1991-2020년의 30년 동안 봄철(3-5월)에 북극-동아시아 지역의 지표면 부근 대기 온난화가 북극 진동에 따라 한국의 서울에서 발생하는 황사 사례일의 종관 기상 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 북극-동아시아 지역의 봄철 온 난화 증가는 한국의 서울에서 황사 사례일을 6일을 감소시켰고, 황사 사례일의 PM10 질량 농도도 –1.6 g m3 yr1으로 강도를 약화시키는데 기여하고 있었다. 2010년대 한국에서 감소하고 있는 황사 사례일에 대한 동아시아 지역의 종관 기상 특성은 음()의 잠재소용돌이도(Potential Vorticity Unit; PVU)로 나타나는 고기압성 활동이 증가하고 있었다. 또한, 한국에서는 음()의 북극진동지수(Arctic Oscillation Index; AOI)에서 황사 사례일이 증가하고 양(+)에서는 감소하는 정적 편포를 보였다. AOI가 음()인 황사 사례일에서는 중국 대륙에 온난한 고기압이 강화되고 있었다. 더불어 한대 제트의 중심 위치가 북쪽으로 이동하면서 몽골과 중국 북부에서는 한대 기단의 남하에 의한 저기압성 활동이 약해지고 있었다. 황사의 발생이 감소하였을 뿐 아니라 발원지로부터 한국으로 황사를 수송하는 풍속이 감소하고 있었다. 반면, AOI가 양(+)인 황사 사례일에서는 중국 대륙에 광역적으로 온난하고 정체적인 고기압이 위치하고 있었으며, 한대 제트 의 북쪽이 더욱 냉각되어 있었다. 몽골-중국 북부-한국에 이르는 지역에서 하층 대류권의 현저한 풍속 감소가 황사 발 생을 감소시킬 뿐 아니라 장거리 수송을 약화시키는 원인이 되는 것으로 보인다.

본 연구에서는 K-means 군집 분석을 통하여 최근 5년간(2014-2018) 한반도 남동 지역의 고농도 미세먼지 발생에 영향을 미치는 주요 종관 기상 패턴을 분류하였다. 또한 고농도 미세먼지 사례일의 발생과 관련된 지역적 차이를 살펴보기 위하여 NCEP (National Centers for Environmental Prediction)/FNL (Final Operational Global Analysis) 재해석 기상자료를 이용하여 부산, 울산, 경남 지역의 미세먼지 발생 특성과 관련된 종관 규모 기상의 특성에 대한 비교 연구도 수행하였다. 한반도 남동 지역의 고농도 미세먼지 사례일과 관련된 종관 기상 패턴은 총 5개(C1-C5)로 분류된다. 각 군집의 발생빈도는 24.8% (C1), 21.3% (C2), 20.4% (C3), 17.3% (C4), 16.2% (C5)이다. 기상 패턴 분석을 통하여 제시된 남동 지역의 고농도 미세먼지를 유발하는 요인에는 지역 외부에서 장·단거리 수송(C1, C3, C5)에 의한 영향과 지역내 배출(C2, C4)에 의한 것임을 알 수 있었다. 또한 고농도 미세먼지 발생일에 대해 부산, 울산, 경남 세 지역의 기상장을 분석하였을 때, 500 hPa 지위 고도 및 풍속 등의 기상학적 특성이 지역별로 다르게 나타났다. 그리고 고기압 의 작은 위치 변화가 각 지역의 미세먼지 발원과 장거리 이동 경향성에 영향을 미치고 있었다.

To investigate the reason for the spatial difference in PM2.5 (Particulate Matter, < 2.5 ㎛) concentration despite a similar synoptic pattern, a synoptic analysis was performed. The data used for this study were the daily average PM2.5 concentration and meteorological data observed from 2016 to 2020 in Busan and Seoul metropolitan areas. Synoptic pressure patterns associated with high PM2.5 concentration episodes (greater than 35 ㎍/㎥) were analyzed using K-means cluster analysis, based on the 900 hPa geopotential height of NCEP (National Centers for Environmental Prediction) FNL (Final analysis) data. The analysis identified three sub-groups related to high concentrations occurring only in Busan and Seoul metropolitan areas. Although the synoptic patterns of high PM2.5 concentration episodes that occur independently in Busan and Seoul metropolitan areas were similar, there was a difference in the intensity of pressure gradient and its direction, which tends to be an important factor determining the movement time of pollutants. The spatial difference in PM2.5 concentration in the Korean Peninsula is due to the difference and direction of the atmospheric pressure gradient that develops from southwest to northeast direction.

