2. 강원영동 지역 강풍과 돌풍률 분석
○ 유형별 강풍 사례 선정 및 조사
- 본 연구에서는 2010년부터 2019년까지 약 10년간 강원도 3지점 (강릉, 동해, 속초)중 한 지점 이라도 최대 10분 풍속이 12 m/s 이상일 경우를 강풍 사례로 정의 하였으며, 총 27 강풍 사례를 선 정하였음. 분류 방법은 지상일기도, 상층일기도, 단열선도, 수직측풍 등의 자료를 이용해서 분류하였 음. 총 27개의 강풍 사례 중 활강풍 11사례, 태풍 6사례, 대류성 폭풍 및 저기압 3사례, 기타 7사 례로 분류하였음. 사례별로 강원도 내 약 80~90개 AWS 지점의 최대 10분 평균 풍속과 최대 10분 평균 풍속의 풍향 그리고 돌풍률의 공간 분포와 통계 분석을 하였음.
○ 강풍 유형에 따른 바람 특성
- 활강풍의 경우 강풍은 주로 영동 해안과 산지에서 나타났음. 영동 해안의 최대 10분 평균 풍 속은 약 12~16 m/s이고 그때의 풍향은 주로 서남서 계열이며, 돌풍률은 풍속과 반비례하는 경향을 보였음. 그러나 산지에서는 풍속의 변화가 심하고 풍향 또한 지점에 따라 다양한 방향에서 관측되 었음. 태풍의 경우 강풍이 나타나는 지역은 태풍의 경로에 따라 다르며 풍향과 풍속 또한 태풍 중 심이 통과하는 지역에 따라 뚜렷한 변화를 보였음.
- 추가적으로 통합기상관측장비를 이용하여 2019년 4월 4~5일 활강풍 (영동 산불) 사례에 대 하여 분석하였음. 강릉 내 바람 특성을 분석한 결과 강릉 내 해안과 산지에서는 강한 바람이 나타 났지만 도심 지역의 경우 상대적으로 약한 풍속을 보였음. 그리고 강릉 지역 내 돌풍률과 풍속의 관계성을 조사한 결과 뚜렷한 반비례 경향을 확인하였음.
2.1 서론
강원도 지역은 강풍으로 인하여 가로수 넘어짐과 비닐하우스 붕괴 등 일반 사유 시설과 농·임업 분야의 피해가 빈번하게 일어나고 있다(김경남 등, 2016). 이러한 강풍들은 한반도에 영향을 주는 기압계에 의해 발생하거나 지형적인 요인에 의해 발생한다. 강원 영동 지역에서 ' 양간지풍' 또는 '양강지풍'이라 불리는 활강풍은 한반도를 중심으로 남고 북저의 기압 배치와 태백산맥의 지형적인 영향으로 발생한다. 활강풍은 풍하 측인 영동 지역에 강한 풍속과 함께 고온 건조한 바람이 나타나는 것이 특징이다. 이러한 고온 건조한 강풍은 영동 지역에 산불이 발생했을 경우 산불을 강화시켜 막대한 피해를 유발하고 항공기 운항 등의 제약을 준다고 보 고되었다(Cho et al., 2015; Kim et al., 2012). 활강풍 뿐만 아니라 한반도를 통과하는 태풍의 경우 호우와 강풍에 의해 강원도 지역에 막대한 재산 피해를 유발한다. 기상 재해로 인한 피해 액을 조사한 Park et al.,(2005)은 기상 재해로 인한 피해 중 태풍이 가장 많다고 제시하였으며 Park et al.,(2013)는 태풍이 일으키는 재산 피해 중 순간적으로 발생하는 강한 돌풍으로 인한 피해가 재산과 안전을 위협한다고 보았다. Lee et al.,(2008)의 연구 결과에 의하면 강원도에서 발생한 자연재해 가운데 강풍에 의한 피해를 조사한 결과 국지적으로 다양한 피해 규모가 나 타난다고 설명하였다.
앞선 연구들은 강원도에서 발생한 강풍의 발생 원인과 피해 등을 조사하여 보고하였다. 그 러나 강원도 내 강풍이 발생했을 때 복잡한 지형에서 국지적으로 변화하는 바람의 특성에 대 한 연구는 현재까지 미흡한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 자동 기상관측장비에서 관측된 바 람 자료를 이용하여 강원도 내 강풍 사례가 나타났을 때 강풍 사례를 유형별로 분류하고 풍속 과 풍향 그리고 돌풍률의 공간적인 분포 특징을 조사하려 한다. 또한 고해상도 관측망인 통합 기상관측 장비에서 제공된 지상 바람 자료를 통해 국지적인 영역에서 나타나는 바람의 특성을 조사할 것이다. 순차적으로 연구에 사용된 자료와 연구 방법을 서술하였고, 강원도 내 강풍 사 례를 선정하고 유형을 분류하였다. 다음으로 강풍 사례들의 풍속과 풍향 그리고 돌풍률의 공간 분포를 조사하였고 이를 통해 유형별, 지형별로 바람 특성의 빈도 분포를 조사하였다. 마지막 으로 분석된 결과들을 요약 정리하였다. 이렇게 분석된 결과는 복잡 지형에 따른 바람의 변화 를 이해하는데 도움이 될 것이다.
