韓國水資源學會論文集 第48卷 第6號 2015年 6月 pp. 463～477
우리나라 내습태풍 유형에 따른 강우특성 및 종관기후학적 분석
Assessment of Precipitation Characteristics and Synoptic Pattern Associated with Typhoon Affecting the South Korea
김 태 정 * / 박 건 철 ** / 권 현 한 ***
Kim, Tae-Jeong / Park, Kun-Chul / Kwon, Hyun-Han
...
Abstract
The recent unusual climate and extreme weather events have frequently given unexpected disaster and damages, facing difficulties in the management of water resources. In particular, climate change could result in intensified typhoons, and this would be the worst case scenario that can happen. The primary objective of this study is to identify the patterns of typhoon-induced precipitation and the associated synoptic pattern. This study focused on analyzing precipitation patterns over the South Korea using historic records as opposed to a specified season or duration, and further investigates the potential connection with heavy rainfall to synoptic patterns. In this study, we used the best track data provided by the Regional Specialized Meteorological Center of Japan for 40 years from 1973 to 2012. The patterns of the typhoon-induced precipitation were categorized into four groups according to a given typhoon track information, and then the associated synoptic climatology patterns were further investigated. The results demonstrate that the typhoon-induced precipitation patterns could be grouped and potentially simulated according to the identified synoptic patterns. Our future work will focus on developing a short-term forecasting model of typhoon-induced precipitation considering the identified climate patterns as inputs.
Keywords : Typhoon, precipitation, synoptic climatology
...
요 지
최근 빈번하게 발생하는 이상기후 현상은 수자원관리에 많은 어려움을 주고 있으며 예상치 못한 기상관련 재난피해를 야기하고 있다. 특히, 기후변화에 의해 점차 태풍의 세력이 강력해짐에 따라 태풍은 위험기상으로 인지된다. 본 연구의 주요목적은 태풍으로 인하여 발생하는 강우특성 및 종관기후학적 분석을 수행하는 것으로 일본 지역특별기상센터(Regional Specialized Meteorological Center Tokyo Typhoon Center, RSMC)에서 제공하는 1973년부터 2012년의 6시간 간격 최적경로(best track) 자료를 사용하여 우리나라에 상륙한 태풍사상만을 대상으로 태풍의 상륙 지속시간(내습시간)을 총 4개의 시간구간으로 구분하여 각 내습유형에 따른 강우특성 및 종관기후학적 분석을 수행하였다. 본 연구를 통한 결과는 태풍의 진로 및 이동속도를 예측 가능한 현 시점에서, 우리나라 태풍내습시 내습유형에 따른 홍수방어 및 사전대피와 같은 재해관리 측면에서 매우 유용한 정보를 제공할 것으로 사료된다. 향후 연구로서 본 연구를 통해서 확인된 기상학적 패턴을 활용하여 단기 태풍강수량 모의기법 개발이 필요할 것으로 판단된다.
핵심용어 : 태풍, 강우, 종관기후
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* 전북대학교 토목공학과 박사과정, 방재연구센터 (e-mail: [email protected])
Ph. D Course, Department of Civil Engineering, Chonbuk National University, Jeonju, Korea
** ㈜ 제이씨엔 수자원부 (e-mail: [email protected]) Jeonbuk Construction Network, Jeonju, Korea
*** 교신저자, 전북대학교 토목공학과 교수, 방재연구센터 (e-mail: [email protected])
Corresponding Author, Professor, Dept. of Civil Engineering, Chonbuk National University, Jeonju, Korea
J. Korea Water Resour. Assoc.
Vol. 48, No. 6:463-477, June 2015 http://dx.doi.org/10.3741/JKWRA.2015.48.6.463 pISSN 1226-6280 • eISSN 2287-6138
1. 서 론
세계기상기구(World Meteorological Organization, WMO) 에서 정의한 바와 같이 이상기후를 최근 30년 동안 나타 나지 않았던 기후현상이라고 정의한다면 수문기상분야에 서 태풍사상이 이 범주에 포함되는지는 다소 애매하다.
그러나 지구온난화 등으로 인해 전 지구적으로 집중호우, 폭설, 폭염, 돌풍 및 가뭄 등의 이상기후 발생빈도가 급증 하고 있는 가운데 매년 여름철 주기적으로 발생하여 우리 나라를 내습하는 태풍사상은 극심한 홍수 및 바람재해를 유발하는 기상현상으로 가장 강력하고 파괴적인 기상현 상이자 호우, 돌풍 및 해일 등의 2차 피해를 연속적으로 발생시키는 위험기상이다. 일반적으로 집중호우보다 태 풍사상에 의한 피해는 1회 발생으로 막대한 사회적·경제 적 피해를 초래하기 때문에 최근 범정부적 주요현안으로 부상되는 재난안전 측면에서도 주요관심 기상현상이다 (Kwon et al., 2008).
일반적으로 전 지구의 에너지 분포양상을 살펴보면 태 양에너지를 많이 받는 저위도에서는 에너지 과잉현상이 나타나며 상대적으로 태양에너지를 적게 받는 고위도에 서는 에너지 부족현상이 발생한다. 이와 같은 에너지 불 균형을 해소하기 위하여 대기는 연속적인 운동을 통하여 저위도에서 고위도로 에너지를 수송하게 된다. 이러한 대 기현상(무역풍과 편서풍)으로 발생하는 대표적인 기상현 상인 태풍사상은 저위도 해역에서 발생하는 저기압 중에 서 중심부근의 최대풍속이 17 m/s 이상의 강한 폭풍우를 동반하고 있는 것을 말한다.
태풍의 에너지원은 따뜻한 해수면으로부터 증발한 수 증기로 북쪽으로 진행할수록 세력이 약화되지만, 최근 태 풍의 세력이 점차 강해지고 있다. 이러한 주원인은 지구 온난화에 따른 해수면의 온도상승과 깊은 관련이 있다.
최근에 우리나라에 내습한 태풍은 동아시아 지역 주변해 역의 해수온도 상승으로 인하여 발생위치에서부터 그 세 력이 고스란히 전달되는 경우가 빈번하였다. 이는 2013년 발생하여 미국 합동태풍경보센터(Joint Typhoon Warning Center, JTWC)의 태풍 관측사상 최고수준으로 기록된 제 30호 태풍 “HAIYAN”과 같은 슈퍼태풍(Super Typhoon) 의 발생 가능성을 내포하고 있다. Emanuel (2005)과 Webster et al. (2005)은 1970년부터 2004년까지 전 세계적으로 태 풍 및 허리케인의 강도가 과거에 비하여 지속시간은 60%
증가했고, 최대풍속은 50% 증가하는 것을 확인하였다.
