일기 예보 기술

‘온두라스’ 주재 「깨어라!」 통신원 기

당신은 아마 매일 일기 예보를 들을 것이다. 당신이 하는 거의 모든 일은 일기에 영향을 받는다. 당신은 일기처럼 변화무쌍한 현상을 어떻게 예측할 수 있을까 하고 궁금히 여겨본 적이 있는가?

한편, 기상 통보관이 자주 오보를 하는 이유는 무엇인가? 관상대 직원들의 수고를 알기 위해, 기상이란 도대체 어떤 것인지, 그리고 기상 변화를 일으키는 원인은 무엇인지 이해할 필요가 있다.

대기권은 지상 수백 ‘킬로미터’의 고도에까지 뻗쳐있다. 그러나 우리가 여기서 고려하는 것은 맨 밑의 공기층 즉 “대류권”이라고 부르는 10 내지 15‘킬로미터’ 두께의 공기층이다. 이 공기층에는 약 5,000조 ‘톤’의 공기가 있으며, 모든 기상 변화는 그 안에서 생긴다. 기상에 관계되는 대기의 세가지 기본 성질에는 기온, 기압 및 습도가 있다.

기온

모든 기상상태의 근본 원인은 태양 광선이 대기를 가열하는 정도가 균일하지 않은 점이다. 이것은 대기 자체가 투명하여, 태양 광선으로부터 직접 ‘에너지’를 흡수하는 일은 거의 없기 때문이다. 태양 광선은 대기를 투과하여 지표에 이르는데, 거기서 반사 또는 흡수되는 정도가 곳에 따라 다르다. 바다는 햇빛을 많이 반사시키며, 육지, 특히 어두운 색깔의 흙은 많이 흡수한다. 지표가 햇빛을 많이 흡수하면 더워진다. 반사를 많이하면 더워지지 않는다.

적도 지방은 태양 광선이 수직으로 비치기 때문에 열을 더 많이 받는다. 극 지방에서는 태양 광선이 경사지게 비치기 때문에 동일한 양의 광선 내에 들어있는 열 ‘에너지’가 더 넓은 지역으로 분산된다. 또한 양극에 덮여 있는 눈은 대부분의 햇빛을 반사시켜 버린다. 결과적으로, 양극은 더 춥다. “일사”(日射)라고 부르는 이러한 과정으로 인한 온도 차이는 다양한 기상 상태를 일으키는 연쇄적인 결과를 촉발시킨다.

기압

한 가지 중요한 요인은 기압의 변화이다. 높은 온도의 공기는 다른 지역에 있는 찬 공기보다 밀도가 낮다. 그러므로 그것은 상승한다. 이러한 이동은 결국 지역간의 기압 차이를 유발시킨다.

그 위에 있는 대기의 무게를 측정하는 기압계는 상승하는 난기단(暖氣團)하에서는 저기압을 나타낸다. 그 난기단은 그 위에 있는 비교적 밀도가 높은 공기인 한기단(寒氣團)을 밀어낸다. 한편, 하강하는 한기단은 고기압을 일으킨다. 지표상의 기압차는 고기압권에서 저기압권 쪽으로 바람을 일으킨다. 그것은 부풀린 풍선의 한쪽이 터질 때 발생하는 일과 비슷하다. 안에 들어 있는 높은 기압의 공기는 기압이 낮은 주위로 몰려 나온다. 기압의 차이가 클수록 바람이 세다. 이러한 원리가 세계적인 규모로 작용한다.

적도 근처에 있는 따뜻한 공기는 위로 올라가 양극으로 이동한다. 또한 극 지대의 차가운 공기는 아래로 내려와 적도 쪽으로 이동한다. 이러한 흐름은 지구의 자전의 영향으로 위도와 고도에 따라 편동풍 또는 편서풍이 된다.

이러한 기단(氣團)이 서로 다른 방향으로 이동할 때 주 기류가 맞부딪히는 곳에서는 격렬한 소용돌이가 일어난다. 여기에 더하여 대륙의 불규칙한 외양, 및 산지, 평야, 사막, 삼림 등의 복합적인 모양 즉 지형으로부터 영향을 받는다.

습도

기단은 지구 표면을 이동하면서 습기를 흡수한다. 이러한 습기는 대부분이 바다에서 올라온 수증기이지만, 그중 일부는 습한 육지로부터도 생긴다. 더운 공기는 수분 포용력이 크기 때문에, 저기압권의 기단은 비교적 습도가 높다. 사실상 수증기는 동일 체적의 건조한 공기보다 가볍기 때문에 저기압권에 있는 상승하는 난기단의 무게를 더욱 가볍게 해 준다.

습기를 머금은 공기가 상승하면 어떤 일이 발생하는가? 거기에 미치는 압력이 적어지고 팽창하며 차가워진다. 온도가 낮아져 포화상태에 이르면, 습기는 작은 물방울이나 얼음 결정을 이루어 구름이 형성된다. 여기서 비나 눈이 내리게 된다. 그렇게 하여 건조하게 된 공기는 고기압권으로 내려오고 맑은 날씨가 된다.

