Current Issue

TLDS의 낙뢰자료(2002.01~2015.08)와 LINET의 낙뢰자료(2015.09~2023.12)를 품질 관리한 후 통합하여 최초로 한반도의 장기간(22년) 낙뢰밀도 분포를 계산하였으며(Fig. 3a), 지형과의 비교를 위해 한반도의 SRTM DEM 3-arc second 자료를 병치하였다(Figs. 3a, b). 황해와 남해, 그리고 남한 내륙 대부분의 지역에서 0.5~2.0 Flashes km^-2 year^-1의 낙뢰 밀도를 가지며, 경도 125.5^oE를 따른 황해상, 남한내륙 서안 대부분의 지역, 제주동부에서 높은 낙뢰 밀도를 가지는데, 이는 TLDS 단일 기반의 단기간 낙뢰밀도 분포(Eom and Suh, 2009; Kuk et al., 2010)와도 공간 패턴이 일치한다. 여름철에 남서풍 유입이 상대적으로 빈번한 남한 내륙 서부, 특히 태백산맥·소백산맥의 풍상측 지역에서 높은 낙뢰 밀도가 나타나며(Figs. 3a, b), 그 중 2.0 Flashes km^-2 year^-1 이상의 낙뢰 밀도를 가지는 곳은 충청북도 음성·진천군(Fig. 3a, 청색 윤곽선)과 전라북도 완주·진안군(Fig. 3a, 청록색 윤곽선)이었다. 이외에도, 황해남도 해주시 및 청단군에서도 2.0 Flashes km^-2 year^-1 이상의 낙뢰 밀도를 보였으며, 이는 해서정맥의 풍상측에 해당했다. 경상도는 태백산맥과 소백산맥 사이에 위치하는 합천군-대구광역시-안동시를 잇는 좁고 긴 지역에서 1.0 Flashes km^-2 year^-1 이상의 낙뢰 밀도가 나타났다. Figure 4는 22년간 남한 내륙에서 해발고도에 따른 낙뢰 밀도 분포를 나타낸다. 지리산이 포함된 소백산맥과 설악산을 포함한 태백산맥 일부를 제외하면, 해발고도 750 m 미만의 분지 또는 낮은 산지에서 0.8 Flashes km^-2 year^-1 이상의 낙뢰 밀도가 나타났다.

Fig. 3. 
(a) Climatological distribution of annual mean (2002~2023) CG lightning flash density (Flashes km^-2 year^-1 over the Korean Peninsula and the surrounding seas. The blue outlines indicate Eumseong and Jincheon counties, and the cyan outlines indicate Wanju and Jinan counties. (b) Orographic map of the Korean Peninsula.

Fig. 4. 
Relationship between cloud-to-ground (CG) lightning flash density and topographic elevation over the Korean Peninsula during 2002~2023. Flash densities (black lines) are averaged within 25-m elevation bins, while the number of grid cells in each bin is indicated by gray bars. (a) Analysis based on Mainland Korea, including all terrain. (b) Same as (a) but excluding the Jirisan mountainous region according to the aeronautical boundary definition by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport (MOLIT, 2017).

낙뢰밀도가 낮은 곳은 태백산맥과 소백산맥의 정상부근으로, 0.5 Flashes km^-2 year^-1 미만의 값을 보이며, 영동지역에선 낙뢰 밀도가 0.4 Flashes km^-2 year^-1 미만으로 감소했다.

해상에서는 황해 및 남해에서 1.0~1.7 Flashes km^-2 year^-1 정도의 낙뢰 밀도를 보였으며, 특히 황해남도 남부 해상, 군산 서부 해상, 제주 동부 해상에서 집중되는 경향이 뚜렷하였다. 반면 동해는 0.2 Flashes km^-2 year^-1 미만으로 전반적으로 낮은 낙뢰 밀도를 보이며, 해안에서 해상으로 멀어질수록 점진적으로 감소하는 특성을 보였다.