최근 우리나라에 내습한 태풍사상은 점차 대형화되고 있으며 “RUSA”와 “MAEMI”는 역대 최고 강도를 나타내
는 초대형 태풍으로 분류되기도 한다. 과거 우리나라에 영향을 미친 태풍은 주로 필리핀 동쪽이나 북서태평양 지 역에서 발생하여 북서태평양고기압 기단의 가장자리를 따라 이동하거나 중국을 경유하여 강도가 약화된 후 우리 나라에 내습하였지만, 최근에는 북서태평양에서 일본을 경유하지 않고 곧장 우리나라로 상륙함으로 세력이 더욱 강력해지고 있다(Choi and Kim, 2007a). 한반도를 내습하 는 태풍사상의 강도가 증가함에 따라서 우리나라도 결코 슈퍼태풍의 안전지대가 될 수 없으며 지속적인 태풍사상 모니터링 및 수문기상학적 연계분석 등을 통한 효과적인 분석체계를 갖출 필요가 있다(Kim et al., 2014).
우리나라는 동아시아 몬순기후대에 속하여 매년 여름 철에 장마전선과 태풍 등에 의해 극한강우현상이 반복적 으로 발생하여 사회기반시설 및 주거시설에 많은 피해를 주고 있다(Lee and Choi, 2013). 소방방재청에 따르면 우 리나라에 내습한 태풍으로 발생한 일 최대강우량은 2002년
“RUSA”에 의해 강릉지점에 870.5 mm, 1981년 “AGENS”
에 의해 장흥지점에 547.4 mm, 1998년 “YANNI”에 의한 포 항지점에 516.4 mm, 1991년 “GLADYS”에 의해 부산지점의 439.0 mm 및 2007년 “NARI”에 의해 제주지점에 420.0 mm 등이다. 이처럼 적도지방에서 발생한 열대성저기압인 태 풍은 중위도로 북상하면서 우리나라를 내습하여 그 영향 범위가 반경 수백 km에 달하며 강풍을 동반한 호우를 유 발시킴으로써 극심한 자연재해를 발생시키고 있다.
국내외 태풍관련 연구는 주로 태풍사상이 갖는 물리적
특성, 태풍의 영향 및 궤적에 대한 평가가 주를 이루고 있
다. 추가적으로 기후학적 요소를 사용하여 태풍진로를 예
측하는 연구와 태풍사상에 의해 발생하는 강우사상의 피해
분석 등에 주안점을 두고 수행되어왔다. Lee et al. (1992)
은 1960년부터 1989년까지 30년간 동아시아 중위도에 접
근하면서 한반도에 영향을 미친 태풍에 대하여 중심기압
과 지상 최대풍속을 통계적으로 분석하고 태풍경로 특성
에 따른 태풍사상을 분류하였다. Rodgers et al. (1994)은
SSM/I(Satellite Sensor Measure/Image) 자료를 이용하
여 북서태평양 태풍의 강우특성은 잠열(latent heat)과 관
련되어 강우강도가 강해지고 태풍의 이동속도, 방향 및
태풍영향권 내의 지역적 위치에 따라 강우강도가 달라지
는 결과를 얻었다. Lee et al. (2005)은 강릉 남대천 유역을
대상으로 태풍 “RUSA”로 인한 피해발생의 토지피복변화
가 수문변화에 미치는 영향을 분석하여 태풍내습 후 첨두
유출량의 변화량을 선행 토양함수조건과 확률강우량의
빈도별로 분석한 결과 선행 토양함수조건 변화량보다 확
률강우량 빈도별 첨두유출량 변화량이 덜 민감한 것을 확
인하였다.
최근에는 태풍사상으로 인하여 유발되는 강우사상에 주안점을 둔 연구가 진행되어 Oh and Moon (2008)은 태 풍으로 인한 극한강우량 특성을 비교·분석하였으며, Choi et al. (2009a)과 Choi and Kim (2010)는 우리나라 상륙태풍 의 빈도와 북극진동(Arctic Oscillation, AO)은 양의 상관 관계에 있음을 보였다. 이외에 엘니뇨-남방진동(El Niño- Southern Oscillation, ENSO) 등 다양한 요소들과 우리나 라 상륙 및 영향태풍과의 관계 등이 연구되었다(Choi and Kim, 2007b; Choi et al., 2009b). Liu et al. (2009)은 다변 량 복합 극치분포(Multi-variate Compound Extreme Value Distribution, MCEVD)를 사용하여 태풍과 연관된 재해를 예측하고 재해위험 관리 및 의사결정에 대한 방안을 제안 하였다.
태풍활동의 계절예측을 위하여 Wang et al. (2009)은 열대성 저기압 변동성이 10년 이상의 장주기변동과 높은 상관관계가 있음을 규명하고 장주기 변동성을 고려한 역 학적-통계학적 결합 예측모형을 열대성 저기압 계절예측 에 이용하였다. Oh et al. (2011)은 미국 공병단(U.S. Army Corps of Engineers)에서 개발한 EST (Empirical Simula- tion Techniques) 기법을 통해 태풍으로 인한 확률강우량 을 산정하였다. 이와 더불어 비매개변수 Monte Carlo Simulation과 지역가중 다항식을 결합하여 태풍사상의 극 치강우량을 평가한 바 있다. Lee et al. (2013)은 우리나라 5대 권역을 중심으로 태풍으로 인한 극한 수문사상에 대 한 기후변동 영향평가를 위하여 기후영향지수 산정방법 을 적용하여 기후변동이 우리나라의 태풍사상을 통해 발 생된 강우량 및 유출량에 미치는 영향을 정량적으로 분석 하였다. Son et al. (2014)은 태풍 감시구역을 이용한 태풍 분석의 한계점을 인지하여 태풍의 경로 및 규모를 고려한 태풍강우량 추출기법을 제안하고, 과거 태풍 감시구역을 이용한 태풍강우 추출기법과 비교하여 그 적용성을 검토 한 바 있다.
앞서 설명한 바와 같이 우리나라에 영향을 주는 태풍사 상의 특성에 대한 기후학적 및 통계학적 분석이 많은 연 구자들에 의해 이루어졌으며, 주로 우리나라에 영향을 준 태풍보다는 북서태평양에서 발생한 태풍 전체를 대상으 로 연구가 이루어졌다. 이는 호우특성에 따른 강우분석시 불확실성을 포함시키는 주요 원인으로 급증하고 있는 태 풍에 대한 재난피해를 예방하기 위해서는 우리나라에 내 습한 태풍만을 대상으로 지역적 강우특성 및 종관기후학 적 특성을 수문기상학적으로 규명하기 위한 체계적인 분 석이 진행되어야 할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는
우리나라에 내습한 태풍사상을 내습지속시간에 따른 유 형으로 분류한 후, 내습유형에 따른 태풍사상별 최대시간 강우량을 추출하여 각각의 강우지속시간에 따른 기초통 계분석 및 강우공간분포를 수행하고 내습유형에 따른 북 서태평양 및 동아시아 지역의 종관기후학적 특성을 분석 하였다.
본 논문의 구성은 다음과 같다. 1장에서는 논문의 배경 및 목적에 대해서 언급하였으며, 2장에서는 내습시간 결 정 및 강우특성 분석 방법론에 대하여 기술하였다. 3장에 서는 내습시간에 따른 강우특성 분석결과, 내습유형에 따 른 빈도별 확률강우량 산정결과와 동아시아 지역의 종관 기후학적 분석결과를 기술하였으며 마지막으로 결론을 4 장에 수록하였다.
