KLAPS를 이용한 한반도 어는비 사례 연구

1. 서 론

어는비는 액체 강수가 지상으로 낙하하여 차가운 물체나 지면에 부착되자마자 급속히 얼어붙는 현상을 말한다. 또한 이는 ‘Black ice’ 또는 ‘Clear ice’라고도 불리는데, 도로 표면에 얼어 붙어 도로를 포장한 빙판을 말한다. 투명해서 빙판이 없는 것처럼 보이는 경우가 많다. 어는비에 의해 생기기도 하고, 낮에 내린 눈이 녹다가 밤에 얼어 붙어 생기기도 한다. 이로 인해 기찻길이나 도로 위의 빙결, 나무의 손상, 전선절단 및 항공기 사고 등과 같이 많은 피해가 발생한다. 미국의 경우, 1949~2000년 동안의 총 피해액이 대략 163억 달러로 추산된다(Changnon, 2003). 또한 1990년부터 1994년 사이에는 어는비를 동반한 Ice storm으로 인해 연평균 10명의 사망자와 528명의 부상자 및 380만 달러의 피해가 발생했다(Robbins and Cortinas, 1996>). 국내에서는 어는비의 피해가 ‘Black ice’로 인한 피해 중 하나로 많이 알려져 있는데, 2008년 12월에 청원~상주간 고속도로에서 29중 추돌이 있었고, 2009년 1월에 청원~상주, 중부내륙 고속도로에서 5~20중 추돌이 있었으며, 2012년 12월에 김포시 고가도로에서 25중, 군산 27번 국도에서 14중 추돌사고가 발생했다(KMA, 2013). 또한 최근 2010~2014년 동안 눈길 교통사고는 7,236건이 발생하였으며, 눈길 사고 사망은 186명, lack ice 관련 사망은 눈길 사망자보다 약 4배가량 많은 706명에 달했다(Heo, 2014). 이 같이 국내에서도 어는비의 피해가 많이 발생하지만, 학술대회의 초록들(김정희 등, 2009; 김진아 등, 2013;권상훈 등, 2014)과 최근 Park and Byun (2014)의 연구만 발견될 뿐 어는비의 형성과정에 대하여 축적된 연구는 아직 미비한 실정이다.

어는비의 형성 과정은 크게 세 가지로 나누어 볼 수 있는데(권상훈 등, 2014), 첫 번째는 고체 강수가 하강 중 온난이류를 만나 녹아서 액체가 되는 과정을 Melting Process (MP) (Brooks, 1920; Meisinger, 1920; Young, 1978; Stewart, 1985; Donaldson and Stewart, 1989; Gay and Davis, 1993; Martner et al., 1993)라 하는데, 이 과정을 거친 액체 강수가 영하의 지면에 떨어지자마자 빙결하는 경우이다. 두 번째는 −10~0°C인 두꺼운 구름층을 물방울이 통과할 때 구름 속에 빙결핵이 없어 물방울들이 응결하지 못한 채 과냉각 상태로 병합과정을 거쳐 그 상태로 지표까지 낙하하여 결빙된 경우이다. 이를 Super-cooled Warm Rain Process (SWRP) (Ohtake, 1963; Huffman and Norman, 1988; Rauber et al., 2000)라 한다. 세 번째로는 액체 강수가 하강 중 중하층에서 한랭이류를 받아 과냉각 수적이 되어 영상인 지면에 도달하자마자 지면을 냉각시킴과 동시에 어는비가 되는 과정으로 이를 한랭이류형이라 하였다(Park and Byun, 2014). 이상의 분류에도 불구하고, 어는비의 발생원인은 아직 다 밝혀지지 않은 것으로 이해되며, 예측은 여전히 어려운 상태로 인식되고 있다. 어는비가 발생한 날의 종관 패턴을 분류한 연구는 이러한 현상의 발생을 예측하기 위한 돌파구로 시도되어 왔다.