영동 지역에서는 해마다 대설로 인한 피해가 발생하고 있다. 최근 2014년 2월에는 총 누적 강설량이 192.8 cm의 기록적인 폭설이 내렸으며, 이로 인해 영동 지역에 크고 작은 재해 피해(약 171억 원) 및 인명 피해(사상자 6명)를 야기했다. 뿐만 아니라 2011년(약 230억 원)과 2013년도(약 75억 원)에도 유사한 대설현상이 발생하여 지역 주민들에게 사회·경제적 손실을 초래하였다. 이에 따라 영동 지역에 재해 피해를 유발하는 대설현상의 특징과 그 피해 규모 및 피해 종류를 분석하여 영동 지역에서 발생하는 재해 피해를 예방하는 기초 자료를 제공하고자 한다. 최근 20년(1993~2012)기간 동안에 영동 지역으로 집중적인 적설량 분포를 보이고, 재해 피해를 입힌 사례는 총 5건이며, 1996년 2월, 1998년 1월, 2005년 3월, 2008년 1월, 그리고 2011년 2월 사례 등이다. 이 사례들에 대해 영동해안지역에 해당하는 강원도, 경상남도, 경상북도, 부산광역시, 그리고 울산광역시의 재해 피해를 분석한 결과, 강원도와 경상북도 지역에서는 모든 사례에서 재해 피해를 입었으며, 재해 피해에 가장 취약한 지역임을 알 수 있다. 이렇게 재해 피해를 일으키는 각 사례의 종관 배경을 살펴보면, 공통적으로 시베리아 고기압의 확장과 남쪽 기압골 또는 저기압의 영향을 받았으며, 1996년, 1998년, 그리고 2005년 사례의 경우, 500 hPa 고도에서의 상층 기압골이 통과하면서 저기압에 동반된 경압불안정과 북쪽 한기이류의 영향으로 북동 계열의 바람이 강화되는 특징이, 2005년과 2011년 사례의 경우에는 부산 및 울진 앞바다 부근에 부저기압이 형성되어 있는 특징이 있었다.

영동지역은 복잡한 지형적인 영향으로 다른 지역에 비해 이상기상이 빈번하게 나타나고 있으며 기상재해에 의한 피해 또한 타 지역보다 많다. 그중에서도 겨울철 영동지역으로 북동풍이 유입됨에 따라 발생하는 대설 현상에 의해 재해피해가 빈번하며 재해 복구비 또한 막대하다. 따라서 대설에 의한 재해피해를 예방하고자 겨울철(12, 1, 2, 3월) 일기도를 통해 종관패턴에 따른 강설(수)량과 재해피해의 연관성에 대해 연구할 필요가 있다. 본 연구에서는 최근 20년(1993 ~ 2002년) 기간 동안 겨울철에 영동지역으로 10 mm 이상의 강설(수)이 발생한 사례를 추출하여 총 11가지 유형으로 종관 패턴을 분류하고, 분류한 유형을 토대로 소방 방재청에서 제공되는 재해연보를 통해 재해 복구비를 조사하여 종관패턴에 따른 재해피해를 알아보고자 하였다. 영동지역에 10 mm 이상의 강설(수)이 발생한 사례는 총 177회이며, 이 중 기상재해가 발생한 사례는 24회로 나타났다. 그리고 한반도 남쪽에 저기압이 위치한 상태에서 한반도를 향해 기압골을 뻗어 강설(수)이 발생한 경우인 남쪽 기압골형(6회)과 저기압 중심이 한반도를 통과하는 저기압 통과형(6회)의 경우, 다른 유형보다 재해피해가 발생한 빈도수가 더 많았으며, 특히 남쪽 기압골형의 경우, 2011년 2월 11일 사례와 2001년 1월 7일 사례에서 약 160억 원과 150억 원의 재해 복구비가 지원되었으며, 저기압 통과형의 경우, 2001년 2월 15일 사례에서 약 110억 원의 재해 복구비가 지원되었다. 따라서 남쪽 기압골형과 저기압 통과형이 나타나는 경우, 대설로 인한 재해피해에 대해 각별한 주의가 필요하다. 또한, 기상재해가 발생한 24회의 사례 중 2000년 이후에 발생한 사례가 16회로 최근 들어 기상재해가 더욱 빈번해지고 있음을 확인하였다. 향후에는 기상재해가 발생한 유형에 대해 강수량, 강수 변동 폭 등 기상 변수에서 나타나는 특징과 재해 복구비와의 관계를 분석하여 대설에 의한 재해피해를 예방할 수 있는 기초자료를 제시할 필요가 있다.