2. 분석자료 및 방법
2.1 내습 태풍
태풍백서(Korea Meteorological Administration, 2011) 에서 우리나라의 영향태풍은 32°∼40°N, 120°∼135°E의 영 역을 통과하는 태풍으로 정의하고 있지만 이는 감시구역, 경계구역 및 비상구역을 포함하는 영역으로 태풍사상으로 인하여 발생하는 강우사상을 선정하는데 많은 불확실성을 포함하고 있다. 따라서 본 연구에서는 우리나라의 내습태풍 을 선정하기 위하여 기상청의 국가태풍센터에서 정의하는 내습태풍사상을 대상으로 1973년 이후의 태풍사상 중 우리 나라에 내습한 태풍사상을 추출한 결과, 총 40개의 태풍사 상이 선정되었으며 선정된 태풍사상은 Table 1과 같다.
WMO에서는 태풍 중심부근의 최대풍속(Maximum Sustained Wind Speed, MSWS)에 따라 TD (Tropical Depression, MSWS <17 m/s), TS (Tropical Storm, 17 m/s
< MSWS < 25 m/s), TY(Typhoon, MSWS ≥ 33 m/s) 로 분류하고 있다. TS등급 이상부터 태풍사상으로 인정 하여 태풍속성자료 관측을 수행하며, TD등급 이하는 태 풍 중심위치만 관측하고 있다. 우리나라 기상청에서도 열 대저기압이 온대저기압으로 변화되면 태풍으로서 일생을 마친 것으로 판단하여 태풍의 소멸을 발표하며 태풍에 대 한 예보를 종료한다.
본 연구에서 취급할 태풍사상의 자료계열인 발생위치
(Typhoon Genesis, TG) 및 태풍궤적은 국가태풍센터와 일
본기상청(JMA)의 지역특별기상센터(Regional Specialized
Meteorological Center Tokyo Typhoon Center, RSMC)
에서 제공하는 6시간 간격 최적경로(best track) 자료를 사
용하였다. 위 기관에서 제공하는 정보는 태풍이름, 태풍중
Typhoon Code Typhoon Name Formed Time Dissipated Time Lowest Pressure (hPa)
7310 IRIS 1973-08-06 1973-08-21 970
7408 GILDA 1974-06-26 1974-07-17 945
7612 ANITA 1976-07-21 1976-07-27 980
7615 DOT 1976-08-17 1976-08-25 990
7811 CARMEN 1978-08-09 1978-08-20 990
7910 IRVING 1979-08-07 1979-08-20 955
7911 JUDY 1979-08-16 1979-08-26 910
8007 IDA 1980-07-05 1980-07-15 980
8104 IKE 1981-06-08 1981-06-17 965
8118 AGNES 1981-08-25 1981-09-06 950
8120 CLARA 1981-09-13 1981-10-02 925
8403 ALEX 1984-07-01 1984-07-06 960
8409 GERALD 1984-08-15 1984-08-24 980
8412 JUNE 1984-08-26 1984-09-03 985
8508 KIT 1985-07-31 1985-08-17 960
8605 NANCY 1986-06-20 1986-06-25 955
8613 VERA 1986-08-13 1986-09-02 925
8616 ABBY 1986-09-12 1986-09-24 945
8705 THELMA 1987-07-07 1987-07-18 915
8911 JUDY 1989-07-21 1989-07-29 940
8921 VERA 1989-09-11 1989-09-19 964
9007 ROBYN 1990-07-04 1990-07-14 992
9015 ABE 1990-08-24 1990-09-03 955
9112 GLADYS 1991-08-15 1991-08-24 965
9209 IRVING 1992-07-31 1992-08-05 980
9219 TED 1992-09-17 1992-09-27 985
9407 WALT 1994-07-14 1994-07-28 915
9411 BRENDAN 1994-07-25 1994-08-03 992
9429 SETH 1994-10-02 1994-10-16 915
9503 FAYE 1995-07-16 1995-07-25 950
0205 RAMMASUN 2002-06-29 2002-07-06 945
0215 RUSA 2002-08-23 2002-09-01 950
0314 MAEMI 2003-09-06 2003-09-14 910
0603 EWINIAR 2006-07-01 2006-07-10 930
0711 NARI 2007-09-13 2007-09-17 935
1004 DIANMU 2010-08-08 2010-08-12 985
1007 KOMPASU 2010-08-29 2010-09-03 960
1207 KHANUN 2012-07-16 2012-07-19 985
1214 TEMBIN 2012-08-19 2012-08-31 950
1216 SANBA 2012-09-11 2012-09-18 900
Table 1. Typhoons Used in this Study and Their Information
Fig. 1. Landfall of Typhoons over Korea during 1973～2012 (National Typhoon Center) 심의 위치좌표, 중심기압(hPa) 및 중심최대풍속(kt)이다.
Fig. 1은 우리나라 국가태풍센터에서 선정한 우리나라 내습태풍사상의 발생위치 및 태풍궤적을 나타낸 것이다.
우리나라를 내습한 태풍사상은 아열대 북서태평양의 남 서영역 10∼20°N, 120∼150°E 부근에서 발생하는 경향이 뚜렷한 것을 확인할 수 있다. 태풍사상의 이동경로를 세 부적으로 살펴보면 필리핀 동쪽 해상에서 발생한 태풍은 30°N 상에서 동중국해를 거쳐 북동쪽으로 전향하여, 우리 나라를 내습한 후 세력이 약화되면서 동해상으로 빠져나 가는 양상을 나타내고 있다. 과거(1950～1980년대)에는 태 풍이 주로 서해안 지역에 상륙하여 동해안 북부지역을 통 과하였으나 최근(1990～2000년대)에는 남해안 연안에 상 륙하여 동해로 빠져나가는 경향을 보이고 있다. 이는 우 리나라에 내습하는 태풍의 주요 상륙지점이 서해안에서 남해안으로 이동하고 있음을 의미한다.
2.2 강우자료 및 확률강우량 산정
우리나라의 강우관측은 크게 기상청과 국토교통부 및 한국수자원공사 관할 지점으로 구분된다. 국토교통부 및 한국수자원공사의 강우자료는 1987년 이후에는 비교적
체계적으로 관측이 수행되었으나, 그 이전에는 결측자료 가 많고 지속성이 결여되어 강우자료의 상태가 양호하지 못하다. 따라서 본 연구에서 사용되는 태풍자료는 1973년 이후의 자료이므로 해당기간의 강우자료를 확보하기 쉽 고 과거로부터의 관측 자료의 신뢰성과 연속성이 확보되 어 있는 58개 기상청 관측소(Fig. 2)를 이용하여 태풍내습 시 강우분석을 수행하였다.