어는비가 형성되는 환경은 종관 패턴에 따라 기압계 패턴과 기온 패턴으로 분류될 수 있는데, 기압계 패턴은 고기압 후면형, 온난전선형, Cold Air Damming (CAD)형으로 나뉠 수 있다(Steenburgh et al., 1997; Weber, 1998; Rauber et al., 2001; Mireles et al., 2012; Kwon et al., 2014; Park and Byun, 2014). Kwon et al. (2014)은 기온패턴을 중하층 온난형, 중층 온난형, 지표층 온난형, 3층 결빙형, 온난강수형으로 분류하였다. 이러한 분류는 어는비의 발생을 한시라도 빨리 예측하기 위한 노력의 일환이다. 현재까지 알려진 모든 이론을 다 동원해도 어는비가 발생할 가능성을 따질 수 있을 뿐이며, 발생지점과 시간을 예측하기는 거의 불가능한 상태이다. 넓은 범위에 걸쳐 어는비가 형성될 조건이 완성되더라도, 실제로 발생하는 곳은 극히 제한된 지역이고, 제한된 시간이기 때문이다. 눈에서 비로 또는 비에서 눈으로 바뀌는 시간에 잠시 발생했다가 이어서 발생하는 비나 눈에 의해 감춰지기도 한다.

그래서 가능한 한 정밀한 관측자료가 요구되는데, 아직은 이런 정밀한 관측 기술이 부족하여 수치모델에 많이 의존해 왔다. 주로 Model Output Statistics (MOS)를 이용하는데, Subsynoptic Advection Model (SAM)과 Primitive Equation Model을 이용하거나 (Glahn and Lowry, 1972), Limited Fine Mesh (LFM)와 Nested Grid Model (NGM)을 이용하거나(Rauber et al., 1994; Vislocky and Fritsch, 1995), NGM MOS에서 발전된 Aviation run (AVN)을 이용한 것(Allen and Erickson, 2001)들이 그 예이다. 그 외에도 어는 비의 예측에, 다수의 수치모델의 MOS를 적용한 시도 (Carter et al., 1989; Vallee and Wilson, 2002), 10 km 미만의 고해상도 격자에 관심을 가진 시도(Reisner et al., 1998)가 있었다. 이러한 연구들은 주로 북미 지역에 국한된 연구들인데, 어는비는 워낙 국지성이 강하여 미국의 어는비는 한국의 어는비와 같은 조건에서 발생한다고 보기는 어렵다(Kwon et al., 2014). Park and Byun (2014)은 본 연구의 3개 사례에 대한 기초 연구를 시도하였는데 실제 어는비 관측지점의 연직 값을 알 수 없어 7개의 고층관측지점 중 관측지점과 가장 가까운 지점의 자료로 대체하여 연직구조를 분석하였다. 또한, 종관적인 분석이 대체적으로 이루어졌고, 분석 자료의 격자 값이 크기 때문에 어는비 발생 환경에 대한 국지적인 특징을 분석하기에 다소 부족했을 것으로 판단된다.

본 연구는 한국에서 어는비의 발생을 예보하기 위한 기초지식을 쌓는 목적으로 시작되었다. Reisner etal. (1998)이 지적한 대로, 최대한의 시공간 미세격자를 이용하여 한반도에서 어는비가 발생한 사례의 국지적인 특징을 알아봄으로써 어는비의 예측 가능성을 타진하고자 한다.

2. 자료 및 사례 선정

2.1 자료

2.1.1 KLAPS 5 km 재분석장

한국 기상청에서 2005~2013년까지 사용하였던 초단기 기상분석 및 예측시스템(Korea Local Analysisand Prediction System; KLAPS)의 재분석장을 이용하였다. 단순한 모델 자료를 이용하는 것보다 관측자료가 수반된 KLAPS 재분석 자료를 이용하는 것이 사례분석 연구에 적합하다고 판단되었다. 이 자료는 한반도를 주요 도메인으로 가지며, 1시간이라는 짧은 분석 간격을 가질 뿐만 아니라 현업에서 직접 사용된 것이다. 이를 이용하여 본 연구의 모든 분석들을 시도하였다.