천기도(天氣圖)

기상학자들은 기온, 기압, 습도 등 공기의 여려 가지 성질을 살핀다. 각 측후소는 이 모든 것들을 측정하는 기구들을 비치하고 있다. 관상대 직원들은 또한 풍향, 풍속, 구름의 형상, 시계(視界), 비나 눈이 오는지, 강우 또는 강설량 등을 조사한다.

이러한 자료를 종합하여 다른 지역의 기록과 비교한다. 이 일을 용이하게 하기 위하여 모든 측후소에서는 ‘그리니치’ 표준시로 지정된 시각에 필요한 기상 정보를 수집한다.

관측자는, 일정한 기상 상태 하에서 기압계의 기압은 고도가 높아질수록 떨어진다는 사실을 고려해야 한다. 사실상, 고도 300‘미터’의 차이는 기상의 변화에 의하여 야기되는 차이보다 훨씬 크다. 그러므로 각 측후소에서 측정한 기록을 수정하여 모든 기록을 해면 상에서 측정한 것처럼 만든다.

광범위한 지역에 산재해 있는 측후소로부터 들어온 그러한 자세한 정보를 수집하여 기상학자들은 세계 기상 기구가 만든 특수 “언어”로 천기도를 작성한다. 이러한 언어는 자료가 말 대신 수자로 표시되기 때문에 공해상에 있는 선박과 여러 나라의 육지에 있는 측후소간에 번역이 필요 없이 송수신이 가능하다. 같은 기압을 보고한 지점들을 연결하는 “등압선”이라는 불규칙한 곡선으로 천기도가 그려진다. 이러한 곡선들 중 어떤 것은 한 지역을 둘러싼 곡선으로 나타나며, 그리하여 그 지역이 고기압권 또는 저기압권, 생략하여 “고” 또는 “저”임을 나타낸다. 이 도표는 관상대 직원에게 관측당시의 기상 상태를 잘 알려준다.

일기 예보

그러나, 어떤 시각에 날씨가 어떠한지를 아는 것과, 내일 또는 수일 후에 날씨가 어떠할 것인가를 예측하는 것과는 전혀 다른 문제이다. 앞날을 예측하기 위해서는 얼마의 기간에 걸쳐 작성된 여러 개의 천기도를 조사해야 한다. 각 천기도는 한 순간의 날씨를 찍은 사진과 같기 때문에, 여러 장의 천기도를 순서대로 나열해 봄으로써 관상대 직원들은 대기의 이동에 관한 “활동 사진”을 보게 된다. 최근의 고저 기압 변동을 기초로 해서 내일 있음직한 변동 상황을 그린다. 그리하여 그는 잠시 후 일기가 어떻게 변할 것인가 하는 그럴듯한 생각을 이끌어 낼 수 있다.

오늘날 장비가 정교해지고 기술도 과학화 되었는데, 일기 예보가 왜 그렇게 자주 틀리는가? 때때로 기상학자들이 막대한 재산과 인명 손실을 초래하는 무시무시한 폭풍우를 예상하지 못하는 이유는 무엇인가?

우리가 알아야 할 중요한 사실은, 관상대 직원은 어떤 일이 일어나는지 살피고 다음에 어떤 일이 발생하리라고 생각하는지를 우리에게 말해 줄 뿐 기상 조건을 조절할 수는 없다는 점이다. 그 일의 성질상, 우리는 정확성을 기대할 수가 없다. 예를 들어, 어떤 지역에 소나기가 온다고 예보했다고 하자. 그러나 이것은 흔히 국부적으로 나타난다. 어떤 지역에는 폭우가 내리나 몇 ‘킬로미터’ 떨어진 다른 지역에는 비 한방울 떨어지지 않을 수도 있다.

그리고 예측할 수 없는 또 다른 요인들이 있다. 마치 바다도 깊이에 따라 조류(潮流)가 다른 것처럼, 대기도 고도에 따라 바람과 기단(氣團)이 달라 그것이 서로 영향을 미친다. 고도가 높은 곳의 천기도는 상세하지 않으며, 그러한 곳의 상태가 우리의 일기에 어떤 영향을 줄 것인가는 예측하기가 어렵다.

기상학자들이 예보를 작성할 때, 다음과 같은 점들을 자문해 봐야 한다: 이 저기압 중심이 내일도 같은 속도로 이동할 것인가? 아니면 약화되어 방향을 바꿀 것인가? 이동이 약화되어 사라질 조짐이 있는가? 저기압이 정체 고기압 쪽으로 접근하여 거기에 영향을 줄 것인가?

그러나, 일기 예보는 결코 단순한 추측이 아니며, 상세한 지식과 기술을 요하는 일종의 기술이다. 관상대 통보관은 당신이 활동을 미리 계획하는 데 참으로 도움을 준다. 그러나 그는 일기가 어떻게 변할 것인가를 보증할 수는 없다. 이제 당신은 그 이유를 알 것이다. 그가 통제할 수 없는 요인이 너무나 많은 것이다.