기상청은 서울기상관측소를 비롯하여 전국 78개소의 종
관기상관측장비(Automated Surface Observing System,
ASOS)와 무인으로 운영되는 총 464개소의 자동 기상관
측장비(Automatic Weather System, AWS)를 이용하여
지상기상관측업무를 수행하고 있다. 일 단위 강우량의 경
우 서울, 인천, 대구, 부산 및 목포 관측소의 경우 100년
이상의 관측 자료를 보유하고 있으며 강릉, 울릉도, 추풍
령, 포항, 전주, 울산, 광주, 여수 및 제주 관측소의 경우
1960년 이후 현재까지 비교적 장기간 관측 자료를 보유하
고 있다. 일반적으로 통계분석을 위한 최소자료의 수는
25개 이상이 요구되는데, 본 연구에서는 극치빈도분석을
위해서 30년 이상의 강우량 관측 자료를 보유한 관측소를
선별하였으며 태풍백서와 기상연보를 참고하여 기상청
+ + + + + + + +
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+ + + + + + + + + +
+ +
126
°E 127
°E 129
°E 34
°N
35
°N 36
°N
+ + + + + + + +
+ + +
+ +
+ +
+ + +
+
+ +
+ + + +
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+
+ +
+ + +
+ + + + + +
+ + + + + + +
+ + + + + + + + + +
+ + 38
°N
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Fig. 2. Weather Stations used in this Study and their Location
관측소 자료를 이용하여 강우분석을 진행하였다.
Oh et al. (2009)은 태풍의 중심이 우리나라의 영향 범위 내에 존재하는 동안 관측된 시간강우량을 태풍으로 인하여 발생된 강우량이라고 정의하였으며, Yoon et al. (2012)은 태풍 내습기간 중 최대 일강우량을 태풍으로 인한 강우로 정의하여 집중호우에 의한 강우와 분리하였다. 본 연구에 서는 우리나라에 내습하는 태풍으로 인한 강우사상을 추출 하기 위하여 두 가지 연구에서 제시한 방법을 혼합하여 설 정 영향권에 태풍중심이 머무른 기간 동안의 강우자료(시 단위)를 추출하여 태풍에 의한 강우량으로 정의하였다.
강우사상의 기초 통계분석을 수행하였으며 내습유형에 따른 지속시간별 최대강우자료를 구성하여 확률강우량을 산정하였다. 본 연구에서는 태풍으로 인한 강수로 분석 대상을 한정한 결과로서 실제 설계시에 활용한 연최대강 우량을 통한 빈도해석 결과보다 전반적으로 과소 추정될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 태풍내 습시의 효율적인 수자원관리를 위하여 태풍사상이 우리 나라에 내습하여 발생하는 강우사상을 선정하여 분석대 상으로 고려하였다.
(1)
(2)
여기서, 은 태풍사상으로 인하여 발생된 시강우사상 의 번째 지점의 최대 시간 강우량
의 평균 강우량이며,
는 표준편차를 의미한다.
지속기간별로 서로 다른 분포형을 적정 확률분포형으 로 선정할 경우, 확률분포형의 상단측 꼬리(upper tail) 특 성에 따라 동일 재현기간(return period)에 대하여 짧은 지속기간의 확률강우량이 상대적으로 긴 지속기간의 확 률강우량보다 커지는 역전현상이 나타날 가능성이 있다.
본 연구에서는 전 세계적으로 극치 강우분석 또는 일부 홍수량 분석에 널리 이용되고 있는 분포이자 ‘확률강우량 도 개선 및 보완 연구(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2011)’에서 전국관측소에 대하여 최적 확 률분포형으로 채택한 바 있는 Gumbel 분포형을 사용하여 빈도별 확률강우량을 산정하였다.
확률강우량을 산정하는 방법에는 빈도계수법과 각 확률 분포형의 누가분포함수의 역함수(inverse function)를 이용 하여 구하는 방법이 있다. 확률분포형의 누가분포함수는 Eq.
(3)과 같이 확률변수 와 매개변수 의 함수로 주어진다.
(3) 여기서, 누가분포함수 는 0에서 1 사이의 값을 갖는 비초과확률(non-exceedance probability, q)로 Eq. (4)를 확률변수 의 역함수로 구성하면 Eq. (4)와 같다.
(4) Gumbel 분포의 누가분포함수와 확률밀도함수는 Eqs.
(5) and (6)과 같다. 또한 Gumbel 분포의 역함수는 Eq.
(7)과 같다.
exp
exp
∞ ∞
(5)
exp
exp
(6)
여기서, 는 축척 매개변수(scale parameter)이며
는 위치 매개변수(location parameter)이다.
ln ln
(7)
여기서, 는 재현기간을 나타낸다.
Type A
0.0° 15.0° N 30.0° N 45.0° N 60.0° N
90.0° E 105.0° E 120.0° E 135.0° E 150.0° E 165.0° E 180.0° E 165.0° W
Type B
0.0° 15.0° N 30.0° N 45.0° N 60.0° N
90.0° E 105.0° E 120.0° E 135.0° E 150.0° E 165.0° E 180.0° E 165.0° W
Type C
0.0° 15.0° N 30.0° N 45.0° N 60.0° N
90.0° E 105.0° E 120.0° E 135.0° E 150.0° E 165.0° E 180.0° E 165.0° W
Type D
0.0° 15.0° N 30.0° N 45.0° N 60.0° N
90.0° E 105.0° E 120.0° E 135.0° E 150.0° E 165.0° E 180.0° E 165.0° W
Fig. 3. Four Types of Landfall with a Given Residence Time of Typhoon over Korea (● is Typhoon Genesis and ＊ is Extinction Point)
3. 적 용
앞서 언급하였듯이 본 연구는 우리나라 내습태풍사상 을 내습시간에 따라 구분하여 강우지속시간별 강우특성 기초통계분석 및 빈도별 확률강우량을 산정하였다. 또한 미국 해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)에서 제공하는 기상자료를 사용 하여 내습유형에 따른 동아시아 지역의 종관기후학적 분 석을 수행하였다.
3.1 내습시간에 따른 태풍분류 결과
우리나라에 상륙하는 태풍사상을 내습시간에 따라 분 류하기 위하여 1973년부터 2012년까지 우리나라를 내습 하는 태풍사상에 우리나라 영향범위(33.5°～38.5°N, 126°
～130°E)를 적용하였으며 영향범위를 벗어나는 순간 태풍 은 소멸한 것으로 간주하였다. 우리나라가 위치한 중위도 에는 1년 내내 고도 9∼12 km 부근에 제트류(jet stream)라 는 강한 바람역이 존재한다. 이 제트류 입구(entrance) 지 역의 상층에서는 발산이 이루어지며 하층에서는 뚜렷한 수렴지역이 형성된다. 이러한 제트류는 태풍소멸에 큰 역 할을 하는데 온대저기압으로 변질되는 과정에서 상층의 제트류 때문에 상층과 하층바람의 차이를 의미하는 전단 력(vertical wind shear)이 강해져 태풍이 약화된다(Harr et al., 2000). 영향범위를 설정하는 이유는 태풍이 동반하는
강우사상을 지속시간별 및 유역별로 분석하기 위한 것이다.
