한반도를 돌아 일본에서 관측된 황사의 특징 (2010년 5월 22일-5월 25일) The Characteristics Asian Dust Observed in Japan Deflecting the Korean Peninsula (2010. 5. 22.-5. 25.)원문보기
2002년부터 2010년까지 봄에 관측된 황사는 모두 66회였다. 월별로 보면, 3월에 26회, 4월에 23회, 5월에 17회로 5월의 황사는 3, 4월에 비해 드문 현상이다. 2010년 5월 22일부터 25일까지 동아시아에 나타난 황사는 발원하여 이동하면서 한반도를 비껴 일본으로 갔다. 이 황사는 22일 몽골 및 중국 북부지역에서 강한 저기압이 발달하면서 그 후면을 따라 남동진 하였고, 3일 뒤인 25일 일본에서 황사가 관측되었다. 본 연구에서는 사례기간의 종관기상 분석, 기류의 이동 방향, 위성을 이용한 황사의 수평 분포 등을 분석하였다. 그 결과 남중국해에서 발달한 저기압이 북상하면서 그 중심이 한반도 가장자리에 위치하였기 때문에 중국 내륙으로 내려온 황사는 저기압성 기류를 따라 한반도를 돌아 일본으로 이동한 것으로 분석되었다. 이러한 기류의 흐름은 850 hPa면의 바람벡터와 풍속장 분석 및 1000 hPa면의 상대습도 분포에서도 나타났다. 300 hPa 일기도상에서 제트기류는 몽골 서쪽 부근에서 남동진하여 몽골 내륙으로 사행하였다. 이후 이 기류의 영향으로 지상에서 한반도에 저기압이 발달하였는데 이는 황사가 한반도를 돌아 일본으로 이동한 결정적인 흐름이었다. 72시간의 후방공기궤적 분석결과, 일본에서 맨눈으로 관측된 곳의 기류는 모두 중국 산동반도와 동중국해에서 유입된 것으로 나타났다. 황사의 수평분포 결과, MODIS 위성의 RGB 영상에서 5월 24일에는 중국 산둥반도와 동중국해, 일본 규슈지역 남서쪽에서 황사가 탐지되었고, 5월 25일에는 동중국해와 일본 남해지역으로 황사가 이동되는 것을 확인할 수 있었다. 지금까지의 황사 연구는 우리나라에 영향을 미치는 황사의 발원지나 황사의 이동 경로 또는 에어러솔의 특성에 대한 연구가 대부분이지만, 이후 본 연구에서 분석된 사례와 같은 황사가 발생했을 경우 황사예보에 효과적으로 활용될 수 있을 것이다.
2002년부터 2010년까지 봄에 관측된 황사는 모두 66회였다. 월별로 보면, 3월에 26회, 4월에 23회, 5월에 17회로 5월의 황사는 3, 4월에 비해 드문 현상이다. 2010년 5월 22일부터 25일까지 동아시아에 나타난 황사는 발원하여 이동하면서 한반도를 비껴 일본으로 갔다. 이 황사는 22일 몽골 및 중국 북부지역에서 강한 저기압이 발달하면서 그 후면을 따라 남동진 하였고, 3일 뒤인 25일 일본에서 황사가 관측되었다. 본 연구에서는 사례기간의 종관기상 분석, 기류의 이동 방향, 위성을 이용한 황사의 수평 분포 등을 분석하였다. 그 결과 남중국해에서 발달한 저기압이 북상하면서 그 중심이 한반도 가장자리에 위치하였기 때문에 중국 내륙으로 내려온 황사는 저기압성 기류를 따라 한반도를 돌아 일본으로 이동한 것으로 분석되었다. 이러한 기류의 흐름은 850 hPa면의 바람벡터와 풍속장 분석 및 1000 hPa면의 상대습도 분포에서도 나타났다. 300 hPa 일기도상에서 제트기류는 몽골 서쪽 부근에서 남동진하여 몽골 내륙으로 사행하였다. 이후 이 기류의 영향으로 지상에서 한반도에 저기압이 발달하였는데 이는 황사가 한반도를 돌아 일본으로 이동한 결정적인 흐름이었다. 72시간의 후방공기궤적 분석결과, 일본에서 맨눈으로 관측된 곳의 기류는 모두 중국 산동반도와 동중국해에서 유입된 것으로 나타났다. 황사의 수평분포 결과, MODIS 위성의 RGB 영상에서 5월 24일에는 중국 산둥반도와 동중국해, 일본 규슈지역 남서쪽에서 황사가 탐지되었고, 5월 25일에는 동중국해와 일본 남해지역으로 황사가 이동되는 것을 확인할 수 있었다. 지금까지의 황사 연구는 우리나라에 영향을 미치는 황사의 발원지나 황사의 이동 경로 또는 에어러솔의 특성에 대한 연구가 대부분이지만, 이후 본 연구에서 분석된 사례와 같은 황사가 발생했을 경우 황사예보에 효과적으로 활용될 수 있을 것이다.