2.2 자료 및 연구방법
이 연구에서는 강원도 지역의 강풍 사례에서 최대 풍속이 나타났을 때, 풍속, 풍향 그리고 돌풍률의 지역적 분포를 조사하였다. 이를 위하여 자동기상관측장비(Automatic Weather System, 이하 AWS)와 통합 기상관측 장비의 바람 관측 자료를 사용하였다. AWS는 강원도 지 역 80~90개 지점으로 고르게 분포되어 있어, 산지와 평지를 포함하는 다양한 지형에 대해 약 20~30km 공간분해능의 바람 자료를 제공한다.
반면, 통합 기상관측 장비의 경우 24개의 센서가 강릉 지역을 중심으로 상대적으로 좁은 지역(약 20*30km 지역)에 설치되어 있어 약 5km의 고해상도를 가지는 바람 자료를 제공할 수 있다. 통합 기상관측 장비는 강원지방기상청이 2018년 후반부터 강릉지역을 중심으로 구축한 고해상도 관측망에 사용된 기기이다(Rha et al., 2019). 이 기기는 2018년 평창 동계올림픽에 사 용된 이후 재활용된 것으로 바람, 기온, 기압, 습도, 시정, 현천을 관측한다. 이 관측 장비는 산 지, 평지 그리고 해안과 같은 다양한 지형 조건에 구축되어 있기 때문에 국지적인 바람 자료 분석에 용이할 것이다. 또한 이 자료는 영동 지역의 국지적인 특이 기상을 이해하는 데 도움이 될 것이다.
강원도 지역의 강풍 사례에서 최대 풍속이 나타났을 때 바람의 지역적 분포를 조사하기 위 하여 먼저 약 10년간(2010년 1월~2019년 04월)의 AWS 10분 평균 풍속 자료를 사용하여 강풍 사례를 선정하였다. 앞선 연구에 의하면 강원도 지역의 강풍은 대부분 속초, 강릉, 동해에서 관 측되었다 (Kim and jeong, 2006 ;Cho et al., 2015). 따라서 이 연구에서는 강원도 지역의 강풍 사례를 선정하기 위해서 속초, 북강릉, 동해 지점의 바람 자료를 분석하였다. 강풍의 풍속 기준 을 14m/s(평지에서 강풍주의보 기준)으로 했을 때 강풍 사례가 부족하여 사례별 강풍 특징 분 석에 어려움이 있었다. 이 때문에 사례 수를 늘리기 위해 풍속의 기준을 12m/s 이상으로 사용 하였다(표 2.1). 위 세 지점( 속초, 북강릉, 동해) 가운데 한 곳이라도 12m/s 이상의 풍속이 나 타나면 강풍 일로 정하고, 강풍 일이 연속되어 나타나는 경우 하나의 강풍 사례로 선정하였다.
이러한 방법으로 선정한 강풍 사례 수는 총 27개이다.
여러 연구 결과에 의하면 강원도 지역의 강풍은 주로 봄철에 나타나는 양간지풍이라 불리 는 활강풍, 태풍과 관련된 강풍, 저기압 혹은 대류성 폭풍과 관련된 강풍 그리고 한기 쇄도와 관련된 강풍으로 나눌 수 있다 (Cho et al., 2015). 이 연구에서는 앞에서 선정한 27개 강풍 사
유형
풍속 활강풍 태풍 대류성 폭풍
및 저기압 기타 합계
14m/s 이상 3 4 1 0 9
13m/s 이상 5 6 2 3 16
12m/s 이상 11 6 3 7 27
표 2.1 강풍 사례의 유형별 분류
례를 위의 4가지 강풍 유형에 따라 분류하였다. 표 2.1에서 약 70~80%의 사례가 활강풍과 태풍 으로 분류되었다. 특히 12 m/s의 풍속을 기준으로 했을 때 27개 강풍 사례 가운데 활강풍은 11 개 사례 태풍은 6개 사례로 나타났다.
강풍 분류 방법은 활강풍의 경우 Cho et al,. (2015)의 연구 결과를 이용하였다. 이 연구 결 과에 의하면 1. 지상일기도 상에서 한반도를 중심으로 남고북저형과 영동지역과 동한만 지역에 기압골이 통과한다. 2. 850 hPa 상층일기도에서 영동지역에 온도능과 난기 이류가 나타난다. 3.