연직 격자는 1100 hPa부터 50 hPa까지 50 hPa 간격으로 22층이고 지표층(SFC)을 추가로 갖는 변수가 있으며, 수평 격자는 5 km 간격으로 고해상도이다. 사용된 변수는 기온, 상대습도, 비습, 동서류 성분, 토양수분이다. 이슬점은 기온과 상대습도를 이용하여 계산하였다(Bolton, 1980).

KLAPS 자료는 시간단위를 UTC (Zulu time, Z)로 사용하기 때문에, 한국 기상청 관측자료 시간(KST = UTC + 9 hr)으로 바꾸어 사용하였다. 한국 기상청의 75개 관측지점은 KLAPS 자료의 격자와 일치하지 않기 때문에 KLAPS의 격자 중 관측지점과 가장 가까운 것으로 선정하였다(Fig. 1).

Fig. 1.

Distribution of 9 stations which observed the freezing rain used to analysis in this study. Shaded contours denote topography (m).

2.1.2 기상전문자료

한국에서는 육상 종관 기상 전문(FM 12-IX Ext. SYNOP)을 2001년 5월 8일 이후부터 1시간 간격으로 유인관측에 의해 기입하여 왔다. 이 자료를 이용하여 어는비 발생사례를 추출하였다.

2.2 사례 선정

한국 기상청 산하 75개 유인관측소에서 관측된 기상전문자료(FM 12-IX Ext. SYNOP)에서 현천코드 56, 57, 66, 67를 어는비라 간주하였다(WMO, 1995). 2001년 5월 8일부터 2012년 12월 31일까지의 기간 중 하루에 2곳 이상의 지점에서 총 3회 이상 어는비가 관측된 경우를 찾아 내서, 분석대상으로 삼았다(Park and Byun, 2014). 그 결과 2006년 1월 12일에 5개 지점(47102, 47108, 47112, 47119, 47201)에서 15회, 2008년 1월 11일에 2개 지점(47129, 47130)에서 3회 그리고 2009년 2월 22일에 2개 지점(47279, 47284)에서 3회가 관측된 사례가 추출되었다(Table 1). 이하 위의3가지 경우를 각각 Case 1, Case 2, Case 3이라 칭한다. 실제 세 사례에서 어는비뿐만 아니라 비도 같이 관측되었다.

Table 1.

The observation time (KST) of the freezing rain recorded in the ww code.

3. 발생특징

3.1 시간적 변화

Figures 2와 3은 어는비가 발생한 날과 그 날의 전후로 하루씩 포함하여, 총 3일의 지표면 기온과 상대습도의 시간에 따른 변화를 나타낸 그래프이다.

Case 1에서 모든 지점의 기온은 어는비가 발생한 시각에 가까워질수록 증가하면서 영상으로 나타났고 발생하는 동안에 감소하는 변동성을 보였다. 상대습도는 어는비가 발생하기 시작할 때 갑자기 증가하는 양상을 보였고, 이후 상대습도가 거의 100%로 지속되는 부분이 나타났다. 이는 뒤의 토양 수분 분포(Fig. 9)에서도 추측이 가능한데, 강수 형성이 본격적으로 시작되기 직전에 어는비가 발생한 것으로 판단된다.

Case 2는 서산의 경우, 지표면 기온은 영하로 나타났고 울진에서는 영상으로 나타났지만 어는비 발생시각에 가까워질수록 서산은 증가하고 울진은 감소하면서 둘 다 0°C에 가까워지는 경향을 보였다. 상대습도는 서산과 울진 모두에서 Case 1과 비슷하게 어는비가 발생하기 직전에 갑자기 높아지고 이후 100%의 상대습도가 지속되었음을 확인할 수 있다.

Case 3은 어는비 발생 당시에 기온이 영하를 나타내고 있었고, 구미에서는 거창에 비해 상대습도가 조금 낮게 나타났지만 두 지역 모두 상대습도가 높아지는 추세였다. 또한, 앞의 사례들과 같이 100%인 상대습도의 지속이 있었다.

세 사례에서 공통적으로 어는비 발생 시각에 근접할수록 지표면 기온은 0°C로 수렴하는 경향이 나타났고, 상대습도는 상승하는 경향을 보였고 어는비 발생 이후 100%의 상대습도가 지속되는 구간이 존재함으로써 어는비가 발생한 후에는 비나 눈이 내릴 것으로 예측된다.