Figure 5는 22년간 연도별 낙뢰 밀도 공간 분포를 보여준다. 낙뢰밀도 분포는 준선형 대류계, 정체전선, 스콜라인, 중규모 대류 복합계 등 각 해의 극한 기상 현상에 따라 큰 경년 변동을 보이며, 2003, 2004년에는 최대 25.0 Flashes km^-2 year^-1에 이르기도 했다. 공통적으로 남한 내륙의 서안, 소백산맥과 태백산맥 풍상측의 수렴지형, 황해상과 남해상, 지리산 부근 그리고 제주 동부에서 높게 나타나는 등 22년간의 평균 낙뢰 밀도 분포와 유사하며, 낙뢰가 활발했던 해(e.g., 2003, 2005, 2007, 2010, 2013)는 이러한 공간적 특징이 더욱 뚜렷하게 나타났다. 2013년 이후에는 한반도의 평균적인 낙뢰 밀도가 감소하는 추세지만, 상기 지역들은 다른 지역들보다 낙뢰밀도가 높았다.

Fig. 5. 
Spatial distribution of lightning flash density (Flashes km^-2 year^-1) for the years 2002~2023 over the Korean peninsula.

2020년은 동아시아 여름 몬순의 비정상적인 발달로 인해, 6월 중순부터 9월 상순까지 총 15회의 집중호우가 발생했으며, 여름철 강수량은 평년 대비 53% 증가하였다(Park et al., 2021a). 그러나 극단적인 강수를 동반한 장마가 있었음에도 불구하고, 2020년의 낙뢰 밀도는 22년 평균을 크게 하회하였다. 이는 장마 기간의 종관적인 강수 유발 환경이 낙뢰 발생에 유리한 대기역학·열역학적 조건과는 반드시 일치하지 않음을 시사하며, 유사한 장마 특성을 보인 2006, 2009, 2011, 2023년 또한 평균 미만의 낙뢰 밀도를 보였다.

충청북도 음성·진천군은 가장 높은 낙뢰 밀도를 보이는 지역 중 하나로, 2013년 8월 6일 백령도 부근에서 발생한 다세포 대류계(Yoon and Min, 2016)와 8월 29일 산둥 반도에서 발달한 저기압(Jung et al., 2015)에 의한 낙뢰의 영향을 크게 받았다. 특히 2013년 8월 6일 하루 동안 전체 분석 영역에서 73,443회의 낙뢰가 발생해, 당해 8월 전체 낙뢰 발생 횟수인 288,072회의 25%를 차지한 이례적인 사례였다.

반면, 전라북도 완주·진안군은 특정 대류계보다는 여러 해(e.g., 2003, 2006, 2007, 2010, 2013, 2010)의 다양한 대류계에 의해 고르게 낙뢰가 발생하면서 평균 밀도가 높았으며, 제주 동부, 경기만 및 군산 서부 해상에서도 비슷한 경향을 가졌다. 따라서 충청북도 음성·진천군을 제외한 주요 낙뢰 발생 지역들은 상대적으로 작은 경년 변동성과 지속적인 낙뢰 발생 특성을 지닌다고 할 수 있다.

Figure 6는 22년간 계절별 평균 낙뢰밀도의 분포를 나타내며, 한반도와 그 인근 해역의 낙뢰 밀도는 계절에 따라 뚜렷한 차이를 보였다. 전체 분석영역의 낙뢰 빈도는 여름(Fig. 6b)에 평균 175,000회 이상으로 가장 높고, 그 다음으로 가을과 봄이 평균 20,000~35,000회 수준이며(Figs. 6a, c), 겨울은 평균 5,000회 정도로 가장 낮다(Fig. 6d). 계절별 공간 분포를 살펴보면, 겨울에서 여름으로 갈수록 고밀도 낙뢰 영역이 해상에서 내륙으로 확장되고, 다시 겨울로 갈수록 그 반대 양상이 나타났다.

Fig. 6. 
Climatological mean distribution of seasonal lightning flash density (Flashes km^-2 year^-1) during 2002~2023 for (a) Spring (March-April-May, MAM), (b) Summer (June-July-August, JJA), (c) Autumn (September-October-November, SON), and (d) Winter (December-January-February, DJF).

봄에는 경기도 남동부, 전라북도 서북부 그리고 경상북도 남서부에서 0.2 Flashes km^-2 year^-1 이상의 낙뢰밀도가 나타났다. 해상은 황해와 남해 모두에서 0.2 Flashes km^-2 year^-1 미만의 낙뢰밀도를 보였으며, 특히 동해에서는 그보다는 낮은 0.03 Flashes km^-2 year^-1의 낙뢰밀도를 가졌다.