각 내습시간 유형에 속하는 태풍사상의 선정을 위하여 해당 범위에 태풍의 중심이 위치한 경우를 추출하여 내습 시간 6시간 이하(Type A), 6시간 이상 12시간 이하(Type B), 12시간 이상 18시간 이하(Type C) 및 18시간 이상 (Type D) 등 총 4개의 내습시간 구간을 설정하여 강우분 석을 수행하였다. 태풍사상의 내습유형별 비율은 Type A 18%, Type B 38%, Type C 28% 마지막으로 Type D 18%
이다. 대표적으로 Type C에 속하는 ‘MAEMI’와 Type D 에 속하는 ‘RUSA’는 매우 느린 속도로 북상하였다. 이는 우리나라 남해상 부근의 해수면 온도가 높아 태풍의 세력 을 계속 유지하면서 내륙에 상륙한 후에도 태풍의 위력이 유지되기 때문인 것으로 생각된다. Table 2는 분석태풍의 내습유형을 정리한 것이며 Fig. 3은 각 내습유형별 태풍경 로와 발생위치 및 소멸위치를 도시한 것이다.
3.2 강우특성 분석 및 확률강우량 산정결과 우리나라 여름철 강우발생의 형태는 일반적으로 전선에 의한 강우와 태풍사상에 의한 강우로 구분된다. 본 절에서 는 우리나라에 상륙하는 태풍사상을 내습시간에 따라 강우 특성 분석을 진행하기에 앞서 분석대상인 총 40개 태풍사 상으로 인하여 발생한 태풍 강우사상과 전선에 의하여 발 생한 비태풍강우사상의 공간분포를 Fig. 4에 도시하였다.
Fig. 4에서 확인할 수 있듯이 태풍사상으로 인한 강우가
Typhoon Code Typhoon Name Landfall Type Typhoon Code Typhoon Name Landfall Type
7310 IRIS Type A 8921 VERA Type B
7408 GILDA Type B 9007 ROBYN Type C
7612 ANITA Type B 9015 ABE Type A
7615 DOT Type B 9112 GLADYS Type D
7811 CARMEN Type B 9209 IRVING Type D
7910 IRVING Type B 9219 TED Type B
7911 JUDY Type B 9407 WALT Type D
8007 IDA Type B 9411 BRENDAN Type C
8104 IKE Type A 9429 SETH Type C
8118 AGNES Type B 9503 FAYE Type D
8120 CLARA Type B 0205 RAMMASUN Type C
8403 ALEX Type A 0215 RUSA Type D
8409 GERALD Type B 0314 MAEMI Type C
8412 JUNE Type B 0603 EWINIAR Type D
8508 KIT Type C 0711 NARI Type C
8605 NANCY Type A 1004 DIANMU Type D
8613 VERA Type B 1007 KOMPASU Type A
8616 ABBY Type A 1207 KHANUN Type C
8705 THELMA Type B 1214 TEMBIN Type C
8911 JUDY Type C 1216 SANBA Type C
Table 2. Types of Landfall with a Given Residence Time of Typhoon
110 100
90
90 90
90 80
80
80 80
80
80
80 70
70 70
70 70
70
70 70
70 70
60 60
60
60 60
60
60 60
60 50
50 50
50
50 50
50 50
50
40
40 40 40
40 40 40
40
40 40
30
30 30
30
30 30
20 20
20
20
20 10
10
10
10 0
0
0
+ + ++ +++ +
+ + +
++ + + + + +
+
+ +
+
+ +
+
++
+
+ +
+ + +
+ + + + + +
++ ++
+++
++ + + ++ + + + +
+ +
126
°E 127
°E 129
°E 34
°N
35
°N 36
°N
All Typhoon Rainfall
38
°N
0 50 100 150
120 110
110
110 100
100
100 90
90
90
90
90 90
90 90
90 80
80
80 80
80
80
80 80
80 80 80
80 80
70 70 70
70 70
70 70
70 70 70
70
70
70 70
70
60 60
60 60
60
60 60
60 60
60 60
60
60
50 50
50
50 50
50 50
40
40 40
2030 10
+ + + + + ++ +
+ + +
++
+ +
+ + +
+
+ +
+
+ +
+
++
+
+ +
+ + +
+ + + + + +
++ + + +++
++ + ++
+ + + + +
+ +
126
°E 127
°E 129
°E 34
°N
35
°N 36
°N
Not Typhoon Rainfall
38
°N
0 50 100 150
Fig. 4. Spatial Distribution of Typhoon-Induced and Nontyphoon-Induced Rainfall
빈번한 지역인 남해안과 강원도 지역은 집중적으로 강우를 유발하는 것을 확인할 수 있다. 그에 반하여 비태풍사상에 의한 강우는 중부지방 및 서해안지역에 약 80 mm 이상의 강우를 유발하고 있다. 그 원인은 대륙과 해양의 비열차이 로 발생하여 서해상으로부터 이동하는 계절풍(monsoon)
과 연관이 있는 것으로 알려지고 있으며, 대표적인 전선성
강우패턴을 의미한다. 전선에 의한 강우는 산악지형의 강
제력(forcing)보다는 서해안에서부터 발생하여 전파되는
중규모 대류계(mesoscale convective system)의 이동과정
의 발달과 쇠퇴가 반복적으로 일어나는 것과 연관 있으며,
Average Rainfall Amount (mm) Duration Time
Passing Type 3 Hr 6 Hr 12 Hr 24 Hr
Type A 23.16 33.14 43.18 53.63
Type B 30.35 44.53 61.43 76.69
Type C 33.31 47.83 62.01 72.15
Type D 26.17 39.87 54.58 66.16
Table 3. Average of Typhoon-Induced Rainfall Amount
110 100 90
90 80
80 70
70
70 70 60
60
60
60
60 60
50 50
50
50 50
50
50 50 50
50 50
40
40 40
40
40
40 40
40
40 40
40 40
30
30
30
30
30 30
30 30
20
20
20
20 20
10
10
100 10
0
0
0
+ + + + + + + +
+ + +
+ +
+ +
+ + +
+
+ +
+ + + +
+ +
+
+ +
+ + +
+ + + + + +
+ + + +
+ + +
+ + + + +
+ + + + +
+ +
126
°E 127
°E 129
°E 34
°N
35
°N 36
°N
Type A
38
°N
0 50 100 150
100 100
100 80
80
80 80
80 80
80
60
60 60 60
60 60
60 60 60
60 40
40 40
40
40 40
40
20 20
20 0
0
+ + + + + + + +
+ + +
+ +
+ +
+ + +
+
+ +
+ + + +
+ +
+
+ +
+ + +
+ + + + + +
+ + + +
+ + +
+ + + + +
+ + + + +
+ +
126
°E 127
°E 129
°E 34
°N
35
°N 36
°N
Type B
38
°N
0 50 100 150
120
100 100
100 100
100 80
80
80 80
80 80
80
80 80 80
60 60
60 60
60
60
60 60 60
60
40
40
40
40 40
40 40
40
20
20
20 20
0 0
0
0
+ + + + + + + +
+ + +
+ +
+ +
+ + +
+
+ +
+
+ +
+
+ +
+
+ +
+ + +
+ + + + + +
+ + + + + + +
+ + + + +
+ + + + +
+ +
126
°E 127
°E 129
°E 34
°N
35
°N 36
°N
Type C
38
°N
0 50 100 150
140 140
140
120 120
120 120
120 120
100 100
100 100
100 100
100
80
80 80
80 80
80
60 60
60 60
60
40 40
40 40
20 20
20
20 20
20
0
0
0
0 0
+ + + + + + + +
+ + +
+ +
+ +
+ + +
+
+ +
+
+ +
+
+ +
+
+ +
+ + +
+ + + + + +
+ + + + + + +
+ + + + +
+ + + + +
+ +
126
°E 127
°E 129
°E 34
°N
35
°N 36
°N
Type D
38
°N
0 50 100 150
Fig. 5. Spatial Distribution of Typhoon-Induced Rainfall for the 12-hour Duration 대류계의 자체적인 역학구조에 의한 발달 성쇠는 산악지형
보다 평야지형에서 더 활발하게 나타난다(In et al., 2014).