연직 기온 자료에서 925hPa~700 hPa 사이에 역전층 또는 안정층이 나타난다. 4. 3번과 동일한 고도에서 30 m/s 이상의 강풍과 서남서풍이 나타난다. 따라서 이 방법을 사용하여 활강풍을 분 류하였다. 태풍의 경우 태풍의 중심이 지상일기도 상에서 한반도 주변인 위도 30~40°N, 경도 120~140°E에 위치하였을 때 태풍 사례로 분류하였다. 대류성 폭풍 및 저기압 사례의 경우 지 상 일기도 상에서 저기압 중심이 한반도 중부지역 부근을 통과하는 경우를 선정하였다. 활강풍 11개 사례 그리고 태풍 6개 사례 각각에 대해서 지점별로 10분 평균 풍속과 풍향 그리고 순간 풍속을 조사하였다. 최대풍을 찾는 방법은 다음과 같다. 1) 사례별로 속초, 북강릉, 동해 3지점 에서 가장 큰 10분 평균 풍속이 나타나는 시간을 찾고 2) 이 시간을 기준으로 강원도 모든 지 점에서 전후 6시간 총 12시간 동안의 10분 평균 풍속과 이때의 풍향, 10분 순간 풍속을 조사한 다. 또한 최대 10분 평균 풍속과 최대 10분 순간 풍속을 이용하여 돌풍률을 계산한다. 돌풍률 은 최대 10분 평균 풍속에 대한 최대 10분 순간 풍속의 비이며, 구하는 식은 다음과 같다.
돌풍률 최대분평균풍속 최대분순간풍속
(2.1)
활강풍 11사례와 태풍 6사례에 대해서 최대풍 풍속과 최대풍 풍향 그리고 최대풍 풍속과 돌풍 률 사이의 관계를 유형별로 분석한다.
추가적으로 이 연구에서는 강풍의 자세한 공간적 분포를 조사하기 위하여 강풍이 빈번하게 나타나는 영동지역 내에서 특히 강릉 주변의 고해상도 관측망 바람 자료(AWS 바람 자료와 통 합 기상관측 장비 바람 자료)를 분석하였다. 강원지방기상청은 2018년 후반부터 고해상도 관측 망을 이용하여 바람 자료를 수집하여 왔고 이 기간에 뚜렷한 활강풍 사례가 관측되었다. 이 활 강풍 사례는 2019년 4월 4일~5일에 나타난 고성-속초 산불 사례이다. 이 기간의 고해상도 관측 망 바람 자료를 이용해서 강릉 주변의 해안, 평지, 산지, 도심지를 포함하는 다양한 지형에서 바람의 자세한 공간적 분포를 조사하였다.
2.3 분석 결과
2.3.1 활강풍 분류
강풍 사례 가운데 활강풍 유형을 찾기 위해서 Cho et al. (2015)의 연구 결과에 따라 강풍 이 나타난 전후 시간대에 지상일기도, 상층일기도, 단열선도, 수직측풍 자료를 조사하였다. 지 상일기도의 특징 (동한만 기압골 혹은 남고 북저 기압배치)과 고도 약 1~3 km에서 강풍과 역 전층은 11사례 모두에서 나타났다. 모든 사례에서 고도 0.5 ~ 1.0 km 이상에서 65 kts 이상의 강풍이 모든 사례에서 나타났다. 그리고 고도 1 km 이상에서 약 500 m 두께의 역전층이 나타 났다. 850 hPa에서는 난핵 또는 온도능이 한 사례 (2013년 4월 14일)를 제외하고 모든 사례에 서 뚜렷하게 나타났다. 이러한 강풍과 역전층은 모두 대관령 고도 위에서 형성되고 있다(표 2.2). 이들 사례는 Cho et al. (2015)의 활강풍 조건을 대부분 만족하였으며, 분류한 결과 총 27 개의 강풍 사례 중 11개가 활강풍 사례로 선정되었다.
표 2.2 강풍 사례의 활강풍 분류 조건
# Date 기압배치 850 hPa
Warm core or ridge
역전층 하층 강풍
(최저고도[km]
/풍속[kts]) 기온 역전
시작 고도(km)
두께 (m)
1 2010.03.12 ○ ridge 1.4 400 2.0 /70
2 2011.05.13 ○ ridge 2.0 1000 1.0 /70
3 2012.04.08 ○ core 1.0 800 0.5 /75
4 2013.04.14 ○ x 1.6 200 2.0 /75
5 2013.11.25 ○ ridge 1.2 600 0.7 /70
6 2014.05.05 ○ ridge 1.2 200 0.5 /70
7 2014.05.13 ○ core 1.0 400 1.5 /65
8 2016.04.17 ○ ridge 1.8 400 0.7 /70
9 2016.05.04 ○ ridge 2.2 200 1.5 /65
10 2018.02.14 ○ ridge 1.6 400 1.0 /70
11 2019.04.04~05 ○ core 1.0 600 0.4 /65
총 11개의 활강풍 사례 가운데 9개가 봄 (3,4,5월)에 발생하였고, 2개 사례는 각각 가을과 겨울에 한 차례씩 발생하였다. 이들 활강풍 사례의 풍향 분포는 220~280°사이로 나타났다. 따 라서 영동지역에 발생한 활강풍의 풍향은 남서 또는 서풍 계열의 특징을 보였다. 활강풍 사례 에서 최대풍은 동해 6개 사례, 북강릉 4개 사례, 속초 1개 사례로 동해에서 가장 많이 나타났 다 (표 2.3).