Asian dust was observed a total of 66 times in the springtime during the period from 2002 to 2010, with 26 cases in March, 23 cases in April and 17 cases in May. This study investigates a Asian dust episode that occurred during the period from 22 to 25 May 2010, based on synoptic weather patterns, w...
Asian dust was observed a total of 66 times in the springtime during the period from 2002 to 2010, with 26 cases in March, 23 cases in April and 17 cases in May. This study investigates a Asian dust episode that occurred during the period from 22 to 25 May 2010, based on synoptic weather patterns, wind vector at 850 hPa, relative humidity at 1000 hPa, Jet streams and wind vector at 300 hPa, PM10 concentration in Korea and satellite imagery. In this case, Asian dust originated on 22 May along the rear of a developing low pressure system in Mongolia. The Asian dust was then transported southeastward and bypassed the Korea peninsula from 23 to 24 May, before reaching Japan on 25 May. Jet streams on 24 May bypassed the Korean peninsula and induced the development of a surface low pressure centered over the peninsula. The resulting air flow was critical to the trajectory of the Asian dust, which likewise bypassed the Korean peninsula. 72-hour backward trajectory data reveal that the Shandong Peninsula and the East China Sea were the points of origin for the air flows that swept through the Japanese sites where Asian dust was observable to the naked eay. The Asian dust pathway is ascertained by horizontal distribution of the Asian dust of RGB imagery from MODIS satellites which captured the Asian dust moving over the Shandong Peninsula, the East China Sea, and northwest of the Kyushu region in Japan. Since the synoptic pattern and the transport way of the Asian dust case are far from typical ones, which Asian dust forecasting technique has long been based on, this study can be good example of exceptional Asian dust pattern and it will be used for more accurate Asian dust forecasting.
Asian dust was observed a total of 66 times in the springtime during the period from 2002 to 2010, with 26 cases in March, 23 cases in April and 17 cases in May. This study investigates a Asian dust episode that occurred during the period from 22 to 25 May 2010, based on synoptic weather patterns, wind vector at 850 hPa, relative humidity at 1000 hPa, Jet streams and wind vector at 300 hPa, PM10 concentration in Korea and satellite imagery. In this case, Asian dust originated on 22 May along the rear of a developing low pressure system in Mongolia. The Asian dust was then transported southeastward and bypassed the Korea peninsula from 23 to 24 May, before reaching Japan on 25 May. Jet streams on 24 May bypassed the Korean peninsula and induced the development of a surface low pressure centered over the peninsula. The resulting air flow was critical to the trajectory of the Asian dust, which likewise bypassed the Korean peninsula. 72-hour backward trajectory data reveal that the Shandong Peninsula and the East China Sea were the points of origin for the air flows that swept through the Japanese sites where Asian dust was observable to the naked eay. The Asian dust pathway is ascertained by horizontal distribution of the Asian dust of RGB imagery from MODIS satellites which captured the Asian dust moving over the Shandong Peninsula, the East China Sea, and northwest of the Kyushu region in Japan. Since the synoptic pattern and the transport way of the Asian dust case are far from typical ones, which Asian dust forecasting technique has long been based on, this study can be good example of exceptional Asian dust pattern and it will be used for more accurate Asian dust forecasting.
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문제 정의
(1989)의 연구와 매우 비슷하였으나 한반도에서는 황사의 관측이 없었다. 따라서, 본 연구에서는 사례 기간의 이러한 이례적인 이동경로 및 종관기상의 특성을 분석하여 핵심적인 특징의 차이를 구분한 후 이와 유사한 황사가 발생했을 경우 황사의 예보 정확도 향상에 도움을 주고자 한다.
한반도에 나타나는 황사는 주로 봄철(3-5월)이다. 최근 들어 가을철과 겨울철에도 빈번이 관측되고 있으나 본 연구의 사례기간과 연관성을 알아보기 위해 봄철 황사의 현황을 알아보았다. 1904년 근대기상관측이 시작된 이래, 한반도에서 봄에 처음으로 관측된 황사는 1950년 3월 13일 추풍령에서였다.
