일반기술

초단시간 강수예보(VSRF) 시스템 구축

최근 전 세계적으로 매년 집중호우와 태풍 등의 악기상으로 막대한 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 이러한 기상현상들은 짧은 시간에 걸쳐 국지적으로 큰 영향을 미칠 가능성이 많아 이들에 대한 예측능력을 향상시키기 위해 상세한 지형특성과 다양한 관측자료 동화기술을 잘 반영할 수 있는 수치예보시스템이 요구된다. 6~12시간의 종관관측에 의존하는 수치예보시스템으로는 3시간 이내의 예측에서는 수치모델의 고유 특성인 스핀업 등 내재된 예측 불확실성이 내제되어 단시간 집중호우를 예측하는데 한계가 있다.이에 단시간 강수 예보를 목적으로 기상레이더의 에코를 외삽하는 개념이 Ligda (1953)에 의해 처음으로 시도되었고, 그 이후 Noel과 Fleisher (1960), Hilst와 Russo (1960)는 서로 다른 시간에 관측된 2개의 레이더 영상에 대한 상관분석을 실시하여 가장 큰 상호상관값을 갖는 위치를 에코 패턴 평균 운동의 최적 추정치로서 사용한 후 크기나 강도에 변화가 없는 벡터로 에코장을 외삽 추정했다. 이와 같은 선구적인 연구와 노력에 힘입어서 Rinehart (1981)는 전체 강수패턴을 위해 단순한 평균 벡터를 사용하는 대신에 반사도장 안에서 차등운동(differential motions)을 얻기 위하여 상호상관관계(cross-correlation)를 이용였고, 독립적인 강우셀의 추적은 National Severe Storms Laboratory (NSSL)의 과학자들에 의하여 1970년대 초기에 시작되었다. 그들은 레이더 반사도 자료와 외삽에 의해 추적된 강수셀의 중심으로부터 대류형 강수셀의 특징을 규명하는 기술을 개발하였다.국내에서는 수치예보모델의 단시간 예측의 한계성을 보완하고, 단시간에 발생하는 집중호우에 대한 신속한 예측을 위하여 위성 및 레이더 자료를 이용한 단시간 강수예보시스템 개발 연구(기상연구소, 2000), 초단시간 강수특성분석 및 예보모델 개발(기상연구소, 2003) 등의 관련 연구들을 수행해 오고 있다. 이러한 노력의 결과로 단시간 강수예보모델의 정확도는 크게 향상되었고 지속적인 연구가 진행되고 있다.단시간에 발생하는 집중호우에 대한 신속한 대응을 하기 위하여 기상청에서는 1988년부터 전국에 자동기상관측망을 설치하기 시작하여, 현재 580여대의 자동기상관측소(AWS, Automatic Weather Station)를 설치 운영하고 있다. 그리고 관악산, 백령도, 영종도, 군산, 동해, 부산, 진도, 제주도의 8개의 레이더 사이트를 운영함으로써 레이더에 의한 전국 감시망을 체계를 구축하였다. 이러한 전국 감시망 체계는 악기상에 대한 정보를 얻을 수 있다. 즉, 8개의 합성 레이더 에코로부터 강수량을 추정하고, 이를 자동기상관측소를 포함한 지상관측소의 강수측정치와 비교 수정하여 보다 정확한 실시간 강수분석시스템을 구축할 수 있다. 매시간 분석된 강수량 정보를 토대로 수 시간 전부터 강수지역의 이동 및 강수과정의 발달·소멸과정을 추적할 수 있고, 이를 근거로 강수지역의 이동 및 강수강도의 증감을 예측할 수 있다(기상연구소, 1993). 초단시간 예보모델인 VSRF (Very Short-Range Forecast of precipitation)를 통해 6시간의 예측강수장을 생산하고 있고 2005년 방재기간에 대해 시험운영 중에 있으며 악기상 감시를 위한 실시간 분석 강수량 및 초단시간 예측강수량 자료를 활용할 수 있도록 현업 지원 중이다. 또한 분석강수 초기장에 따른 초단시간강수예보모델의 민감도 검사를 2005년 여름철에 대해 실시하였다.