# Date Time Station
Maximum wind Speed
( m/s )
Direction ( ° )
1 2010.03.12 1538 Donghae 14.9 232.4
2 2011.05.13 1310 Bukgangneung 12.0 223.3
3 2012.04.08 1633 Sokcho 12.3 283.4
4 2013.04.14 0925 Donghae 12.4 250.0
5 2013.11.25 0925 Donghae 16.2 247.0
6 2014.05.05 0608 Donghae 14.5 252.2
7 2014.05.13 1317 Donghae 12.2 243.7
8 2016.04.17 1218 Bukgangneung 12.7 244.8
9 2016.05.04 1820 Bukgangneung 13.1 268.5
10 2018.02.14 1417 Bukgangneung 12.2 245.1
11 2019.04.04~05 2333 Donghae 13.4 258.9
표 2.3 활강풍 사례의 바람 특징
2.3.2 활강풍 사례의 바람 공간 분포 분석
그림 2.1은 활강풍 사례별 최대 10분 평균 풍속 공간 분포를 나타낸 것이다. 지역적인 강 풍의 분포를 파악하기 위하여 최대 10분 평균 풍속이 8 m/s 이상일 경우를 표시하였다. 또한 16 m/s 이상의 매우 강한 바람이 나타날 경우 주변 지점과의 차이로 인하여 분석에 어려움이 있어 16 m/s를 최댓값으로 지정하였다. 그림을 살펴보면 영동지역의 대부분 지점에서 강한 바 람이 나타난다. 특히 영동 중부, 영동 북부 해안과 산지에서는 대부분 최대풍 풍속은 11 ~ 14 m/s로 분포하였고, 일부 지점에서는 16 m/s를 초과하는 강한 바람이 나타났다. 그러나 영동 남 부 해안과 산지의 경우 최대풍 풍속은 8~10 m/s로 영동 중부, 영동 북부와 비교하였을 때 상대 적으로 약한 바람이 나타났다. 영서 지역의 최대 10분 평균 풍속 공간 분포를 확인한 결과, 대 부분의 지점에서 풍속이 8m/s 미만으로 영동에 비하여 약했다. 하지만 영서 남부의 경우 강풍 이 나타난다.
그림 2.2는 활강풍 사례별 최대 10분 평균 풍속이 8 m/s 이상 나타날 때의 최대풍 풍향 공 간 분포를 나타낸 것이다. 풍향 공간 분포를 확인한 결과 영동 지역 대부분 지점에서 서풍 계 열 바람이 나타났다. 영동 중, 북부 해안과 산지에서는 대부분 최대 10분 평균 풍속의 풍향이 약 220~260°로 남서 또는 서남서풍으로 나타났으며 일부 지역에서는 북서풍이 나타났다. 그러 나 영동 남부 해안과 산지의 경우 영동 중, 북부의 해안과 산지와 달리 서풍 계열의 바람이 나 타나지 않았다. 영서 남부 지역의 경우 2개 사례 (2016년 04월 17일, 2016년 05월 04일)를 제외 하고 뚜렷한 서풍 계열의 바람이 확인되지 않았다.
그림 2.3은 활강풍 사례별 최대 10분 순간 풍속과 최대 10분 평균 풍속의 비인 돌풍률의 공간 분포를 나타낸 것이다. 돌풍률이 2.0를 초과할 경우 주변 지점과의 차이로 인해 지역적인 분석에 어려움이 있어 2.0을 최댓값으로 지정하였다. 영동지역의 대부분 지점에서 1.3 이상의 돌풍률이 나타난다. 이 중 영동 중, 북부 해안과 산지에서 돌풍률은 1.3 ~ 1.6으로 분포하였다.
영동 남부 해안과 산지의 돌풍률은 1.6 ~ 2.0로 영동 중부와 북부를 비교하였을 때 상대적으로 강하게 나타났다.