태풍사상에 의한 강우분석을 더욱 면밀히 진행하기 위하 여 앞서 분류된 내습시간에 따른 강우사상의 평균 강우 량을 산정하여 Table 3에 나타내었다.
각 내습유형별로 강우지속시간별 평균 강우량은 Type C가 가장 많은 강우를 동반하여 우리나라를 통과하는 것
을 확인할 수 있다. 하지만 24시간 지속시간의 경우 Type
B가 더 높은 강우를 나타내고 있는데, 이는 Type B에 내
습시간별 태풍사상이 가장 많고 내습시간이 길기 때문에
동해안으로부터 공급받은 수증기가 소백산맥 및 태백산
맥을 따라 응집된 수증기의 고도가 상승함에 따라 냉각
및 포화되는 산맥효과로 인하여 강우의 총량이 증가한 것
이기 때문이다. 이어서 Fig. 5는 논문의 지면 관계상 강우
Duration 3 Hr 6 Hr 12 Hr 24 Hr
Parameter
Type A 19.89 21.76 26.60 30.81 31.20 36.65 40.20 43.49
Type B 32.13 30.52 49.36 44.96 68.35 63.21 79.30 77.00
Type C 35.86 34.16 52.68 49.90 65.51 64.95 78.92 73.83
Type D 38.75 43.25 57.04 66.05 76.17 91.52 86.29 106.49
Table 4. Estimated Parameters of Gumbel Distribution for the Four Types of Landfall according to the Duration of the Rainfall
지속시간 12시간에 해당하는 공간적 강우분포 결과만을 도시하였다.
내습시간에 따른 결과로는 Type A의 경우 태풍의 내 습시간이 6시간 미만이기 때문에 태풍사상이 상륙하는 남 해안 지역에 집중적인 강우를 유발하여 산청지점, 진주지 점 및 거창지점에 약 70 mm 이상의 강우를 발생시켰으며, 그 외 지역의 경우 태풍사상이 지속되지 않아 약 30～50 mm의 강우를 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 태 풍유형은 세력이 약한 태풍사상이 산악지형을 통과하지 못하고 육지에서 소멸하는 대표적인 패턴으로 판단된다.
Type B와 Type C의 경우 남해안에 상륙을 시작으로 강원도 지역까지 태풍세력이 일정하게 유지되면서 북상 하여 남해안 전역과 강원도 및 영남지방에 강우를 유발하 였다. Type B의 경우 산청지점, 장흥지점 및 남해 지점에 약 100 mm 이상의 집중호우가 발생하였다. Type C의 경 우 산청지점, 제주도 지점 및 강릉지점에 약 110 mm 이상 의 강우를 발생시켰다. 하지만 소백산맥에 의해 수증기의 이류(advection) 정도가 급변하여 강원도지역으로 북상하 면서 산맥을 경계로 강우특성이 변화하는 것을 알 수 있 다. Type C의 경우 내습시간이 길어짐에 따라 태백산맥 상층부에 형성된 강우장과 북서쪽의 저온다습한 공기가 합류하여 강원도지역까지 강우를 발생시키며 북상하는 것을 확인할 수 있다.
마지막으로 Type D의 경우 내습시간이 18시간 이상으로 태풍이 매우 느리게 이동하면서 강원도 지역까지 세력을 유 지하면서 북상하여 산청지점, 대관령지점 및 부산지점에 약 110 mm 이상의 집중적인 강우를 발생시켰다. 태풍사상의 세력이 약화되지 않고 느리게 이동하면서 소백산맥을 기준 으로 북서지역과 태백산맥 서쪽의 경기도 및 강원도지역은 내륙지역뿐만 아니라 해안지역의 경우에도 태풍내습 지속 시간 24시간 강우량이 약 60 mm 이하인 것으로 나타났다.
일반적으로 태풍사상에 의한 강우분포를 분석한 결과 에서는 전체 내습유형에 대하여 산청지점이 가장 큰 강우
량을 나타내는 것을 확인하였다. 이는 지형효과의 영향을 받아 태풍의 위험반경에 노출되기 쉬운 길목에 해당하는 제주도 이외에 경상남도 지역과 영동해안지역까지 강우 를 동반하여 북상함에 따라 남해안 지역에 강우가 연속적 으로 발생되기 때문인 것으로 판단된다. 이러한 현상은 태 풍은 높고 가파른 지형을 만나게 되면 기압이 높은 지점에 서 낮은 지점으로 가해지는 기압경도력(pressure gradient force)이 발생하게 되는데, 기압변화로 인한 하층의 소용 돌이 현상이 태풍의 구조적 변화를 일으켜 집중호우와 같 은 기상현상을 유발하기 때문이다(Chang et al., 1993).
전반적으로 모든 내습태풍 유형에서 북부지역 및 내륙 지역으로 태풍이 진행할수록 동반하는 강우량이 작아지 는 것을 알 수 있으며, 태풍에 의한 강우량이 차지하는 비 율은 남해안, 경상남도 내륙지역, 영동해안지역에서 상대 적으로 크게 나타났다. 소백산맥과 태백산맥을 기준으로 서쪽지역에서는 강우량 분포가 상대적으로 낮게 나타나 는데 이러한 이유는 태풍이 반시계 방향으로 회전하면서 저기압성 흐름에 편서풍이 더해져 우리나라를 내습할 경 우 수백 km에 걸친 수증기의 이류패턴이 산맥의 산악효 과에 의해 약화되기 때문이다.
추가적으로 적절한 확률강우량 산정을 위해서는 원시 강우자료에서 지속시간별 최대강우량을 최적으로 추출하 는 것이 가장 중요한 사항이다. 따라서 내습시간별 지속 시간에 따른 보다 적절한 확률강우량산정을 위하여 본 연 구에서는 3시간, 6시간, 12시간 및 24시간으로 지속시간을 설정하여 지속시간별 확률강우량을 산정하였다. 논문의 지면 관계상 지속시간 12시간의 100년 빈도 확률강우량을 도시하였다. 본 연구에서는 최우도법을 통하여 매개변수 를 추정하였다. Table 4는 100년 빈도에서 해당하는 각 내 습유형별, 지속시간별 매개변수의 추정결과이다.