시간에 따른 풍향의 변화는 대체적으로 어는비 발생 시점에 가까워질수록 큰 변화는 보이지 않고, 최소 3시간 이상 거의 같은 방향으로 바람이 불었다(Fig. 4). 이는 관측지점에 바람이 일정한 방향으로 계속 가해졌다는 것을 알 수 있다. 또한 백령도를 제외한 풍속은 5 m s⁻¹ 이하로 바람이 약하게 불었다(Fig. 5). 백령도는 섬이기 때문에 다른 지점에 비해 바람이 강하게 분 것으로 판단된다. 관측지점을 향해 어는비를 동반한 바람이 일정한 방향으로 지속적으로 가해짐으로써 표면적의 온도가 내려가고 동시에 어는비가 축적되면서 지표에 떨어진 어는비가 쉽게 사라지지 않고 유지될 수 있었던 것으로 사료된다.

Fig. 2.

The daily variation of the air temperature (°C) at SFC for each case. The grey vertical lines indicate each time observed the freezing rain.

Fig. 3.

Same as Fig. 2, but for the relative humidity (%) at SFC.

Fig. 4.

Same as Fig. 2, but for the wind direction at SFC (0°: N, 90°: E, 180°: S, 270°: W, 360°: N).

Fig. 5.

Same as Fig. 2, but for the wind speed (m s−1) at SFC.

3.2 공간 분포

Figures 6~10은 어는비가 발생하기 시작한 시점의 발생 지점에 대한 지표층(SFC)의 여러 변수들의 공간 분포이다.

Case 1에서는 기온이 모두 영상으로, 습도는 모두 50% 이하로 나타났다. 어는비가 발생하기 어려운 조건임에도 불구하고 어는비가 발생했다는 것은 다른 추가적인 원인이 더 있으리라 본다(한랭이류).

Case 2는 같은 날에 2시간 간격 차이로 어는비가 발생하였는데, 서산에서는 영하의 기온(−0.99°C)을 보였고, 울진에서는 영상의 기온(3.69°C)을 보였다. 지표면 기온이 영상을 나타내는 울진이지만, 중층으로부터 내리던 비가 하층의 한랭이류를 통과하면서 온도가 낮아졌기 때문에 어는비가 생성된 것으로 판단된다.

Case 3에서는 두 관측지점의 지표면 기온이 영하로 나타났다. 상대습도는 거창이 약 91%로 약 67%인 구미보다 조금 높게 나타났다(Fig. 7). 상층에서 생성된 강수가 하강하면서 하층의 한랭이류와 1000 hPa 부근의 영하의 대기층을 통과하면서 과냉각 상태가 되어 차가운 지표에 닿자마자 응결하여 어는비가 형성된 것으로 사료된다.

Case 1의 이슬점은 −10°C 이하로 습수 값이 크게 나타났다. Case 1을 제외한 사례의 이슬점은 0°C에서 ± 5°C의 범위를 넘지 않았다. 그만큼 이슬점 또한 0°C에 가깝고 습수 값이 작음을 알 수 있는데, 이는 강수가 발생하기 좋은 환경이라고 볼 수 있다(Fig. 8).

강수 유무를 판단하기 위해 토양 수분 분포를 살펴보았다(Choi, 2004). 서산을 제외한 지점들의 지표면 토양수분은 100 m · m⁻¹에 도달하지 않았다(Fig. 9). 어는비가 발생한 날에 실제로 비나 동우가 관측되었는데, 비가 내렸다면 토양수분은 100 m · m⁻¹에 달하였을 것이다. 그러나 모든 사례의 지점들은 100 m · m⁻¹ 부근에 위치하거나 70 m · m⁻¹ 이상의 높은 수분을 나타내는 곳에 위치하였다. 이는 어는비가 비 또는 눈이 내리기 시작할 때 발생한다는 것을 보여준다 (Park and Byun, 2014).