여름에는 보다 내륙 중심인 충청북도 북부, 전라북도 동북부에서 1.2 Flashes km^-2 year^-1 이상의 낙뢰밀도가 나타났으며 지리산과 경상북도 남부에서도 유사한 수준의 낙뢰밀도가 나타났다. 해상은 황해와 남해 모두 내륙과 유사한 크기의 낙뢰밀도를 가졌지만, 동해는 0.2 Flashes km^-2 year^-1 미만의 낙뢰밀도를 보였다. 여름의 낙뢰 밀도 분포는 22년 평균 낙뢰 밀도 분포와 유사한 패턴을 보이는데, 이는 여름에 한 해의 낙뢰 중 대부분 발생하기 때문이었다.

가을에는 충청북도 중부와 경상남도 북부에서 0.3 Flashes km^-2 year^-1 이상의 낙뢰밀도가 나타났으며, 서해안과 남해안 일부 지역에서도 0.4 Flashes km^-2 year^-1 이상의 낙뢰밀도가 나타났다. 내륙은 전반적으로 봄과 비슷한 낙뢰밀도의 분포를 보여주었지만, 해상은 상대적으로 높은 낙뢰 밀도를 보여주는 등 차이가 존재했다. 특히, 제주동부 해상에서 0.7 Flashes km^-2 year^-1 이상의 낙뢰밀도를 가졌으며 이는 충청북도 중부와 황해 일부 지역의 낙뢰밀도보다 2배 수준이었다. 제주동부 및 인근 해상의 낙뢰 밀도 증가는, 가을철 태풍약화 기간에 발생한 낙뢰가 원인이었으며(Fig. 7), 2011년 제14호 태풍 꿀랍이 남해상으로 북진하며 열대저압부로 약화되며 33,574회의 낙뢰가, 2016년 제14호 태풍 므란티가 화남지방에서 온대저기압으로 약화되고 남해상으로 진출하며 7,975회의 낙뢰가 발생했다.

Fig. 7. 
Climatological mean distribution of lightning flash density (Flashes km^-2 year^-1) during the autumn season (September~November) from 2002 to 2023, focusing on periods when tropical cyclones weakened into extratropical cyclones or tropical depressions.

겨울에는 모든 분석영역에서 낙뢰밀도가 0.05 Flashes km^-2 year^-1 미만으로 급감하며, 내륙은 서편에서만 소수의 낙뢰가 관측되었다. 내륙에 비해 해상에서 낙뢰 밀도가 두드러지게 나타났으며, 황해보다는 남해안에서 넓고 고른 낙뢰 분포를 보였다. 이러한 해상 중심의 겨울철 낙뢰 패턴은 유럽, 북미 서부 및 동태평양, 동부 호주의 겨울철 낙뢰 특성과도 일치(Dowdy and Kuleshov, 2014; Holle et al., 2016; Enno et al., 2020) 하지만, Enno et al. (2020)과 비교했을 때 가을과 겨울 해상의 낙뢰밀도가 여름의 내륙 낙뢰밀도 보다 훨씬 낮은 차이가 존재한다.

22년간 전체 분석영역에서 총 5,238,587회의 낙뢰가 탐측 되었으며, 한 해 평균 238,118회의 낙뢰가 발생하였다. Figure 8은 전체 분석 영역(Fig. 8a), 남한내륙(Fig. 8b), 황해(Fig. 8c), 남해(Fig. 8d)에 대한 연도별 낙뢰 빈도와 그에 대한 선형 추세를 보여준다. 전체 분석 영역에서 연도별 낙뢰 빈도는 2007년에 약 46만 회로 최대, 2014년에 약 8.6만 회로 최소를 기록하며, 큰 경년 변동성을 보였다. 모든 분석 영역에서 연도별 낙뢰빈도는 해마다 뚜렷한 차이를 보이지만, 연도별 낙뢰 빈도는 통계적으로 유의한 수준(p < 0.05)의 감소 추세를 나타내고 있다. 연도별 낙뢰빈도의 감소율은 전체분석 영역에서 9801.4 Flashes year^-1로, 해마다 낙뢰 횟수가 평균적으로 감소하고 있으며 특히, 2019년부터는 연도별 낙뢰 빈도가 평균치보다 현저히 낮은 23만회 미만이었다. 또한, 남한내륙, 황해, 남해에서도 각각 2,861.2 Flashes year^-1, 2,032.5 Flashes year^-1, 1,558.4 Flashes year^-1의 감소율을 보여, 특정 지역에 국한되지 않고 전체 분석 영역에서 낙뢰가 감소함을 시사했다. 한반도에서의 이러한 낙뢰 감소 추세는, 동북아시아의 극한 뇌우 발생 환경이 약화되고 있다는 Taszarek et al. (2021)의 연구와 일맥상통한다. 해당 연구는 이러한 환경 변화의 원인으로 아열대 제트의 약화와 그에 따른 연직 바람 시어의 감소를 지목했다.