3.3 태풍 내습 시 종관기후학적 분석
내습유형별 종관기후학적 분석을 수행하기에 앞서 분
350 300
300 250
250 250250 200
200
200
200 200
200 200
200 150
150150 150
150
150
150 150
150 150
150 150
100 100
100
100
100 100
100 100
50
50
50 50
0
0
0 0
+ + + + + + + +
+ + +
+ + + + + + +
+
+ +
+ + + +
+ +
+
+ +
+ + +
+ + + + + +
+ + + +
+ + +
+ + + + + + + + + +
+ +
126
°E 127
°E 129
°E 34
°N
35
°N 36
°N
Type A
38
°N
0 100 200 300 400 500
350
350
350 300
300 300
300 300 300 250
250
250 250
250 250
250
250
250 250
200
200 200
200
200 200 200
200 200
200
200 200
200
150
150 150 150
150 150
150 150
150 150
100 100
50100 50
50 0
0
+ + + + + + + +
+ + +
+ + + + + + +
+
+ +
+ + + +
+ +
+
+ +
+ + +
+ + + + + +
+ + + +
+ + +
+ + + + + + + + + +
+ +
126
°E 127
°E 129
°E 34
°N
35
°N 36
°N
Type B
38
°N
0 100 200 300 400 500
450 400 400
400
350
350 350
350 350
300 350
300 300
300 300
250 300 250
250 250
250 250
250 250 250
200 200
200 200
200
200
200 200
150
150
150 150
150
150 150
150 150
100
100 100
100 100
50 50
50
50 0
0
0
0
+ + + + + + + +
+ + +
+ + + + + + +
+
+ +
+ + + +
+ +
+
+ +
+ + +
+ + + + + +
+ + + +
+ + +
+ + + + + + + + + +
+ +
126
°E 127
°E 129
°E 34
°N
35
°N 36
°N
Type C
38
°N
0 100 200 300 400 500
140 140
140
120 120
120 120
120 120
100 100
100 100
100 100
100
80
80 80
80 80
80
60 60
60 60
60
40 40
40 40
20 20
20
20 20
20
0
0
0
0 0
+ + + + + + + +
+ + +
+ + + + + + +
+
+ +
+ + + +
+ +
+
+ +
+ + +
+ + + + + +
+ + + +
+ + +
+ + + + + + + + + +
+ +
126
°E 127
°E 129
°E 34
°N
35
°N 36
°N
Type D
38
°N
0 50 100 150
Fig. 6. Spatial Distribution of 100-year Rainfall for the 12-hour Duration
0 10 20 30 40
900 920 940 960 980 1000
Typhoon Number
LowestPressure(hPa)
Typhoon
Fig. 7. A Trend of the Lowest Pressure during 1973～2012
석태풍의 최저중심기압의 변동추세를 검토하였다. 태풍 사상의 경우 최저중심기압은 태풍의 강도를 결정하는 중 요한 인자로서 Fig. 7에서 확인할 수 있듯이, 최근 우리나 라를 내습하는 태풍의 최저중심기압은 1970년대부터 감 소하고 있는 경향을 확인할 수 있다. 이는 태풍이 중국대 륙을 거치지 않고 해상을 경유하면서 지속적으로 해수면 수증기를 공급받아 세력이 발달된 상태로 우리나라를 내 습하기 때문에 최근 40년간 우리나라를 내습하는 태풍의 강도가 강해지고 있다. 즉, 해수면 온도상승과 같은 태풍 발달에 유리한 해양적 환경이 형성됨에 따라 내습태풍의 강도가 상향되고 있는 것으로 판단된다.
태풍내습 기간 중 대기 순환 종관기후 패턴을 알아보기 위하여 위·경도 2.5°, 연직으로 17개의 층으로 구성되어져 있는 NCEP/NCAR (National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research)
재해석자료(reanalysis)를 기본적으로 활용하였다(Kalnay
et al., 1996). 재해석자료는 전 지구모형(Global Circula-
tion Model, GCM)에 관측 값을 입력 자료로 활용하여 전
Type A
0.0° 15.0° N 30.0° N 45.0° N 60.0° N
90.0° E 105.0° E 120.0° E 135.0° E 150.0° E 165.0° E 180.0° E 165.0° W -3 -2 -1 0 1 2 3
Type B
0.0° 15.0° N 30.0° N 45.0° N 60.0° N
90.0° E 105.0° E 120.0° E 135.0° E 150.0° E 165.0° E 180.0° E 165.0° W -3 -2 -1 0 1 2 3
Type C
0.0° 15.0° N 30.0° N 45.0° N 60.0° N
90.0° E 105.0° E 120.0° E 135.0° E 150.0° E 165.0° E 180.0° E 165.0° W -3 -2 -1 0 1 2 3
Type D
0.0° 15.0° N 30.0° N 45.0° N 60.0° N
90.0° E 105.0° E 120.0° E 135.0° E 150.0° E 165.0° E 180.0° E 165.0° W -3 -2 -1 0 1 2 3
Fig. 8. A Map Showing Distribution SLP and Wind Vector of each Landfall Type 지구적인 기상학적 거동을 평가한 자료이다. 본 연구에서
는 NOAA에서 제공하는 NCEP 자료 중 동-서방향 바람벡 터(u-wind vector), 남-북방향 바람벡터(v-wind vector) 자료와 850 mb 해수면기압(Sea Level Pressure, SLP)의 아노말리 값, 총 3가지 기상인자 자료를 이용하여 각 내습 유형 별로 동아시아 여름철 종관기후학적 패턴을 도시하 였다. 본 연구에서 사용된 기상자료는 모두 아노말리 값 으로서 장기간 평균값을 기준으로 계산된 값이다.
동아시아 여름철 종관기후학적 특성은 북서태평양 고기 압, 대륙성 고기압, 오호츠크 고기압 및 열대 몬순 기단 등 주변 환경이 매우 복잡하게 구성되어 있는데, 이 중 북서태 평양 고기압은 그 가장자리를 따라 남서류를 형성하고 동 아시아 여름철 태풍에 지배적인 역할을 한다. 분석기간 동 안 우리나라를 내습한 태풍은 태풍중심이 제주도를 거쳐 남서부 해안지역으로 상륙하여 편서풍의 영향을 받아 태풍 중심이 북동방향으로 편향되면서 세력이 약화되어 내륙지 역에서 온대저기압으로 변모하거나 북동해안 지역을 통과 한 후 동해상에서 사멸하는 패턴을 보이고 있다. 태풍이 우 리나라를 내습하는 시기에는 우리나라 주변지역에 저기압 수렴대가 형성되어 해양으로부터 수증기가 유입하게 되는 데, 이때 우리나라에 유입된 수증기가 복잡한 산악지형을 타고 상승하게 되어 국지적으로 집중호우를 유발한다.
Fig. 8은 각 내습유형에 해당하는 태풍내습 기간을 기 준으로 작성된 기상합성(climate composite) 분석결과를
나타낸다. 기상합성분석은 태풍내습 기간의 해수면 기압 과 바람벡터를 추출한 후 이를 격자별로 평균한 것으로 이를 활용하면 종관기상학적 특성을 파악할 수 있다. 모 든 내습유형에 대하여 저기압순환이 우리나라에 위치하 고 있는 것을 확인할 수 있었으며, 그 강도는 내습유형별 로 차이가 있었다.
