4) 경험적 예보 기법
1.2.2.5 하층 제트(Low Level Jets)
하층 제트에는 여러 가지 종류가 있다.
첫 번째 하층 제트는 한랭전선의 전면을 따라 형성되는 강한 하층 바람 튜 브를 들 수 있다. 이 하층 제트는 전선의 이동에 따라 함께 움직인다.
두 번째 하층 제트는 야간 역전층 형성에 따른 풍속 증가를 들 수 있다. 이 하층 제트는 주로 경압풍이나 지상풍의 분리와 관련되어 있다. 기류가 분 리되면 지상풍은 약해지지만 그 상공의 기류는 더 이상 마찰력(혹은 점성 항력)의 영향을 받지 않기 때문에 점점 강해질 수 있다
세 번째 형태는 소위 ‘찌르기 제트(Sting Jet)'라고 불리는 것으로 폭발적으 로 발달하는 저기압의 중심에서 발생할 수 있다. 이 하층 제트는 강수에 동 반된 하강 기류가 강수의 증발로 인해서 차가워짐(더 밀도가 커짐)에 따라 점차 가속되면서 나타난다. 하강기류의 가속에 의한 ‘찌르기 제트’는 여전 히 연구가 진행 중인 현상으로 정확하게 형성되는 과정은 매우 복잡한 양 상을 띤다.
마지막으로 기후학적 하층 제트는 계절에 따라 발달하고 소멸하는 형태인 데 ‘소말리 제트(Somali Jet)'가 대표적이다. 소말리 제트는 북반구 여름철 에 나타나는데 아시아 몬순이 발달함에 따라 몬순 밴드를 따라 나타난다.
강하게 발달한 하층의 남동기류가 마다가스카르의 북단을 지나면 남풍기 류로 순전하기 전에 남서기류로 바뀌면서 아프리카 대륙 북서부를 가로질 러 흘 러 가 게 된 다 . 이 제 트 기 류 의 최 대 풍 속 은 850hPa 고 도 에 서 40~50kts 정도로 항공기상에서는 충분히 고려 대상이 된다.
1) 설명
[그림 1.16] 선형 구름과 선형 대류 에코를 보여주는 위성영상과 레이더 영상
난류라는 측면에서 보면 한랭전선에 동반된 하층 제트는 강하면서도 예측 하기 어렵다. 제트를 가로질러서 나타나는 윈드시어가 아주 크기 때문에 조종사는 이 제트를 횡단할 때 적절하게 대처해야 한다. 하층 제트는 그 고 도가 낮기 때문에 조종을 할 때는 항상 지형과 충분한 간격을 가지고 있어 야 하며 특히 착륙 시기에는 위험한 상황과 조우할 수 있다.
야간 하층 제트는 조종사가 제트와 나란히 비행해서 불연속선의 한 지역에 위치한다고 하더라도 뚜렷한 난류와 조우하는 일은 거의 없다. 그러나 야 간 하층 제트를 가로질러 비행할 경우에는 난류를 조우할 가능성이 높다.
하층제트는 착륙하거나 이륙하는 단계에서 날개 주변의 기류가 급변함에 따라 양력을 잃게 할 수 있다.
2) 항공기에 미치는 영향
3) 각종 영상들을 이용한 위험 기상 진단
한랭전선에 동반된 하층 제트는 해상도가 낮은 위성 영상으로 잘 판별할 수 없다. 그러나 강한 대류 활동이 나타나는 지역에서는 선형 구름들을 통 해서 그 지역에 하층 제트가 발생하고 있을 가능성을 진단할 수 있다. 얕은 습윤층을 가지는 지역에서 발생하는 분리 전선들은 하층 제트의 존재를 암 시하는 경우가 있다.
아래 그림은 상하층 전선대 전면에서 발생하는 하층 제트의 예를 보인 것 이다.
[그림 1.17] 레이더 위성 합성 영상(좌측)과 850hPa 하층제트(우측)의 모습
그림 1.17은 2011년 10월 15일 21시 레이더 영상과 850hPa 하층제트의 위치를 보여준다. 위의 레이더 영상에서는 한랭전선 상에서 형성된 2개의 선형 대류 활동을 잘 보여주고 있는데, 선형 대류 지역과 하층제트가 지나 는 지역이 잘 일치하고 있음을 보여주고 있다.
[그림 1.18] 2011년 7월 27일 00UTC 가시영상(왼쪽), 적외영상(중앙), 레이더(오른쪽) 합성영상
그림 1.18은 2011년 7월 27일 09시(00UTC)의 가시, 적외 위성영상과 레 이더 영상을 보여주고 있다. 위의 영상에서 연직으로 강하게 발달한 중규 모대류계에 동반된 강한 대류성 스톰이 가시영상과 적외영상에서 뚜렷하 게 발견되고 있다. 그러나 위성영상을 보면 연직으로 강하게 발달한 대류 성 스톰의 운정이 대류권계면까지 도달해서 수평으로 퍼지면서 형성된 모 루구름으로 인해서 정확하게 강한 대류에 의한 집중호우가 발생하는 지역 을 구분해 내기가 쉽지 않다.