황사의 발원지는 연 강수량이 200 mm 이하의 건조 지역에서 발원되기 때문에 발원지에 대한 건조한 상태를 알아보았다. 1000 hPa 면의 상대습도 분포를 보면 황사가 발원된 22일에 몽골 동쪽과 내몽골 지역에서 10% 이하의 낮은 상대습도를 나타내어 건조한 지면 상태를 확인할 수 있었다(Fig.
제안 방법
300 hPa 면의 종관일기도에서 나타난 Jet 기류의 방향과 풍속을 알아보기 위해 바람벡터와 풍속을 분석하였다. 22일 몽골 내륙 서쪽지역에는 35 m/s의 강한 풍속을 보였다.
또한 지상 관측소에서 제공하지 못하는 황사의 수평분포를 파악하기 위해 NASA (National Aeronautics and Space Administration)의 Terra와 Aqua 위성에 탑재된 MODIS(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer)의 RGB 합성 영상을 통해 한반도 주변 지역을 살펴보았다. MODIS 센서의 관측자료를 이용한 칼라합성영상은 가시파장 3개 채널, CH1(0.
9a). 또한 황사는 수평뿐만이 아니라 연직으로 분포하여 이동하기 때문에 850 hPa 면의 대기 상태를 알아보았다(Fig. 9b). 몽골 동쪽과 내몽골 지역에서 지표면과 같은 10% 이하의 낮은 상대 습도를 나타내고 있어 발원지의 대기가 지표면 뿐 아니라 연직으로도 상당히 건조하여 황사가 발원되기 좋은 대기 상태를 나타내었다.
셋째, 300 hPa 일기도상에서 Jet 기류는 몽골 서쪽 부근에서 남동진하여 몽골 내륙으로 사행하였다. 이후 이 기류의 영향으로 지상에서 한반도에 저기압이 발달하였는데 이는 황사가 한반도를 돌아 일본으로 이동한 결정적인 흐름이었다.
위성영상 분석: 일본에서 관측된 황사의 수평분포를 알아보기 위해 MODIS 위성의 RGB 영상을 살펴보았다. 24일 1409 KST의 영상에서 한반도는 동해상에 중심을 둔 저기압에 동반된 구름대가 저기압성회전을 하며 서해상에서 내륙으로 유입되고 있다.
기상청에서 황사특보제가 시작된 2002년부터 2010년까지 황사는 3월에 26회, 4월에 23회, 5월에 17회로 관측되었으며 5월 황사는 전체 기간 중 약 25%로 그 빈도가 가장 낮았다. 이번 사례는 5월에 발원된 황사가 한반도를 돌아 일본으로 유입된 경로로 종관기상, 기류의 이동 방향, 위성을 이용한 공간적 분포 등을 분석하였으며 그 결과는 다음과 같다.
2 km까지 고루 분포할 수 있다(정관영과 박순응, 1995). 이와 관련하여 기압골의 이동과 발달, 그 후면의 강풍대의 이동, 대륙고기압의 이동에 중점을 두고 살펴보기 위해 지오포텐샬 고도와 온도장의 합성도를 분석하였다. 황사가 발원한 22일 850 hPa 면에서 합성한 지오포텐샬 고도와 온도장의 공간분포에서는 기압경도와 온도경도의 교차로 인한 경압성이 큰 지역이 경도 80oE-110oE 위도 40oN-55oN에 있었고 이 지역에서의 경압불안정으로 황사가 발원하였을 것으로 사료된다(Fig.
황사가 관측되는 동안 시정은 5-9 km로 나타났다. 한반도의 지상 관측소에서 관측되지 않은 23일과 24일 주요 6개 지점 (백령도, 서울, 흑산도, 진도, 격렬비도, 고산)에 대한 PM10 농도의 시간평균값을 알아보았다(Fig. 6). 23일에는 백령도의 PM10 농도가 90 µg/m3였으나 점차 그 농도값은 떨어졌으며 12 KST 이후에는 6개 지점 모두 30 µg/m3 이하였다.
황사 발원의 기상조건과 기압계 이동과 발달에 대한 분석을 위해 850, 500, 300 hPa 고도의 일 평균 자료(지오포텐샬 고도, 온도장, 상대습도, 바람장, 풍속)를 분석하였고, 상대습도의 경우 1000 hPa 고도의 자료를 사용하였다. 여기에 사용된 자료는 2.