Case 1에서도 70 m · m⁻¹ 이상의 토양수분이 나타났지만 다른 사례들과 비교했을 때 토양수분이 낮은 것처럼 보이는데, 이는 앞의 공간분포에서 보았듯이 2008년, 2009년에 비해 비교적 낮은 지표면 상대습도와 높은 지표면 온도로 인해 토양수분의 증발이 상대적으로 많았기 때문인 것으로 판단된다. 토양수분이 증발하여 대기 중에 수증기가 공급되면, 이 수증기는 지표면보다 더 한랭한 대기에서 응결하여 잠열을 방출함으로써 대기를 가열시키게 된다. 그렇게 되면 대류 형성을 부추기게 되어 강수가 발생할 확률을 높이게 된다(Min et al., 2006). 이를 통해 곧 비나 눈이 내릴 것이라고 짐작할 수 있다. 또한, 토양수분의 증발로 인해 토양의 열이 빼앗김으로써 지표면 기온의 상승이 약간 억제될 수 있는데(England, 2003), 이는 어는비 발생환경을 조성하는 데 영향을 미쳤다고 볼 수 있다.

Park and Byun (2014)이 종관적으로 본 것과 마찬가지로, 지표면 풍향이 어는비 발생 관측지점으로 향해 있는 것을 볼 수 있다(Fig. 10). 섬 지역인 백령도에서는 풍속이 10 m s⁻¹ 정도인 바람이 불었고, 서산에서는 약 4 m s⁻¹의 바람이, 나머지 지점에서는 약 1~2 m s⁻¹ 정도로 나타났다. 해안 지역에 위치한 관측지점의 풍속이 내륙 지역에 위치한 지점들보다 조금 더 세게 나타났다. 해당 관측지점의 연평균 풍속 및 5년간의 겨울철 평균 풍속과 비교해 보았을 때 백령도와 서산을 제외한 관측지점들의 어는비 발생 시 풍속은 평균보다 약하게 나타났다(Table 2).

Fig. 6.

The distributions of the air temperature (°C) at SFC for each case. The marks are the stations which observed the freezing rain [(a) : 1500 KST 12 Jan 2006, (b) : 0900 KST 11 Jan 2008, (c) : 0900 KST 22 Feb 2009].

Fig. 7.

Same as Fig. 6, but for the relative humidity (%) at SFC.

Fig. 8.

Same as Fig. 6, but for the dew-point temperature (°C) at SFC.

Fig. 9.

Same as Fig. 6, but for the soil moisture (m · m−1) at SFC (0~0.152 m). The soil moisture of Seosan is 100 m · m−1.

Fig. 10.

Same as Fig. 6, but for the wind speed (m s−1) and direction at SFC.

Table 2.

The value of wind speed (m s−1) at SFC for each station observed the freezing rain.

3.3 연직구조

각각의 어는비 관측 지점에서 어는비가 발생하기 시작한 시각에 1000~500 hPa까지 50 hPa 간격으로 상대습도, 기온, 이슬점 그리고 바람의 연직분포를 이용한 순전과 반전을 살펴보았다(Fig. 11).

Case 1에서의 상대습도는 700 hPa 고도 부근에서 100%이거나 100%에 약간 못 미치게 나타났고 이슬점과 기온이 영하이며 두 온도가 거의 일치하는 것으로 보아 고체형태의 강수가 형성되었을 것으로 추측된다. 700 hPa 이하로 급격하게 상대습도가 떨어지고 기온이 영상인 대기층을 만나면서 얼었던 강수가 녹아서 낙하하였다. 영상의 대기온도에도 불구하고 낮은 상대습도 때문에 증발이 많이 일어나 대기 온도가 일시적으로 감소한 것이 어는 비 생성을 부추겼을 것이다. 이 같은 환경에서 어는비 형성을 설명하기가 다소 어려운 면이 있는데 즉, 뒤에서 다시 확인하겠지만, 이는 하층에 한랭이류가 유입됨으로써 기온이 급격하게 내려갔기 때문이라 판단된다. 내리던 강수는 한랭이류를 만나 기온이 낮아지면서 과냉각 상태로 지표면에 도달하여 어는비가 형성된 것으로 볼 수 있다. 여기서 유입된 공기가 영하인대도 지표가 영상인 것은 미리 가열되어 있는 대지 위에 찬 공기가 들어온 것이라 할 수 있는데, 흔히 한랭전선이 접근하기 전에는 저기압의 온난역에 존재하다가 한랭전선이 통과하고 난 후 한랭이류가 유입되기 때문에 지면의 온도가 높아져 있는 상태에서 한랭이류가 들어오는 것이다.