Fig. 8. 
Annual total numbers of lightning flashes for the years 2002~2023 over (a) the Full Domain, (b) the Mainland Korea, (c) the Yellow Sea, and (d) the South Sea. The red histogram represents data observed from TLDS, while the blue histogram represents data detected by LINET. The numbers in the upper right corner of each plot indicate the trend per year and the p-value.

각 분석영역의 22년간 평균 월별 낙뢰빈도는 모두 8월에 최빈값을 가지는 단봉형 분포를 가졌다(Fig. 9). 전체 분석 영역에서는 5월부터 8월까지 가파르지만 점진적으로 증가한 후 9월에 급격하게 감소하는 양상을 보였으며, 6~9월의 낙뢰빈도는 전체의 82.3%, 6~8월의 낙뢰빈도는 전체의 74.1 %를 차지했다. 즉, 대부분의 낙뢰는 여름에 발생했으며, 겨울에는 전체 낙뢰빈도의 0.65%이 발생했다. 이러한 계절별 변동 패턴은 Eom and Suh (2009)의 연구에서 제시된 계절별 패턴과 유사하지만, 5월의 낙뢰 증가와 6월의 낙뢰 감소 등의 세부 패턴은 차이를 보인다. 계절별, 월별로 극단적인 낙뢰 빈도차이는 내륙에서 동일하게 나타나며, 이는 태양 복사의 축적에 따른 대류 불안정이 깊은 대류를 유도하기 때문으로 해석된다. 또한, 여름에는 동아시아 몬순이 한반도에 충분한 양의 수증기를 공급하지만, 겨울철에는 시베리아 고기압의 지배적인 영향으로 수증기의 수송이 낮은 것도 하나의 이유이다. 이러한 7~8월에 최고점을 가지는 단봉 형태의 월별 낙뢰빈도의 분포는 유럽(Enno et al., 2020), 북아메리카(Holle et al., 2018), 중국(Xu et al., 2022), 티베트고원(Qie et al., 2003), 히말라야 산맥(Mushtaq et al., 2018) 등 주요 중위도 내륙에서도 공통적으로 나타나는 특성이다.

Fig. 9. 
Monthly total numbers of lightning flashes during 2002~2023 over (a) the Full Domain, (b) the Mainland Korea, (c) the Yellow Sea, and (d) the South Sea.

황해와 남해의 월별 낙뢰 분포는 내륙과 유사하게 여름철에 집중되는 경향을 보였지만, 해역별 해수면 온도(sea surface temperature; SST) 변화에 따라 세부적인 차이를 나타냈다(Figs. 9c, d). 황해는 얕은 수심의 영향으로 SST는 3월에 최저점을 기록한 후 급격히 상승하여 8월에 최고조에 달하며, 이후 빠르게 하강한다(Min and Kim, 2006). 황해의 월별 낙뢰 빈도 역시 이러한 SST 변화와 유사한 패턴을 보였으며, 특히 6월부터 0.146 Flashes km^-2로 같은 달 남해의 0.053 Flashes km^-2에 비해 빈도가 크게 증가하여 8월에 0.293 Flashes km^-2 정점을 이룬 후 9월에 0.060 Flashes km^-2로 급격히 감소했다. 남해 역시 쿠로시오 난류의 영향을 받아 SST가 8월에 가장 높게 나타나지만, 황해에 비해 수온의 하강이 완만하게 진행된다(Choo, 1998). 이에 따라 낙뢰 빈도 또한 8월에 0.267 Flashes km^-2로 가장 높고, 상대적으로 높은 수온이 유지되는 9월까지도 0.095 Flashes km^-2로 황해에 비해 활발한 낙뢰 발생 경향을 나타냈다. 두 해역 모두에서 SST가 뚜렷한 월별 변화(3월 최소, 8월 최대)를 보이는 것과 마찬가지로, 월별 낙뢰 빈도 또한 SST 변화와 뚜렷한 양의 상관관계를 나타냈다. Kotroni and Lagouvardos(2016)는 대서양에서 높은 SST가 하층에서의 현열 및 잠열 공급을 증가시켜 상부에 찬 공기가 존재할 경우 대류 불안정을 강화하고 낙뢰 빈도를 증가시킬 수 있음을 언급하나, 대서양에서는 낙뢰가 가을과 겨울에 최대를 보이는 반면, 한반도 주변 해역에서는 여름에 최대를 보이는 차이가 있다. 이는 Enno et al. (2020)이 지적한 것처럼, 대서양에서는 낙뢰 발생이 상대적으로 따뜻한 해상 위에 찬 공기가 유입되며 발달하는 정체성 저기압과 같은 종관적 요인에 기인하는 반면, 한반도 인근 해상에서는 SST에 의한 현열·잠열 공급과 하층 수렴에 의해 발달하는 중규모 순환(Kang et al., 2021; Lee and Lee, 2025)의 영향이 더 크기 때문으로 추정된다.