[그림 1.19] 2011년 7월 22일 레이더 확대영상(왼쪽)과 850hPa 일기도(오른쪽)
그림 1.19는 그림 1.18의 레이더 영상을 확대한 영상으로 위성영상에서 가 려져 있던 강한 독립적인 대류성 스톰들이 선형을 이루고 동서방향으로 선 형에코를 형성하고 있는 것을 볼 수 있다.
또한 같은 시각의 오른쪽 850hPa 선도에서 한반도에서 관측되는 850hPa 고도의 바람이 모두 30kts를 넘는 것을 확인할 수 있는데, 이는 선형에코 를 형성하는 대류성 스톰들 남서쪽으로부터의 강한 하층제트에 동반된 풍 부한 수증기와 불안정으로 인해서 강하게 발달한다는 사실을 잘 보여주고 있다.
예보관들은 하층 제트 발생에 대한 개념 모델들에 대해서 잘 알고 있어야 한다. 모든 하층 제트 예보에 적용할 수 있는 경험적 기법들은 존재하지 않 는다.
그러나 도표를 활용해 페르시아 만에서 국지적으로 형성되는 야간 제트의 강도와 고도를 결정하기 위한 경험칙이 존재한다(사례 연구 참조).
전선대와 선형 대류활동 그리고 하층 제트와의 관련성은 아래 그림과 같이 모식화 할 수 있다.
4) 경험적 예보 기법들
[그림 1.20] 지상 한랭 전선면과 나란하게 발달하는 하층제트의 개념 모델
수치예보 자료들은 하층 제트를 모두 모의하지 못한다.
갑작스럽게 발생하는 하층 제트가 발생하는 구역을 정확하게 예측하기 위 해서는 관측된 상층 단열선도와 기타 선도들을 수치예보 자료와 지속적으 로 상호 비교해야 한다. 상층 선도와 단열선도를 제대로 분석해야 실제 하 층 제트의 발생을 정확하게 예측할 수 있다.
강한 한랭 전선 부근의 850hPa 상당온위 경도가 높은 지역은 위의 그림 1.20에서 보이는 것과 같이 분리 전선에 의한 하층 제트가 발생하기 쉬운 지역이다.
수치예보에서 생산된 단열선도를 통해 상층의 역전을 확인할 수 있지만 해 상도에 따라 좁고 강한 역전은 확인할 수 없을 수 있다. 예보관은 항상 지 표면 근처의 하층 기류에서 지상풍과 경도풍이 분리되면 하층 제트 발생 가능성이 높음을 인식하고 있어야 한다.
5) 수치예보 자료들
야간 하층 제트는 한밤중과 새벽 사이에 아라비아 만의 남쪽 해안선을 따 라 자주 관측된다. 지상풍이 풍속이 약하고, 경도풍이 20kts 이하로 약한 상태에서도 1,000ft 고도에서 40kts의 하층 제트가 발생하기도 한다. 이 하층 제트는 이륙하거나 착륙하는 항공기에 위험한 윈드시어를 형성할 수 있다.
그림 1.21은 뚜렷한 온도 역전층이 존재하고 1,000ft 이하의 고도에서 40kts의 하층 제트가 관측된 3가지 사례를 보여주고 있다.
Membery(1983)는 주어진 온도 역전의 강도에 따른 하층 제트의 강도와 고도를 예측하기 위한 도표를 제시하였다. 이 도표는 야간 하층 제트가 발 달하기 좋은 기상 조건에서 적용할 수 있다.
• 맑은 날씨로 지표면 부근의 충분한 냉각이 발생하여 지표면 부근에 안정 된 공기층이 형성되어 있는 상태
• 큰 기압 경도를 가진 고기압 권내에서 나타나는 북서기류
야간 하층 제트는 일출 이후 일사가 시작되면서 하층의 역전층이 깨어지기 시작하면 바로 사라지는 특성을 가지고 있다.
6) 사례 연구
[그림 1.21] 바레인에서 관측된 강한 온도 역전을 동반한 온도 프로파일들
[그림 1.22] 야간 하층 제트의 풍속과 고도를 예보하기 위한 도표
단계 1 : 역전의 강도를 예보한다. 5℃인 경우 선 A와 만날 때 까지 선을 긋는다.
단계 2 : 하층 제트의 최대 풍속을 읽는다(40kts).
단계 3 : 하층 제트가 나타날 수 있는 고도를 읽는다(800ft).
역전층의 온도 차이 3℃에서 9℃까지, 풍속 24kts에서 46kts 사이의 값을 가질 때 적용 가능하다.