Case 2는 500 hPa 부근에서 영하의 기온과 이슬점이 서로 일치하고 상대습도가 100%가 되면서 고체형태의 강수가 낙하했을 것이다. 서산에서는 고도가 낮아짐에 따라 상대습도가 낮아지고 Case 1과 달리 기온이 0°C 근처에서 변화하면서 하층에서는 영하로 나타났다. 하층으로 갈수록 기온이 0°C를 크게 벗어나지 않았고, 영하의 대기층을 지나는 액체 강수는 과냉각 상태가 되었기 때문에 지표에서 어는비가 된 것으로 판단된다. 울진은 모든 층에서 상대습도가 거의 100%로 나타나며, 900 hPa 이하 하층에서는 서산보다 기온과 이슬점의 온도가 약간 높지만 둘 다 1000 hPa까지 일치하는 것으로 보아 강수 현상이 지속되었을 것으로 사료된다. 영상의 하층에서는 어는비 형성에 추가적인 원인이 있었을 것으로 보이며 Case 1과 마찬가지로 한랭이류임이 뒤에서 확인된다.

Case 3은 Case 2의 서산과 비슷하게, 상대습도가 100%이고 기온과 이슬점이 일치하는 구간이 상층에서 나타났고 하층으로 내려올수록 상대습도가 낮아지며 이슬점과 기온이 차이가 나면서 점차 상승하는 것을 볼 수 있다. 하지만 하층에서 영상이었던 기온과 이슬점 모두가 1000 hPa에서 돌연 0°C보다 낮아진 것으로 보아 지표 근처에서 어는비 생성에 유리한 조건이 형성되었다.

Fig. 11.

The vertical distributions of the air temperature (solid line with an open circle), dew-point temperature (dotted line with an open triangle), and relative humidity (thick solid line) for each station observed the freezing rain. The shaded portions are backing.

3.4 온도이류의 시공간 변화

어는비가 발생한 시각을 포함한 시간에 따른 관측지점에서의 연직 온도 이류를 살펴보았다(Fig. 12).

Case 1은 1000 hPa 부근에 전체적으로 한랭이류가 계속 분포하고 있다. 지표층 기온이 영상임에도 불구하고 어는비가 형성되었던 것은 하층의 한랭이류에 의해 낙하하던 수적이 과냉각 상태가 되었기 때문인 것으로 보인다.

Case 2는 0900 KST 이후의 1000 hPa 아래에 약한 온난이류와 750~900 hPa 사이에 온난이류가 존재하지만 어는비 발생 시각에는 하층에 한랭이류가 분포해 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 상층의 고체 형태의 강수가 내리던 중 중층의 온난이류로 인해 액체 상태로 바뀌어 낙하하게 되고, 이후 액체 강수는 하층의 한랭이류를 만나 과냉각 상태로 내려 지표에서 어는비로 형성된 것으로 사료된다.

Case 3 또한, 900 hPa과 1000 hPa 부근에 온난이류의 유입이 있었지만 점차 한랭이류가 유입되면서 전반적으로 분포하게 되는 것을 볼 수 있다. 어는비 발생 시각이 정각으로 표시되는 것을 감안한다면 구미에서도 하층의 한랭이류 분포를 확인할 수 있다. 이 때문에 액체가 과냉각 수적이 될 수 있었던 것으로 판단된다.

어는비 관측지점의 900 hPa 이상의 상공에 한랭이류가 항상 분포한 것은 아니었지만, 1000 hPa과 950 hPa에서는 거의 항상 분포하고 있는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 13). 두 기층을 비교했을 때, 950 hPa에서 좀 더 정확하게 한랭이류가 위치하고 있는 것을 볼 수 있다. 각 지점마다 발생시각이 조금씩 차이가 나기는 하지만 시간적 변화로 보나 공간 분포로 보나 한랭이류는 어는비 발생환경 조건에 항상 포함되는 것으로 나타났다.