그림 2.1 활강풍 사례별 최대풍 풍속 공간 분포
그림 2.2 활강풍 사례별 최대풍 풍향 공간 분포
그림 2.3 활강풍 사례별 돌풍률 공간 분포
2.3.3 활강풍 사례의 풍속, 풍향, 돌풍률 통계 분석
활강풍 11 사례의 최대풍 풍속과 최대풍 풍향, 그리고 최대 10분 순간 풍속과 최대 10분 평균 풍속의 비인 돌풍률의 공간분포를 통하여 전체적인 바람을 파악하였고, 지역적으로 다양 한 분포를 보였다. 따라서 자세한 분석을 위해 최대풍의 풍속과 풍향 그리고 돌풍률의 빈도 분 포를 조사하였다(그림 2.4). 전체 11개의 활강풍 사례에서 강원도 전 지점의 최대 10분 평균 풍 속은 8~10m/s의 분포가 가장 많이 나타난다. 이때의 풍향은 250~260°를 중심으로 넓게 분포한 다. 돌풍률의 경우 1.6~1.8의 분포를 보인다. 이를 자세히 분류하기 위하여 강원도 영동지역을 북부, 중부, 남부로 나누고 이를 다시 산지와 해안으로 나누어 분석하였다.
(a) 풍속 (b) 풍향
(c) 돌풍률
그림 2.4 활강풍 사례의 바람 특성별 빈도 분포 (a) 최대풍의 풍속, (b) 최대풍의 풍향 , (c) 돌풍률
그림 2.5과 그림 2.6은 각각 영동 중부, 영동 북부 해안 지점과 해당 지점에서의 최대풍의 풍속 빈도 분포를 나타낸 그림이다. 영동 중부, 영동 북부 해안은 15개 지점(현내, 대진, 간성, 속초, 청호, 강현, 양양, 양양공항, 주문진, 연곡, 강릉, 북강릉, 강문, 옥계, 동해)이다. 이 중 일 부 3지점(양양공항, 옥계, 동해)을 제외한 영동 중부, 영동 북부 해안의 최대풍 풍속은 12~14m/s를 중앙으로 하는 정규분포의 형태를 이룬다. 양양공항, 옥계, 동해의 풍속은 16~18m/s를 중심으로 하는 상대적으로 강한 바람이 나타났다.
그림 2.5 영동 중부와 영동 북부 해안 지점
(a) 현내, 대진 등 영동 해안 12 지점 (b) 옥계, 동해 등 영동 해안 3 지점
그림 2.6 활강풍 사례의 지역별 풍속 빈도 분포 (a) 영동 해안 12지점, (b) 영동 해안 3지점
그림 2.7과 그림 2.8은 각각 영동 중부, 영동 북부 산지 지점과 해당 지점에서의 최대풍 풍 속 빈도 분포를 나타낸 그림이다. 영동 중부, 영동 북부 산지는 총 10개 지점 (향로봉, 진부령, 미시령, 설악동, 설악산, 오색, 양양영덕, 구룡령, 스키점프, 대관령)이다. 이 중 풍속이 낮은 오 색과 풍속 분류에 어려움이 있는 향로봉을 제외하는 8지점을 분석하였다. 영동 북부 산지 2지 점 (설악산, 미시령)을 제외한 지점의 최대풍은 8~10 m/s의 분포를 보인다. 특히 설악산과 미시 령 지점의 최대풍은 20 m/s 이상으로 상대적으로 강한 바람이 나타났다. 또한 스키점프와 대관 령은 14~16m/s로 진부령, 설악동, 양양영덕, 구룡령보다 강하고 설악산, 미시령보다 약한 바람 이 나타났다.
그림 2.7. 영동 중부와 영동 북부 산지 지점
(a)진부령, 설악동, 양양영덕, 구룡령 (b) 설악산, 미시령
(c) 대관령, 스키점프
그림 2.8 활강풍 사례의 지역별 풍속 빈도 분포 (a) 진부령, 설악동, 양양영덕, 구룡령, (b) 설악산, 미시 령, (c) 대관령, 스키점프
그림 2.9와 그림 2.10은 각각 영동 남부 일부 해안 및 산지와 영서 남부 산지 지점, 해당 지점에서의 최대 10분 평균 풍속 빈도 분포를 나타낸 그림이다. 영동 남부 일부 해안 및 산지 는 8개 지점(삼척, 궁촌, 원덕, 삽당령, 임계, 하장, 신기, 도계), 영서 남부 산지는 4지점 (정선 군, 신동, 사북, 북평)이다. 영동 남부와 영서 남부의 경우 영동 중부, 영동 북부 지역과 다른 바람과 돌풍률을 보인다. 최대 10분 평균 풍속은 영동 남부 해안과 산지의 경우 8~10m/s로 비 교적 약한 바람이 나타나며, 영서 남부 산지의 경우 10~14m/s로 비교적 강한 바람이 나타난다.