Figure 10은 22년간 6~9월 기간의 10일 간격 평균 낙뢰빈도를 나타낸 그래프이다. 전체 분석 영역(Fig. 10a)에서 낙뢰 빈도는 8월 상순에 뚜렷한 극댓값을 갖는 단봉형 분포를 보였으며, 이는 우리나라의 강수량이 장마와 태풍의 영향으로 인해 7월 중순과 8월 하순에 각각 최고점을 갖는 이봉형 분포를 보이는 것(Park et al., 2021b)과는 대조적이다. 남한 내륙의 10일 간격 낙뢰빈도는 전체 분석영역과 비슷하게 8월 상순에 최고점을 가지는 단봉형 분포가 동일하게 나타났으며, 6월 중순부터 낙뢰빈도가 점진적으로 증가하다가, 8월 중순 이후 점진적으로 감소하는 좌우 대칭적 형태를 가졌다(Fig. 10b). 이는 입사되는 태양 복사가 점차 축적되어 지표면과 해수면의 가열이 최고조에 달하는 8월 상순에 대류 불안정이 극대화되기 때문으로 판단되며, 여름철 대기의 열역학적 조건이 낙뢰 발생의 직접적인 지배 요인임을 시사한다.

Fig. 10. 
The number of lightning flashes in 10-day bins during 2002~2023 over (a) the Full Domain, (b) the Mainland Korea, (c) the Yellow Sea, and (d) the South Sea.

황해는 이와 다른 분포 특성을 보였다. 6월 상순에 높은 낙뢰 빈도를 가지며, 7월 중순부터 8월 하순까지 비슷한 낙뢰빈도를 가졌다(Fig. 10c). 따라서, 황해는 태양 복사의 축적에 의한 대류 불안정과는 다른 원인들에 의해서 발생하는 대류계의 영향도 중요하다고 볼 수 있다. 남해 또한 내륙과는 매우 다른 분포를 보여주었는데, 8월 말에 내륙 보다 높은 낙뢰빈도를 보이는 특징을 가졌다(Fig. 10d). 이는 제주 동부 해상이 남해안을 따라 북상하는 태풍이 온대저기압 또는 열대저기압으로 약화되는 동안 비대칭 대류 활동이 활발해졌고(DeMaria et al., 2012), 그로 인해 낙뢰가 증가한 것으로 해석된다.

