6.1. Introduction
일기도(weather chart, 기상 차트)는 주어진 시간에 넓은 지역에 걸쳐 대기의 상태를 설명하는 데이터와 분석이 보이는 지도입니다.
대기의 상태를 보여주는 차트가 있을 수 있는 다양성은 엄청나지만, 기상학적 역사에서 지상 일기도와 대기 상층부의 등압면 일기도를 포함하여 다소 표준적인 차트의 세트가 존재해왔습니다. 기상 시스템은 3차원(3-D)이기 때문에, 지상과 대기 상층부의 차트가 모두 필요합니다. 지상 일기도는 일정한 고도(보통 해수면) 표면(constant-altitude surface)의 날씨를 나타내는 반면, 대기 상층부 차트는 일정한 압력 표면(constant-pressure surface)의 날씨를 나타냅니다.
NWS(The National Weather Service)는 항공 커뮤니티를 지원하는 많은 날씨 차트를 만듭니다. 자세한 내용은 AC00-45, 항공 기상 서비스 최신판을 참조하시면 됩니다.
6.2. Weather Observation Sources
기상 분석 차트는 다음을 포함한 다양한 정보 자료로부터의 관측을 기반으로 할 수 있습니다.
- 육지, land surface [예 : ASOS(Automated Surface Observing System), AWOS(Automated Weather Observing System), 그리고 mesonet)]
- 해양, marine surface [예 : 배, 부표, C-MAN(Coastal-Marine Automated Network), 그리고 검조의(tide gauge)]
- 측정, sounding [예 : 라디오존데(radiosonde), 낙하존데(dropsonde), 측풍 기구(pibal), 탐층장치(profiler), 그리고 도플러 기상 레이더 VAD 바람 프로파일(Doppler weather radar Velocity Azimuth Display wind profile)
- 항공기, aircraft (예 : AIREP(Aircraft Reports), PIREP(Pilot Weather Reports), AMDAR(Aircraft Meteorological Data Relay), 그리고 ACARS(Aircraft Communications Addressing and Reporting System)
- 위성
6.3. Analysis
분석은 기상 차트에서 다양한 요소들의 패턴을 그리고 해석하는 것입니다. 이러한 것은 예측 과정의 필수적인 부분입니다. 기상학자들이 현재 무슨 일이 일어나고 있는지도 모른다면, 미래에 무슨 일이 일어날지 예측하는 것은 더욱 불가능할 것입니다. 컴퓨터는 많은 시간 동안 기상 차트를 분석할 수 있었고 분석하는 과정에서 흔히 사용되었습니다. 그러나, 컴퓨터는 컴퓨터가 분석한 것을 해석할 수는 없었습니다. 따라서, 요즘도 많은 기상학자들은 필요할 때 기상 차트에 대해 주관적 분석을 수행합니다.
6.3.1. Analysis Procedure
분석 절차는 점을 이어 색칠 책에 그림을 그리는 것과 유사합니다. 한 점에서 다음 점으로 선을 긋는 것처럼, 기상 차트를 분석하는 것은 대기의 다양한 요소들을 나타내는 점들 사이에 같은 값의 선들, 즉 등치선이 그려지는 것과 비슷합니다. 등치선은 기상 지도(weather map)에서 특정 대기 변수의 동일한 값을 가진 점들을 연결하는 넓은 용어입니다.
위 [Table 6-1]을 해석해보자면 아래와 같습니다.
- Isobar, 등압선 (pressure) : 일정하거나 동일한 압력의 점들을 이은 선
- Contour Line, 등고선 (height) : 모양이 분명한 지표면의 MSL 위로 일정한 표고를 이은 선, 일반적으로 일정한 압력 표면
- Isotherm, 등온선 (temperature) : 일정하거나 동일한 온도의 점들을 이은 선
- Isotach, 등풍속선 (wind speed) : 동일한 풍속의 점들을 이은 선
- Isohume, 등습도선 (humidity) : 동일한 습도의 점들을 가로지르는 선
- Isodrosotherm, 등이슬점선 (dewpoint) : 동일한 이슬점의 점들을 이은 선
기상 차트 분석 절차는 분석될 데이터의 지도와 함께 시작됩니다. 우선 분석 절차를 시작하기 전에 나쁜 데이터나 잘못된 데이터가 제거되었다고 생각합니다. 처음에, 차트를 보면 큰 숫자들이 뒤죽박죽인 상태로 보일 것입니다. 그러나 분석 절차가 완료되면 패턴이 나타날 것이고, 중요한 날씨 특징이 드러날 것입니다.
6.3.1.1. Step 1 : Determine the Optimal Contour Interval and Values to be Analyzed
기상 차트 분석 절차의 첫 번째 단계는 분석할 최적의 등압선 간격과 값을 결정하기 위해 최대/최소 데이터 값과 해당 범위를 식별하는 것입니다. 가장 큰 등압 간격은 중요한 날씨 특징을 식별하기에 충분한 윤곽을 포함하지만 차트가 어수선해질 정도로 많지는 않습니다. 각 기상 요소는 NWS 기상 차트에서 표준 등압 간격을 갖지만, 필요에 따라 다른 분석에서 이러한 값을 조정할 수 있습니다.
모든 등압 수치는 등압선 간격으로 균등하게 분할되어야 합니다. 그래서, 예를 들면 모든 등압 간격이 4 단위라면, 40 단위 등압은 괜찮지만, 41 단위의 등압은 그렇지 않습니다. [Figure 6-2]에 표시된 표면 압력 분석 예에서, 우리는 992mb의 값에서 시작하는 등압선 분석을 시작할 것이고, NWS 표면 분석 차트에서 표준인 4mb의 등압 간격을 사용할 것입니다.