그림 2.9 영동 남부 일부 해안 및 산지와 영서 남부 산지 지점
(a) 영동 남부 일부 해안과 산지 (b) 영서 남부 산지
그림 2.10 활강풍 사례의 지역별 풍속 빈도 분포 (a) 영동 남부 일부 해안과 산지, (b) 영서 남부 산지
그림 2.11은 최대풍 풍속에 따른 돌풍률의 분포를 나타낸 그림이다. 이때 돌풍률은 최대 10분 순간 풍속과 최대 10분 평균 풍속의 비이다. 활강풍 11개 모든 사례에서 강원도 전 지점 그래프의 경우 돌풍률은 최대풍 풍속이 13 m/s 이상일 경우 1.0 ~ 2.5, 18 m/s 이상일 경우 1.0
~ 1.5 사이에 분포한다. 이를 지역별로 나누어 분석 하였다. 영동 중부, 영동 북부 해안 지역의 경우 최대풍 풍속이 8 ~ 13 m/s일 때 돌풍률은 약 1.5 ~ 2.0, 18 ~ 23 m/s 일 때 돌풍률은 약 1.3 ~ 1.5가 나타났다. 영동 중부, 영동 북부 산지의 경우 최대풍 풍속이 8 ~ 13 m/s일 때 돌풍 률 약 1.4 ~ 2.0, 13 ~ 18 m/s일 때 돌풍률은 약 1.3 ~ 1.5가 나타났다. 그리고 최대풍 풍속이 18 m/s 이상일 경우 돌풍률은 약 1.1 ~ 1.4가 나타났다. 영동 남부와 영서 남부의 경우 약 1.5
~ 2.4 사이에 분포하며 풍속과의 관계성이 보이지 않는다.
(a) 강원도 전 지점 (b) 영동 중부와 북부 해안
(c) 영동 중부와 북부 산지 (d) 영동 남부 일부 해안, 산지와 영서 남부
그림 2.11 활강풍 사례의 지역별 풍속에 대한 돌풍률 (a) 강원도 전 지점, (b) 영동 중부와 영동 북 부 해안, (c)영동 중부와 영동 북부 산지, (d) 영동 남부 일부 해안, 산지와 영서 남부 산지
그림 2.12. 과 그림 2.13은 각각 강원도 영동과 영서 일부 지점, 활강풍 전체 11 사례에서 영동 지역의 최대 10분 평균 풍속의 풍향 빈도 분포를 나타낸 그림이다. 영동 중부, 영동 북부 해안 및 산지의 풍향은 250~270°의 분포를 보이며 주로 남서풍 또는 서풍 계열의 바람이 불 고 있다. 이 중 구룡령과 양양 영덕의 경우 지형적인 영향으로 주 풍향이 각 180°와 150°로 나타난다. 영동 남부 일부 해안 및 산지의 풍향은 130~300°까지 넓게 분포하고 있다. 이 중 3 지점(신기, 임계, 도계)에서 150~170°의 바람이 나타나며 이 세 지점을 제외한 경우 250~270°
의 풍향 빈도를 보인다.
그림 2.12 강원도 영동과 영서 일부 지점
(a) 영동 중부와 북부 해안 및 산지 (b) 영동 남부 일부 해안 및 산지
그림 2.13 활강풍 사례의 지역별 풍향 빈도 분포 (a) 영동 중부와 북부 해안 및 산지, (b) 영동 남부 일부 해안 및 산지
2.3.4 태풍 사례의 강풍 특성
표 2.4는 태풍 사례의 날짜, 최대풍이 나타난 시각과 지점, 최대풍의 풍속과 풍향을 나타낸 표이다. 총 6개의 태풍 사례는 모두 여름에서 가을(8월~10월) 사이에 발생하였다. 이들 중 최대 풍 나타나는 지역은 1개 사례(2012년 08월 28일)를 제외하면 모두 동해에서 나타난다. 최대 풍 속은 13~14m/s이고 이때의 풍향은 태풍이 통과하는 경로에 따라 다르다. 1번 사례는 한반도 서 쪽으로 통과하였고 4, 5번 사례는 일본과 가까이 통과하였다.
표 2.4 태풍 사례의 바람 특징
# Data time Station Maximum wind Wind diraction
1 2012.08.28 1636 Sokcho 14.6 127.4
2 2012.08.30 1847 Donghae 13.1 341.4
3 2012.09.17 1606 Donghae 14.6 339.8
4 2014.10.13 0730 Donghae 14.8 33.2
5 2015.08.25 1048 Donghae 13.3 19
6 2018.10.06 1306 Donghae 14.7 352.3
2.3.5 태풍 사례의 바람 공간 분포 분석
그림 2.14는 태풍 사례별 최대풍 풍속 공간 분포를 나타낸 것이다. 최대풍 풍속이 8 m/s 이상인 강한 바람은 Case. 2( 2012년 08월 30일)를 제외하고 영동지역 대부분 지점에서 불고 있으며 특히 해안과 산지에서 주로 나타난다. 그러나 영동 남부 일부 해안과 산지의 경우는 영 동 중부, 영동 북부 해안과 산지와 달리 최대풍이 약한 것을 알 수 있다. 이 중 Case. 1 (2012 년 8월 28일)은 태풍의 중심이 서쪽으로 통과하고 있기 때문에 태풍의 중심이 동쪽으로 통과하 는 다른 사례와 달리 영서 지역에서도 강한 바람이 나타난다.