후방공기궤적 분석: 황사가 일본에서 맨눈으로 가장 많이 관측되었던 2010년 5월 25일 15 KST(Table 2)에 500, 1,000, 1,500 m 고도에 있는 공기궤의 72시간 동안 이동해온 경로를 조사하였다. 이를 위해 미국 해양기상청(NOAA) Air Resources Laboratory의 HYSPLIT4 모델을 활용하여 후방공기궤적선에 대한 분석은 Fig.
대상 데이터
2010년 5월 22일부터 5월 25일까지 종관기상을 분석하기 위해, 기상청에서 3시간 단위로 제공되는 황사 일기도를 사용하였다. 이 일기도는 몽골과 중국, 일본의 기상관측소에서 관측한 전지구통신체계(GTS; Global Telecommunication System) 기상전문 중 황사일 경우 노란색으로 관측지점을 표시하였다.
이 일기도는 몽골과 중국, 일본의 기상관측소에서 관측한 전지구통신체계(GTS; Global Telecommunication System) 기상전문 중 황사일 경우 노란색으로 관측지점을 표시하였다. 또한, 본 사례에서 황사가 발원된 몽골 지역과 중국 북부지역에서 관측된 미세먼지 농도의 강도를 알기위해 미세먼지(PM10) 농도 관측자료를 보였다. 더불어 우리나라의 미세먼지 농도 관측자료도 보였다.
여기에 사용된 자료는 2.5o×2.5o격자 간격의 NCEP/NCAR(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research) 재분석 자료이다.
이론/모형
후방공기궤적 분석: 황사가 일본에서 맨눈으로 가장 많이 관측되었던 2010년 5월 25일 15 KST(Table 2)에 500, 1,000, 1,500 m 고도에 있는 공기궤의 72시간 동안 이동해온 경로를 조사하였다. 이를 위해 미국 해양기상청(NOAA) Air Resources Laboratory의 HYSPLIT4 모델을 활용하여 후방공기궤적선에 대한 분석은 Fig. 13에 제시하였다. 이 모델은 같은 공기의 실제 이동경로를 계산하여 갈 수 있는 물질면인 등온위면을 따라서 원하는 시각에 원하는 지점의 공기가 지나온 경로와 시간을 거슬러 가면서 역추적하는 방식을 이용하여 분석한다(윤순창과 박경선, 1991).
황사발원지의 저기압 발달과 관련 있는 Jet 기류의 분석을 위해 300 hPa 일기도를 이용하였다. 일본에서 관측된 황사의 이동경로를 조사하기 위해 미국 해양기상청(NOAA) Air Resources Laboratory의 HYSPLIT4(Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory4) 모델을 활용하였다.
성능/효과
황사의 발원지는 연 강수량이 200 mm 이하의 건조 지역에서 발원되기 때문에 발원지에 대한 건조한 상태를 알아보았다. 1000 hPa 면의 상대습도 분포를 보면 황사가 발원된 22일에 몽골 동쪽과 내몽골 지역에서 10% 이하의 낮은 상대습도를 나타내어 건조한 지면 상태를 확인할 수 있었다(Fig. 9a). 또한 황사는 수평뿐만이 아니라 연직으로 분포하여 이동하기 때문에 850 hPa 면의 대기 상태를 알아보았다(Fig.
한편, 봄철 황사의 장거리 이동과 관련하여 동아시아에서 발생하는 황사는 3월에 황하 및 타클라마칸 사막에서 주로 발생하며, 4월에는 강풍일수 증가로 인해 황사가 급격히 증가하고 특히 몽골에서 많은 황사가 나타나며, 5월에는 몽골과 중국 중동부, 황하 그리고 타클라마칸 사막에서 황사 발생이 많다(Kenji et al., 1998). 1999년부터 2003년간 중국 북부지방과 몽골지역에서 봄철 황사 발생의 지역적 차이 분석에서 이 지역을 6개의 지역으로 나누고 분석한 결과 서쪽 타림분지, 동쪽 타림분지와 하서주랑, 황토고원 지역에서는 강풍의 발생 빈도는 높고 황사발생의 횟수는 적었으며 대체로 고기압의 영향으로 황사가 발생했다. 그리고 내몽골에서 몽골 남쪽까지, 만주 평야 남쪽 부근에서는 강풍의 발생 빈도는 낮고 황사 발생 횟수는 많았으며 고기압 및 강한 회오리바람 사이에서 황사가 발생한다고 했다(Yoshino et al.
넷째, 중국 산동반도와 동중국해에서 유입된 기류는 일본에서 맨눈으로 관측된 곳으로 유입된 것으로 72시간 후방공기궤적 분석결과에 나타났다.