전체 분석 영역에서 남한 내륙의 22년간 평균 시간별 낙뢰 빈도의 중앙값 분포는 오후의 강한 최고점과 오전의 약한 최고점이 공존하는 이봉형 분포를 가졌다(Fig. 11a). 낙뢰 빈도의 오후 최고점은 6월 17~18시, 7월 14~15시, 8월은 15~16시로 월 별로 다르게 나타났으며, 오전 최고점은 7월과 8월 모두 05~06시 부근에 나타났다. 7월과 8월에 뚜렷하게 나타나는 이봉형 분포는 7월에는 오전과 오후의 빈도가 거의 같았지만, 8월에는 오후의 빈도가 높게 나타났다. 전체 분석영역의 오후 최고점과 6~8월의 남한 내륙 영역의 오후 최고점이 동일한 시각에 나타나는 것으로 보아, 전체 분석 영역의 오후 낙뢰 최고점은 내륙에서 발생하는 낙뢰에 의한 것임을 확인할 수 있었다(Figs. 11a, b). 또한, 일일 태양 복사 주기를 따라 오전에 최소, 오후에 최대인 모습을 분명하게 보여주었는데, 이는 중위도 내륙의 일반적인 특성(Burrows and Kochtubajda, 2010; Holle, 2014; Ávila et al., 2015; Soula et al., 2016)과 일치한다. 반면 황해와 남해의 시간별 낙뢰 빈도 분포(Figs. 11c, d)는 내륙과는 대조적으로 오전 시간대에 높은 빈도를 보였으며, 분명한 최고점 없이 비교적 고른 분포를 이뤘다. 이러한 특성은 전 지구적인 해상 낙뢰 패턴(Blakeslee et al., 2014)과 일치한다. 내륙과는 달리 해상에서 오전에 낙뢰가 집중되는 주된 원인은, 야간 동안 발달한 육풍에 의해 해상에서 수렴이 일어나고, 이로 인해 새벽 시간대에 대류가 촉진되며 낙뢰가 발생하기 때문이다(Burrows and Kochtubajda, 2010; Holle, 2014; Enno et al., 2020). 더불어, 야간에 대기경계층이 낮아지면서 LLJ가 강화되고, 중층에 수증기가 충분히 존재하며 온난이류가 병행될 때 야간 높아진 고도에서의 대류(Nocturnal Elevated Convection)가 발생할 수 있다(e.g., Reif and Bluestein, 2017; Trier et al., 2020). 이러한 현상은 여름 동아시아 몬순에 의해 온난이류가 발생하며 수증기 공급이 원활하고 마찰력이 낮은 해상에서 발생하기 용이하며, 다수의 낙뢰가 동반될 수 있다. 결론적으로, 한반도에서 낙뢰 발생의 시간별 이봉형 분포는 공간적으로 상이한 원인에 기인했다. 오후 최고점은 주로 남한 내륙 지역에서 발생했으며, 이는 강한 일사에 의한 복사 가열과 더불어, 태백산맥과 소백산맥의 풍상측에서의 기류 수렴과 지형적 상승이 결합된 결과로 해석된다. 반면, 오전 최고점은 황해 및 남해상에서 주로 발생했으며, 이는 야간 경계층 구조 변화, LLJ, 온난이류 등의 영향으로 해상에서 발달한 야간 높아진 고도에서의 대류 시스템에서 기인한 것으로 판단된다.

Fig. 11. 
Hourly median lightning flashes during 2002~2023 over (a) the Full Domain, (b) the Mainland Korea, (c) the Yellow Sea, and (d) the South Sea.

Figure 12는 낙뢰밀도가 높은 한반도 내륙 6개의 지역들에 대해 22년간 6~9월 뇌우일들의 0300, 1500 LST 850 hPa 이하의 LLJ 통계를 나타낸다. 내륙 서안 지역들은 남서풍 계열의 LLJ 비율이 30% 이상으로 높게 나타났으며, 경상도 지역은 북동풍, 지리산은 남서풍과 남동풍 계열의 LLJ 비율이 높았다. 이는 일반적으로 여름철 동아시아 몬순에 의한 온난 습윤한 남서풍 계열의 LLJ가 지형과 상호작용하여 대류와 낙뢰발생을 유도함을 시사한다. 하지만 낙뢰 밀도는 해발고도에 비례하지 않았으며(Figs. 4a, b), 지형적 수렴이 용이한 저지대 평지에서 높았다.

Fig. 12. 
High lightning density regions (black boxes) and LLJ statistics below 850 hPa at 0300 and 1500 LST on thunderstorm days from June to September during 2002~2023. The central part of the figure represents topography (m, shading) and lightning flash density (Flashes km^-2 year^-1, solid lines). The wind rose plots on the left and right sides illustrate the distribution of wind direction and wind speed (m s^-1) for the LLJ at 0300 and 1500 LST in each high lightning density region. All wind statistics are derived from the ERA5 reanalysis dataset at the 850 hPa level.

옹진반도의 해서정맥의 일부인 운봉산, 수양산과 소백산맥의 일부인 지리산은 850 hPa 이하의 LLJ는 산맥과 거의 수직에 가깝게 유입되는 경우가 많아, 강한 기류가 지형을 따라 강제적으로 상승하면서 대류가 촉진되어 높은 낙뢰빈도를 보인 것으로 추정된다. 이는 강한 기류가 산지의 풍상측에 직접 입사할 때 공기가 강제적으로 상승하면서 자유대류고도(level of free convection; LFC)를 돌파하여 대류를 유발하는 전형적인 지형 강제 상승 기작(Kirshbaum and Durran, 2004; Khodayar et al., 2018)으로 설명될 수 있다. 지리산 및 해서정맥과 같이 고도 지형을 따라 하층제트가 수직에 가깝게 유입되는 특정 지역들에 한정하여, LLJ의 유입 방향 및 강도, 지형의 입사각, 안정도, 그리고 LFC와 지형고도 간의 상관관계가 낙뢰 발생의 공간 분포를 결정짓는 중요한 대기역학적 요인으로 작용할 수 있음을 시사한다(Khodayar et al., 2018, Houze Jr et al., 2001).