그림 2.14 태풍 사례별 최대풍 풍속 공간 분포
그림 2.15는 태풍 사례별 최대풍 풍속이 나타날 때의 풍향 공간 분포를 나타낸 것이다. 6 사례 가운데 Case. 1 (2012년 08월 28일)을 제외하고 5 사례 모두 태풍 중심이 강원도 동쪽을 통과한다. 이들 5 사례에서 태풍 중심이 얼마나 가까이 강원지역을 통과하는가에 따라 풍향의 분포는 조금씩 변한다. 태풍 중심이 한반도 가까이 통과하는 경우 최대풍의 풍향은 북서 혹은 북동이고 멀어질수록 북동 혹은 동의 분포를 보인다. 그리고 태풍 중심이 강원지역 서쪽을 통 과하는 경우 강원지역의 최대풍 풍향은 남서 혹은 남동이다.
그림 2.15 태풍 사례별 최대풍 풍향 공간 분포
그림 2.16은 6개 태풍 사례의 최대 10분 순간 풍속과 최대 10분 평균 풍속의 비인 돌풍률 의 공간 분포를 나타낸 것이다. 최대 10분 평균 풍속이 8m/s 이상일 경우만 나타내었다. 6개 태풍 모든 사례에서 영동 해안과 일부 산지에서 1.2 이상의 돌풍률을 보인다. 또한 일부 풍속 이 약한 영서 지역에서는 2.0 이상의 강한 돌풍률이 나타난다.
그림 2.16 태풍 사례별 돌풍률 공간 분포
그림 2.17은 태풍의 중심이 한반도 서쪽으로 통과하는 한 사례(2012년 08월 28일)를 제외 한 태풍 사례에서의 풍속에 따른 돌풍률을 나타낸 그림이다. 영동지역의 돌풍률은 1.0~1.8 사이 에서 넓게 분포하고 있다. 이를 영동 해안과 산지로 나누어 비교하였다. 돌풍률은 영동 해안의 경우 1.0~1.8, 영동 산지의 경우 1.3~1.8 사이로 나타난다. 태풍의 경우 풍속과 돌풍률 사이의 관계성이 뚜렷하게 보이지 않는다.
(a) 강원도 영동
(b) 영동 해안 (c) 영동 산지
그림 2.17 활강풍 사례의 지역별 최대풍 풍속과 돌풍률 산점도 (a) 강원도 영동, (b) 영동 해안, (c)영 동 산지
2.3.6 고해상도 관측망을 이용한 강풍 사례 분석
통합 기상관측 장비는 2018년 후반부터 강릉 지역을 중심으로 구축한 고해상도 관측망에 사용된 기기로 2019년 현재까지 운영되고 있다. 고해상도 관측망 (통합 기상관측 장비와 AWS 장비)에서 나타나는 강릉 지역의 바람 분포 분석을 위해 표 2.2의 강풍 사례를 선정하였다.
AWS와 통합 기상관측 장비 운영 기간과 겹치는 활강풍 한 사례 (2019년 04월 04 ~ 05일)를 선 정하였으며, 이는 강원도 산불 사례이다. 이날 4월 4일 오후 7시경, 강원도 고성군에서 발생한 화재가 속초시 쪽으로 확산하였으며, 같은 날 오후 11시 46분경 강원도 강릉시 옥계면에서 발 생한 산불이 동해시 쪽으로 확산하였다 (Park et al., 2019). 지점별 최대풍은 북강릉 13.3 m/s, 속초 9.1 m/s, 동해 13.4 m/s 로 강한 바람이 나타났으며, 강원도 산불의 확산 원인이 되었다.
이때 강릉 지역에 설치되어있는 통합 기상관측 장비 자료와 AWS 자료를 사용하여 최대풍의 풍속과 풍향 그리고 돌풍률의 공간 분포를 살펴보았다.
그림 2.18은 강릉 지역 내에 설치된 AWS와 통합 기상관측 장비 자료를 이용하여 최대풍 풍속의 공간 분포를 나타낸 그림이다. 통합 기상관측 장비의 풍속 공간 분포에서는 강릉 평지 와 산지 일부에서 약한 바람이 나타난다. AWS의 풍속 공간 분포에서는 해안과 일부 산지에서 강한 바람이 나타난다. 두 자료 (AWS와 통합 기상관측 장비)를 합친 풍속의 공간 분포는 지점 마다 복잡한 분포를 보인다. 대부분 13 m/s 이상의 풍속을 보이나 도심지에 근접한 일부지점은 10 ~ 12 m/s로 비교적 약한 풍속이 나타난다. 또한 영동 해안가 한 지점 (강릉항)에서는 주변 의 풍속과 다르게 8 m/s 이하의 약한 바람이 나타나고 있다.