다섯째, 황사의 수평분포 결과, MODIS 위성의 RGB 영상에서 5월 24일에는 중국 산둥반도와 동중국해, 일본 규슈(Kyushu)지역 남서쪽에서 황사를 확인할 수 있었고, 5월 25일 에는 동중국해와 일본 남부지역(필리핀해)으로 황사가 이동되는 것을 확인할 수 있었다.
둘째, 1000 hPa 면의 상대습도 분포에서 황사가 발원된 몽골 내륙지역에서는 10% 이하의 상대습도를 나타내어 건조한 상태를 확인할 수 있었다.
25일 1134 KST 영상에서 동해북부해상에 중심을 둔 저기압이 위치하고 있고 이 저기압에 동반한 중하층운이 한반도 전역에 영향을 주고 있다. 따라서 저기압이 점차 동해 북부지역으로 이동함에 따라 저기압성 기류에 의해 발원된 황사(점선)는 동중국해를 통과하여 일본 남부지역(필리핀해)으로 이동되는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 14b). MODIS RGB 위성 영상의 분석을 통해 이번 사례의 황사 이동 경로는 850, 300 hPa에서 보인 공기 이동 방향 및 Jet 기류와 일치하였다.
9b). 몽골 동쪽과 내몽골 지역에서 지표면과 같은 10% 이하의 낮은 상대 습도를 나타내고 있어 발원지의 대기가 지표면 뿐 아니라 연직으로도 상당히 건조하여 황사가 발원되기 좋은 대기 상태를 나타내었다.
첫째, 황사 일기도에서 22일 몽골에서 한랭한 고기압이 발달하면서 황사가 발원하였다. 이 황사는 고기압이 확장함에 따라 중국내륙으로 이동하였으나 한반도에는 황사가 관측되지 않았고 24일과 25일 일본 내륙에서 황사가 관측되었다.
후속연구
지금까지의 황사 연구는 우리나라에 영향을 미치는 황사의 발원지나 황사의 이동 경로 또는 에어러솔의 특성에 대한 연구가 대부분이다. 따라서 이후 본 연구에서 분석된 사례와 같이 황사가 발생했을 시 저기압 중심이 한반도에 위치하고 몽골에서 사행하는 상층 Jet 기류가 지상기압계를 발달시켜 한반도지역에 저기압성 기류가 강화되는 종관적인 특징을 나타낼 경우 본 연구의 결과를 바탕으로 황사예보에 효과적으로 이용될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
2010년 5월 22일부터 25일까지 동아시아에 나타난 황사의 특징은 무엇인가?
월별로 보면, 3월에 26회, 4월에 23회, 5월에 17회로 5월의 황사는 3, 4월에 비해 드문 현상이다. 2010년 5월 22일부터 25일까지 동아시아에 나타난 황사는 발원하여 이동하면서 한반도를 비껴 일본으로 갔다. 이 황사는 22일 몽골 및 중국 북부지역에서 강한 저기압이 발달하면서 그 후면을 따라 남동진 하였고, 3일 뒤인 25일 일본에서 황사가 관측되었다. 본 연구에서는 사례기간의 종관기상 분석, 기류의 이동 방향, 위성을 이용한 황사의 수평 분포 등을 분석하였다.
2002년부터 2010년까지 봄에 관측된 황사를 월별로 확인하면 몇 회인가?
2002년부터 2010년까지 봄에 관측된 황사는 모두 66회였다. 월별로 보면, 3월에 26회, 4월에 23회, 5월에 17회로 5월의 황사는 3, 4월에 비해 드문 현상이다. 2010년 5월 22일부터 25일까지 동아시아에 나타난 황사는 발원하여 이동하면서 한반도를 비껴 일본으로 갔다.
황사의 발원지에는 무엇이 있는가?
매년 우리나라를 찾아오는 황사는 봄철인 3-5월에잘 발생한다. 황사의 발원지는 몽골고원, 중국과 몽골의 국경 부근의 고비사막, 중국 황토고원, 만주 등으로 알려져 있다. 이들 지역에서는 한랭전선 후면 한기역에서 강한 바람에 의해 먼지 보라가 발생하며(정관영과 박순웅, 1995), 지면의 미세한 토사가 상승 기류에 의해 다량 상층으로 비산(飛散)하다가 침적되는데, 때로는 흙먼지가 상층 3-6 km에 까지 이르기도 한다(Iwasaka et al.
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