반면, 충청북도 음성·진천군과 전라북도 완주·진안군은 남서풍 계열의 LLJ가, 경상도 대구광역시, 안동시는 북동풍 계열의 LLJ가 주변의 산맥과 나란하거나 비스듬하게 입사되는 경우가 많아, LLJ가 직접적인 상승보다는 산지로 인해 특정 지역으로 유도되며 점차 감속되고, LLJ에서의 출구 영역에서 수렴이 유발되는 경향이 강한 것으로 판단된다. Saulo et al. (2007)은 LLJ의 출구 지역에서 형성되는 온난 다습한 공기의 수렴이 상승류를 유도하고, 이로 인해 발생한 대류운에서의 강한 잠열 방출이 다시 수렴을 강화하는 양의 피드백 과정을 통해 중규모 대류계의 유지 및 발달에 기여한다고 보고한 바 있다. 따라서, LLJ의 출구에서 수렴이 뚜렷하게 나타나는 지역에서는 대기역학적 기작 뿐만 아니라 잠열 방출과 관련된 열역학적 기작 또한 대류와 낙뢰 발생에 중요하다. 이러한 결과는 LLJ 기류 방향, 지형의 형상, LLJ 출구 위치의 상호작용이 뇌우 발생 위치와 강도를 결정짓는 핵심 요인으로 작용함을 시사한다.

22년간 낙뢰자료의 홉뮬러선도 분석 결과(Fig. 13), 오전 시간대에는 육풍에 의해 해상에서 수렴이 유도되어 낙뢰 빈도가 높았으며, 오후에는 지면 가열과 지형 효과로 인해 육상에서의 낙뢰 빈도가 높았다. Figure 13b에서는 0000~0600 LST 사이, 해상에서 내륙으로 낙뢰빈도가 점진적으로 전파되는 특징적인 패턴이 관측되었으며, 이는 여름철 한반도의 주요 LLJ 풍계인 남서풍의 흐름을 따라 확산되는 것으로 해석된다. 앞선 Fig. 11에서 6~9월 전체적으로 오전에는 서해상, 오후에는 육상에서 낙뢰가 자주 발생하는 경향이 확인되었기에, 이러한 전파 특성이 전 기간에 공통적인 현상인지 검토하기 위해 각 월별 경도-시간 홉뮬러선도를 분석하였다(Fig. 14). 분석 결과, 7월에만 낙뢰가 오전 이른 시간에 해상에서 내륙으로 뚜렷하게 전파되는 패턴이 나타났으며, 6월과 8월은 낙뢰의 전파 보다는 해상 및 육상의 독립적인 낙뢰 발생이 우세한 양상을 보였다(Figs. 14a, c). 7월의 낙뢰빈도의 홉뮬러 선도에서는 00시와 06시 사이에 낙뢰 빈도가 약 16.7 km hr^-1의 속도로 서해안에서 내륙으로 이동하는 패턴이 나타났으며(Fig. 14b), 이는 중위도 편서풍대에서 위성자료를 이용해 관측된 중규모 대류계의 이동속도의 전형적인 범위에 해당했다(Hayden et al., 2021). 이와 같은 특성은 주로 정체된 공기 질량 내에서 발생하는 기단성 뇌우 뇌우에 의한 낙뢰 발생보다는, 동중국해 또는 서해상에서 형성된 낙뢰를 동반한 중규모 대류계가 소멸되지 않고 지속적으로 내륙으로 이동하는 구조임을 시사한다. 이러한 해석은 이른 아침에 한반도에서 발생한 강수 사례들이 대부분 동중국해를 따라 한반도 방향으로 확장·강화되는 야간 LLJ에 의해 유도된다는 점을 제시한 Shin et al. (2019)의 연구 결과 와도 밀접하게 일치한다.