6.3.1.2. Step 2 : Draw the Isopleths and Extrema
두 번째 단계는 첫 번째 단계에서 선택한 시작 점인 값과 등압 간격을 사용하여 등치선 및 극단(최댓값과 최솟값)을 그리는 것입니다. 일반적으로 데이터 범위의 가장자리(차트의 끄트머리) 또는 그려지는 등치선 값과 일치하는 데이터 지점에서 등압선을 그리기 시작하는 것이 가장 쉽습니다. 보간법은 데이터 포인트(data point) 사이의 등치선을 그리고 극단(최댓값과 최솟값)을 결정하기 위해 종종 사용되어야 합니다. 알려진 값 사이의 구간 내 값을 추정하는 평균을 덧붙여야 합니다.
기상 차트에 등치선과 극단(최댓값과 최솟값)을 그릴 때, 특정한 규칙을 따라야 합니다.
- 분석이 데이터 범위 내에 남아 있어야 합니다. 데이터 포인트가 없는 차트의 가장자리 너머로 분석을 그려서는 안 됩니다. 굳이 그리지 않아도 짐작할 수 있기 때문입니다.
- 등치선에는 두 데이터 지점 사이에 굴곡이나 물결 같은 모양이나 뒤틀림이 없어야 합니다. 이는 데이터로 표현하기에는 너무 작은 특징을 나타냅니다. 등치선은 매끄러워야 하고 일반적으로 서로 평행하게 그려져야 합니다.
- 등치선이 완료되면, 모든 데이터 값은 선의 한쪽에서는 등치선의 값보다 크고 다른 쪽에서는 낮아야 합니다.
- 폐쇄된 고리 모양의 등치선은 극단(최대/최솟값)을 가지고 있어야 합니다.
- 최댓값(최솟값)이 식별되면 데이터 값은 최댓값에서 벗어나 모든 방향으로 감소(증가) 해야 합니다.
- 등치선은 절대 겹치거나, 교차하거나, 극단(최댓값과 최솟값) 위로 지나칠 수 없습니다. 한 위치에 둘 이상의 데이터 값을 동시에 갖는 것 또한 불가능합니다.
- 각 등치선은 표시되어야 합니다. 표시는 등치선이 데이터 범위를 빠져나가는 곳마다 적혀야 합니다. 닫힌 고리 모양의 등치선인 경우, 표시를 그릴 수 있는 고리 모양에 브레이크(break)가 생성되어야 합니다. 매우 길고 복잡한 등치선에서는 필요에 따라 추가 표시를 그릴 수 있는 곳에 브레이크가 생성되어야 합니다.
- 극단은 표시되어야만 합니다. 극단(최댓값과 최솟값)은 종종 원 안에 "x"로 표시됩니다. 이럴 경우 "x" 표시 아래에 필드의 분석된 값이 쓰이고 밑줄이 쳐져야 합니다.
- 등치선과 표시는 데이터 포인트 값 위에 그려지지 않아야 합니다. 필요한 경우, 데이터 포인트 값을 읽을 수 있도록 등치선에서 브레이크가 생겨야 합니다.
6.3.1.3. Step 3 : Identify Significant Weather Features
세 번째 단계(마지막 단계)는 중요한 날씨의 특징을 해석하는 것입니다. 극단에 대한 기존의 표시 방법은 압력과 높이에 대해서는 H(high)와 L(low), 온도에 대해서는 W(warm)와 K(cold), 그리고 다른 모든 요소에 대해서는 X(maxima)와 N(minima)입니다. (W와 K는 따뜻함과 추위를 뜻하는 독일어 단어들을 나타냅니다.) 골, 마루 및 기타 중요한 특징도 종종 식별됩니다. 아래 [Table 6-2]는 가장 일반적인 기상 차트 기호 목록을 보여줍니다. 특정 NWS 기상 차트에 대한 자세한 내용은 AC 00-45를 참조하시면 됩니다.
위 [Table 6-2]를 해석해보자면 아래 내용과 같습니다.
- Low : 지상일기도에서 2차원에서 대기압의 최소, 또는 등압면 일기도에서 최소 높이. 저기압권이라고도 알려져 있다.
- High : 지상일기도에서 2차원에서 대기압의 최고, 또는 등압면 일기도에서 최고 높이. 고기압권이라고도 알려져 있다.
- Trough : (기압골) 상대적으로 낮은 기압 또는 높이의 길쭉한 지역.
- Ridge : (기압 마루) 상대적으로 높은 기압 또는 높이의 길쭉한 지역. 온도 및 이슬점과 같은 다른 기상학적 양에 대한 참조로 사용될 수도 있습니다.
아래의 [Figure 6-4] 표면 압력 분석에서 고기압, 저기압, 기압골 및 기압 마루가 확인됩니다.
- 등압면(isobaric surface) : 대기 중에서 기압이 같은 면을 말합니다. 지면으로부터의 고도는 고기압 내에서는 높고 저기압 내에서는 낮으므로, 고층대기의 기압 분포는 등압면의 등고선도에 의하여 나타낼 수 있습니다.
- 검조의(tide gauge) : 밀물과 썰물에 의한 해수면의 오르내림을 측정하는 장치입니다.
- 등치선(isopleth) : 일기도 상에서 동일한 값을 가진 점을 연결한 선을 말하며 등온선, 등압선, 등일조선, 등풍속선, 등풍향선, 등이슬점선 등이 그 예입니다.
- 극단(extreme) : 한쪽으로 크게 치우침(극댓값과 극솟값=최댓값과 최솟값)
- 보간법(interpolation) : 알고 있는 데이터 값들을 이용하여 모르는 값을 추정하는 방법의 한 종류
※ U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration, FAA Advisory Circular (AC) 00-6B, AVIATION WEATHER, page 6-1~6 해석
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