Type A의 경우 북서평양 고기압 가장자리를 따라 이 동하면서 일본 동쪽해상에서 발달된 고기압의 확장으로 20.0°～30.0°N, 125°～135E° 영역의 바람벡터에서 확인 가 능한 것처럼 태풍사상은 중국대륙 쪽으로 전향하거나 우 리나라 영공에서 온대성저기압으로 세력이 약화되는 양 상을 확인할 수 있다. Type B와 Type C의 경우는 저기압 세력과 고기압세력이 평행하게 위치되어 남해안에 상륙 한 태풍이 북동쪽으로 진행하는 것을 확인할 수 있다.
Type B는 우리나라 주위 및 동중국해에서 나타나는 강한 서풍 및 남풍이 우리나라로 수증기를 공급하는 역할을 하 여 강한 강우사상을 유발시키는 요인으로 판단된다. 또한 Type C의 경우는 Type A와 비교하여 일본 동해상의 고 기압세력이 쇠퇴하여 태풍의 전향이 좀 더 북쪽에서 이루 어져 우리나라를 내습하는 시간이 길어지는 것을 확인할 수 있다. 하지만 북서태평양 고기압의 가장자리를 따라 평소 보다 많은 양의 수증기를 우리나라 방향으로 수송하 게 되므로 많은 강우량을 포함할 것으로 판단된다.
강우분포의 유형이 비슷한 Type B와 Type C의 종관
기상분석 결과를 확인한 결과 강우분포의 차이점은 북서 태평양 고기압의 발달위치와 연관되어 있는 것을 확인하 였다. Type B의 경우 북서태평양 고기압이 좀 더 남쪽에 위치하여 태풍활동에 의한 강우발생의 경우 앞서 설명한 바와 같이 남서쪽에 많은 강우량을 유발하였지만, 이와 반 대로 Type C의 경우 북서태평양 고기압이 상대적으로 북 쪽에 위치하고 있어 태풍에 의한 강우가 상대적으로 남해 안보다 강원도지역에 많은 것을 확인할 수 있다. Type B 와 Type C 기간 동안 저기압성 순환과 북서태평양의 고기 압 순환이 강화되어 우리나라에 남동풍이 발생하는 것을 확인할 수 있는데, 이러한 남동풍이 지향류(steering flow) 역할을 하여 태풍이 북상하는데 영향을 미치기 때문이다.
마지막으로 Type D의 경우 우리나라 및 일본 남쪽까 지 북서태평양 고기압이 쇠퇴하면서 저기압세력이 확장 되어 태풍의 전향점이 북동쪽으로 이동하여 동해나 일본 쪽으로 치우쳐서 연속적인 태풍의 북상현상을 저지하면 서 남해안 지역에 이동속도가 느린 상태로 머물게 되어 영남지방과 동해안 지역에 집중호우를 유발하는 기후패 턴을 나타내고 있다. 바람장에서 확인할 수 있듯이 북서 풍이 강화되어 태풍이 이동하는 것을 방해하는 역할을 하 고 있는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 종관기후현상은 태풍에 동반된 온난다습한 공기가 북쪽의 냉각된 공기와 만나 강한 수렴대(conver- gence zone)를 형성하면서 집중호우를 유발하는 현상으로 판단할 수 있다. 위와 같은 분석결과는 태풍의 진행경로는 북서태평양 고기압의 확장 또는 쇠퇴하는 계절성과 밀접하 게 연관되어 있으며 동아시아의 여름철 몬순현상이 북반구 로 북상하면서 우리나라 전역이 저기압에 속하게 되어 태 풍이 연속적으로 북상하려는 기상패턴으로 판단된다.
4. 결 론
지구온난화에 따른 해수면온도 증가로 인하여 우리나 라를 내습하는 태풍사상의 규모가 점차 커지고 있으며 그 특성 또한 급변하고 있는 추세이다. 기상청에서는 태풍내 습시 실시간 예보목적으로 중심기압, 최대풍속, 강우량 및 중심위치 등의 정보는 일반적으로 위성영상을 사용하여 예측하여 제공하고 있으나, 산악지역을 포함한 우리나라 전역의 고해상도 강우분포에 대한 장기적인 기후학적 분 석결과는 부족한 실정이다. 또한 지금까지 수행된 수공구 조물 설계시 강우의 원인을 고려하지 않고 극치자료를 구 성하여 수행하던 강우분석은 최근 막대한 강우사상을 동 반한 태풍과 같은 기상현상을 고려하여 지역적 특성에 맞
춘 분석은 전반적으로 미미하였다.
본 연구에서는 우리나라 태풍내습시 강우의 시공간적 분포 및 확률강우량을 산정하고, 각 내습유형에 따른 동 아시아 지역의 종관기후학적 분석을 수행하였다. 본 연구 를 통하여 우리나라 내습태풍사상에 대한 강우의 시공간 적 특성을 분석하여 도출된 주요 결론은 다음과 같다.
1) 우리나라를 내습하는 태풍사상은 대부분 진행방향 전면에서 가장 강한 수렴역이 발생하게 되어 태풍 북상시 태풍전면에 위치한 남부내륙 및 동해안 지 역에서는 지형적인 산악효과 및 중위도 기상현상의 상호작용이 더해져서 강한 강우분포를 나타내고 있 는 것을 확인하였다. 이는 우리나라에 발생하는 강 우는 지역의 영향을 많이 받으며, 태풍내습으로 인 한 강우사상의 경우 내륙지역보다는 해안지역에서 증가가 두드러지게 나타날 것으로 판단된다.
2) 태풍에 의한 강우사상의 공간분포 결과에서 확인할 수 있듯이 지속되는 해수면온도 상승에 의해 해수면 으로부터 수증기 공급이 활발하게 되어 미래에는 우 리나라 내습 시 태풍강도가 더 높아질 것으로 판단되 며 산청지점과 같은 태풍으로 인한 집중호우가 빈번 히 발생하는 지역의 경우 태풍내습시의 극한강우현 상으로 인한 홍수방어 및 사전대피와 같은 재해관리 측면에서 강우의 원인을 태풍사상과 비태풍사상으로 구분한 해석방안을 고려되어야 할 것으로 판단된다.
3) 태풍내습시 종관기후학적 분석결과 태풍의 진로 및 내습시간은 북서태평양 고기압의 가장자리를 따라 이동하기 때문에 북서태평양 고기압세력의 확장 및 방향과 관련성이 높은 것을 확인하였다. 이는 태풍 이 북상함에 따라 북서태평양 고기압의 위치변화와 약화되는 정도에 따라서 태풍의 전향 및 세력이 다 른 것으로 판단된다. 즉, 북서태평양 고기압이 확장 하고 있으면 태풍은 서해상으로 전향하면서 우리나 라를 벗어나게 되지만 북서태평양의 고기압세력이 약화되어 일본열도 부근까지 위축된다면 우리나라 에 머무르는 내습시간이 길어지는 것으로 나타났다.
향후 연구로서 본 연구를 통해서 확인된 기상학적 패턴 을 활용하여 태풍강수량을 정량적으로 모의할 수 있는 방 안과 더불어 해석결과의 불확실성을 동시에 제공할 수 있 는 통계학적 모의기법 개발이 필요할 것으로 판단된다.
감사의 글