Fig. 13. 
(a) Hovmöller diagram analysis domain (red box) over the Korean Peninsula, covering both coastal and inland areas from the Yellow Sea to the western inland region. (b) Longitude-time Hovmöller diagram of lightning flash frequency (Flashes deg^-1 hr^-1) during the warm season (June to September) based on thunderstorm days below the 99th percentile. The red dashed line indicates the approximate coastline (sea-land boundary), and the black dashed line marks the division between morning (0000~1200 LST) and afternoon (1200~2400 LST) hours.

Fig. 14. 
Longitude-time Hovmöller diagrams of lightning flash frequency (Flashes deg^-1 hr^-1) for thunderstorm days in (a) June, (b) July, (c) August, and (d) September, based on cases below the 99th percentile of daily lightning occurrences. The red dashed line indicates the approximate coastline (sea-land boundary), and the black dashed line marks the division between morning (0000~1200 LST) and afternoon (1200~2400 LST) hours. In panel (b), black arrows represent the estimated inland propagation of lightning activity in July, with an approximate speed of 16.7 km hr^-1, indicating the passage of organized mesoscale convective systems from offshore to inland regions.

이처럼 7월에만 다른 낙뢰 분포의 양상을 보이는 원인을 규명하고자, ERA5 재분석 자료를 활용하여 일 낙뢰빈도가 95~99 백분위수에 해당하는 사례만을 사용하여 IVT를 분석하였다. 이 과정에서, 분석의 일관성을 위해 한반도 automatic weather station (AWS)의 500 km 이내에 열대저기압이 존재한 날은 제외하였으며, 하나의 종관적 기압 배치가 여러 날에 영향을 미친 경우에는 일 낙뢰빈도가 가장 높았던 하루를 선정하였다.

Figure 15와 Fig. 16은 각각 0900, 1500 LST와 2100, 0300 LST 기준으로 6~8월 고빈도 낙뢰일에 대한 850 hPa 등압선, 바람 벡터, 그리고 1,000-700 hPa IVT의 합성장 결과를 나타낸 것이다. 월별로 기압 배치, LLJ의 구조, 그리고 IVT의 도달 범위가 상이하게 나타났으며, 0300 LST와 0900 LST에 월별 패턴의 차이가 뚜렷했다. 먼저 6월은 북태평양 고기압과 만주 부근 저기압 사이의 기압경도에 의해 남서풍 계열의 LLJ가 유도되며, 남해상에 국한된 IVT가 명확히 나타났다(Figs. 15a, 16d). 그러나 내륙으로의 직접적 수송은 상대적으로 약하여 서해상에서 국지적 대류가 주로 유도되었을 가능성이 높다. 7월은 북태평양 고기압이 한반도 남해상까지 북상하여 북서 가장자리를 따라 장기간 안정적인 남서풍 계열의 LLJ가 형성됐다. 이 LLJ는 중국 동부로부터 서해안 및 한반도 내륙까지 길고 강하게 도달하며, 동시에 높은 IVT와 결합되어 내륙으로의 수증기 유입을 가능케 한다. 특히 0300 LST와 0900 LST에 걸쳐 지속되는 이 구조는, 서해상에서 야간 높아진 고도에서의 대류가 발생하는데 유리한 환경을 제공하며(e.g., Reif and Bluestein, 2017; Trier et al., 2020), 야간 시간대에 해상에서 형성된 대류를 유지하고 내륙으로 전파시키는 데 수월한 종관적 배경 조건을 제공한다(Figs. 15b, 16e). 8월은 북태평양 고기압이 더욱 확장되거나 축소되며 기압경도에 의해 남서풍 계열의 LLJ가 상대적으로 불규칙하게 형성되며, IVT가 한반도 남서해안에 국한되는 경향을 보였다(Figs. 15c, 16f). 이와 같이 월별로 LLJ의 조직도, IVT의 도달 범위 및 강도, 그리고 기압 배치에 따른 하층 수렴 구조의 차이는, 동일한 여름철 기간 내에서도 낙뢰의 시·공간적 양상이 뚜렷하게 달라질 수 있음을 시사한다.

Fig. 15. 
Composite distributions of 850 hPa geopotential height (gpm, solid lines), 850 hPa wind (m s^-1, arrows), and IVT (kg m^-1 s^-1) for days when the total lightning flashes per day fall within the 95th~99th percentile of each month over the full domain. Panels (a)-(c) represent June, July, and August at 0900 LST, respectively, while panels (d)-(f) correspond to the same months at 1500 LST.

Fig. 16. 
Same as Fig. 15, but for 2100 LST (a-c) and 0300 LST (d-f).