 나타났다. JTWC와 비교했을 때 태풍의 강도가 약한 경우 KMA가 풍속을 강하게, 강한 경우 약하게 분석하는 사례가 많았다. 특히, 70kt 이상의 강도에서는 JTWC가 주로 강하게 분석하였다. JTWC와 RSMC의 분석결과에서도 풍속이 TY 이상일 때 JTWC가 전반적으로 강하게 분석하는 것으로 나타났다. 이 결과는 Song et al. (2010)이 17.2 ms^–1 이하의 강도에서 JTWC보다 RSMC가 풍속을 강하게 분석하고, TY등급인 32.6 ms^–1 이상에서 JTWC가 강하게 분석한다는 것과 일치하였다. JTWC와 다른 기관의 태풍 강도별 분석 경향이 다른 것은 각 기관에서 독립적으로 드보락 분석을 수행하고 있고, 평균풍속과 CI–풍속 환산표에 차이가 있기 때문인 것으로 추정된다(Knapp and Kruk, 2010). JTWC에서 사용하는 드보락 환산표와 나머지 두 기관에서 사용하는 Koba 환산표의 풍속을 비교해 보면, 1.5~3.5 CI수 구간에서는 Koba 환산표의 풍속이 크게, 4.0 CI수 이상에서는 드보락 환산표의 풍속이 크게 환산되고 있다.

Fig. 9. 
The same as Fig. 8 but for the wind speed. KMA, Korea Meteorological Administration; RSMC, Regional Specialized Meteorological Center; JTWC, Joint Typhoon Warning Center.

2020년 재해연보(MOIS, 2021)에 따르면 태풍은 최근 10년 자연재해로 인한 피해액의 47%를 차지하며, 평균 1년 4.4명의 사망자를 발생시키는 단일 현상으로서 가장 강한 자연재해 중 하나이다. 따라서, 국내외 현업 기관에서는 정확한 태풍 분석 및 예보를 제공하여 태풍으로 인한 재해를 예방하고, 피해 규모를 최소화하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위하여, 전 세계적으로 태풍 분석 및 예보 기술을 향상시키기 위한 검증과 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이 과정에서 태풍 분석자료는 필수 불가결하다.

분석자료가 가지고 있는 불확실성은 현업 예보의 정확도부터 연구 결과의 질까지 모든 면에 대해 영향을 미친다. 수치모델의 예측 성능이 자료동화시 사용되는 분석자료의 품질에 따라 바뀔 수 있는 것과 마찬가지이다. 태풍에 대한 정확한 분석 자료는 예측 기술의 개선을 위해 수행되는 수치모델의 정확도 평가와 성능 향상 연구 결과에도 영향을 미친다. 사후분석 결과물에도 정밀한 분석자료는 태풍에 대해 빠르고 체계적으로 대비하기 위한 기반이 되며, 다양한 통계자료 생산과 기후 진단 등을 위한 기초자료로 활용된다. 이러한 이유로 실황분석의 불확실성을 최대한 줄인 신뢰도 높은 베스트트랙의 생산이 중요하다.

베스트트랙을 생산하는 과정에서 분석 기술이 발전하고 분석자는 경험을 축적할 수 있으며, 이를 통해 실황에서도 더 완성도 높은 분석을 할 수 있다. 품질이 향상된 분석자료는 더 나은 예보를 제공하는데 활용되며, 분석과 예보 및 예측 기술 발전에 도움을 줄 수 있다. 이렇게 발전한 기술은 다시 더 나은 분석 자료를 생산하는 기반이 되는 선순환이 이루어진다. 그러므로 베스트트랙을 자체적으로 생산하는 것은 국가태풍센터 업무 중 중요한 부분을 차지한다고 말할 수 있다.

국가태풍센터의 베스트트랙 생산은 그 기간이 길지 않아 아직 국외에 소개되지 않았지만, 향후 전세계 연구자들의 활발한 연구를 촉진하기 위하여 영문 기반의 베스트트랙 자료의 게시와 IBTrACS 제공, 국제학술지에 게재하는 작업이 요구된다.