(a) 통합 기상관측 장비 (b) AWS
(c) AWS + 통합 기상관측 장비
그림 2.18 강릉 내 관측 지점들의 최대풍 풍속의 공간 분포
그림 2.19는 강릉 지역 내에 설치된 AWS와 통합 기상관측 장비 자료를 이용하여 최대풍의 풍향 공간 분포를 나타낸 그림이다. 두 자료 (AWS와 통합 기상관측 장비)의 풍향 공간 분포에 서 대부분의 지점은 서남서풍과 서북서풍이 나타나고 있다. 이 가운데 서북서풍은 강릉 지역을 중심으로 북쪽과 북서쪽에 위치한 산지에서 주로 나타난다.
(a) 통합 기상관측 장비 (b) AWS
(c) AWS + 통합 기상관측 장비
그림 2.19 강릉 내 관측 지점들의 최대풍 풍향의 공간 분포
그림 2.20은 AWS와 통합 기상관측 장비의 최대풍의 풍속과 돌풍률의 공간 분포 그리고 풍 속에 대한 돌풍률 그래프를 나타낸 그림이다. 풍속과 돌풍률 공간 분포 그림을 비교한 결과 풍 속이 약할 경우 돌풍률이 크고, 풍속이 강한 지역에서는 돌풍률이 작은 것을 볼 수 있다. 또한 풍속에 따른 돌풍률 그래프상에서 풍속이 10 m/s 이하일 때 돌풍률은 1.5 ~ 2.0, 풍속이 15 m/s 이상일 때 돌풍률은 1.0 ~ 1.5로 반비례한 경향이 뚜렷하다.
(a) 풍속 (b) 돌풍률
(c) 풍속에 대한 돌풍률
그림 2.20 강릉 내 관측 지점들의 최대풍 풍속과 돌풍률의 공간 분포, 풍속과 돌풍률의 산점도
2.4 결론
본 연구에서는 2010년부터 2019년까지 약 10년 동안 발생한 활강풍(11 사례)과 태풍(6 사례) 사 례에 대해서 강원도 지역의 바람 특성을 분석하였다. 이를 위하여 사례별로 최대풍의 풍속과 풍향 그리고 돌풍률의 공간 분포를 조사하였다. 또한 2018년 후반기 강릉 지역에 구축된 고해상도 관 측망 바람 자료를 이용하여 강릉 지역의 강풍 특성을 조사하였다.
활강풍의 경우 강풍은 주로 영동 해안과 산지에서 나타났으며 풍속은 약 12~16m/s이고 풍향은 주로 서남서 계열이며, 돌풍률은 풍속과 반비례하는 경향을 보였다. 그러나 산지에서는 풍속의 변화 가 심하고 풍향 또한 지점에 따라 다양한 방향에서 관측되었다. 설악산과 미시령에서는 약 20~28m/s의 강한 바람이 나타났고 구룡령과 양양 영덕에서는 주 풍향이 각각 180°와 150°로 나타났다. 해안에서도 동해와 옥계에서는 약 16~20m/s로 비교적 강한 풍속이 나타났다. 태풍의 경 우 강풍이 나타나는 지역은 태풍의 경로에 따라 다르며 풍향과 풍속 또한 태풍 중심이 통과하는 지 역에 따라 뚜렷한 변화를 보였다. 강릉 지역 고해상도 관측망 바람 자료는 2019년 4월 4~5일 활강 풍(영동 산불) 사례에 대하여 분석하였다. 분석 결과는 강릉 도심지 주변에서 상대적으로 약한 풍 속을 보였고 돌풍률과 풍속 사이에 뚜렷한 반비례 관계를 보였다.
활강풍 강풍 사례의 분석에서 풍속과 풍향이 영동 지역에서 산지와 해안에 따라 차이가 있 을 뿐 아니라 산지와 해안 내에서도 뚜렷한 차이가 있다는 것을 발견하였다. 예를 들어 산지에 서도 관측 지점이 산등성이와 골, 어디에 위치하는가에 따라 풍속과 풍향이 크게 변화함을 알 수 있었다. 또한 바람은 관측 지점이 위치하고 있는 주변 지형에 민감함을 알 수 있었다. 따라 서 바람 관측망을 구축할 때는 주변 지형을 고려해야 하며 특히 복잡한 지형에서는 고해상도 관측과 함께 국지적 바람을 대표할 수 있는 관측 지점의 선택이 중요하다. 이러한 점에서 강릉 주변 고해상도 바람 관측 자료는 복잡 지형에서 국지적 바람 관측을 위한 관측망 설계에 중요 한 역할을 할 것이다. 그리고 이 바람 관측 자료는 복잡 지형에 따른 바람의 변화를 이해하는 데 도움이 될 것이며, 이를 통해 국지적인 바람 예보에도 이용 가능 할 것이다.
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