Fig. 12.

Time (KST) - pressure (hPa) cross section of the vertical mean temperature advection (10−5 °C s−1) for each station observed the freezing rain. The shaded portion with dashed line is the cold advection and the solid vertical line is the first time observed the freezing rain.

Fig. 13.

The distributions of the vertical mean temperature advection (10−5 °C s−1) for each case observed the freezing rain. The shaded portion with dashed line is the cold advection. The left figures are for 1000 hPa and the right figures are for 950 hPa.

4. 요약 및 토의

본 연구에서는 한반도의 어는비 발생 특징을 미세하게 알아보고자 기상전문자료를 통해 어는 비가 관측된 세 사례를 선정한 후 KLAPS 5 km 재분석장 자료를 이용하여 시간적 변화 및 공간 분포, 대기의 연직구조를 분석하였다.

시간 변화에 따른 지표면 기온은 0°C로 수렴하는 추세를 보였고, 상대습도는 모두 상승하는 추세를 보였으며, 발생 후 상대습도가 100%가 되는 구간이 세 사례 모두에서 나타났다. 이는 어는비 발생 후에 비나 눈을 내리게 한다고 볼 수 있다. 전체적으로 풍향 변화는 크지 않았고, 풍속은 백령도에서 상대적으로 약간 강하게 나타난 것을 제외하면 약하게 나타났다.

어는비가 발생하기 시작한 시각에 지표면에서의 공간 분포를 분석하였다. 기온이 낮고 상대습도가 높으며 습수가 작게 나타난 2008년, 2009년 사례들과 달리, 2006년 사례에서 상대적으로 어는비가 발생하기 어려운 환경임에도 불구하고 발생하였다. 이는 토양수분의 증발이 어는비 발생 환경에 어느 정도 영향을 미쳤다고 볼 수 있지만 한랭이류가 주된 원인이었다. 세 사례 모두에서 비나 눈이 발생하기 시작할 때 어는비가 발생하였고, 바람은 항상 어는비 발생 지점을향하고 있었다.

모든 사례의 연직적인 특징은 다음과 같다. 상대습도는 700 hPa 이상의 상층에서 100% 구간을 가졌고 하층에서는 낮아졌으며, 상층에서는 영하로 나타났던 기온은 하층으로 갈수록 점차 상승하였다. 이는 상층에서 생성된 강수가 내리다가 한랭이류에 의해 과냉각 액체 상태로 하강하여 지면에서 어는비가 되었다고 볼 수 있다.

이같이 지표면 변수들의 특징만으로 설명하기 어려운 어는비 발생여부에는 한랭이류의 영향이 크게 작용하였다. 어는비 발생 시각 전후를 포함한 어는비가 발생한 날에는 지표면 하층에 항상 한랭이류가 분포하였다. 이러한 한랭이류의 분포로 인해 강수가 지면에 부착되기 전에 과냉각 상태가 됨을 알 수 있었다.

본 연구사례에서 한랭이류가 어는비 발생의 주원인으로 나타났지만 한랭이류에만 의존한 채 모든 어는비 발생을 판단하기란 어려운 일이다. 그렇기 때문에 지형적 특성의 영향을 많이 받는 한반도의 어는비 발생 특징을 분석하기 위해서는 대기수상을 분류해 낼 수 있는 이중편파 레이더를 이용함으로써 고체, 액체수상의 구분을 통한 미세물리과정변화의 상세한 분석이나 강수형태의 판별을 위한 한국에 적합한 Matsuo기준(Lee et al., 2014)을 더 세밀하게 나누는 등의 다양한 연구수행이 필요할 것으로 사료된다.

Acknowledgments

본 연구에 사용된 자료는 기상청으로부터 제공받았고, 이 논문은 기상청 기상기술개발사업(CATER 2013-2020)의 지원으로 수행되었으며 이에 감사드립니다.

REFERENCES

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