기후변화에 따라서 강수량과 강수의 강도는 지속적으로 증가하여 집중호우의 빈도가 높아질 것으로 예측되고 있으며, 이러한 집중호우에 의한 피해를 최소화하기 위해서는 강수에 대한 지속적인 관측 및 그에 대한 특성 분석이 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 집중호우 사례에 대한 종관기상상태에 따라 그 원인을 분류하고, 분류된 사례의 강수율, 수직낙하 속도, 강수입자의 크기 등에 대한 제반 특성을 분석하였다. 본 연구에서 경상남도 김해시를 대상으로 2011년 여름철 기간 동안(총 34일의 강수일) AWS와 2DVD를 이용하여 관측을 수행하였다. 집중호우 사례는 장마전선, 태풍, 기압골, 고기압 가장자리의 4가지 원인으로 분류되었다. 각 사례에 대한 대표사례일의 강수율, 빗방울 크기분포, 강수의 침강속도, 강수직경에 따른 입자의 편평도를 분석해본 결과, 강수 입자크기와 입자에 따른 수직 낙하 속도와 편평도의 변화를 알 수 있었다. 또한 각 시간대의 강수율은 평균 강수율이 아닌 수 차례의 peak를 나타내었는데 이를 10분 단위로 세분화 시켜 분석해본 결과, 시간 강수량의 강수율과 강수입자의 분포와 거의 유사하게 나타났으며, 10분 간격으로 나타나는 강수량의 편차가 크게 나타나는 것을 알 수 있었다. 이는 강수에 의한 재해는 짧은 시간에 많은 비가 내리는 것이기 때문에 기후변화에 따른 집중호우의 특성을 밝히고, 대비책을 수립하는데 기초자료를 제시해 줄 것으로 판단된다. 향후 보다 장기적인 관측을 통해 많은 사례에 대한 분석이 이루어진다면 기후변화로 인해 변화하고 있는 강수의 특성에 대해 이해할 수 있을 것이며, 향후 집중 호우 등에 의한 재해를 예방하는데 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

소방방재청에서 제공하는 2001년부터 2010년까지의 ‘재해연보’의 내용을 바탕으로 호우, 대설, 강풍에 의하여 강원도 지역에서 재해가 발생한 사례들을 추출하였고, 그 사례들을 종관 기압 패턴에 따라 분류하여 유형별 재해 피해액을 조사하여 재해 취약 지역을 밝혀내었다. 강원도 지역에서는 10년 동안에 총 32 건의 호우에 의한 재해 사례가 발생하였고, 호우에 의한 강원도 지역의 총 재해 피해액은 2조 2,514억 원으로 집계되었다. 호우에 의한 재해 사례를 종관 기압 패턴에 따라 분류하여 재해 피해액을 살펴보면, 장마 전선형 호우에 의한 재해 피해가 가장 많았고(1조 9,002억 원), 호우와 관련된 재해 취약 지역은 평창군과 인제군 지역으로 밝혀졌다. 대설에 의한 재해 사례의 경우, 재해 사례 건수는 2001년부터 2010년까지 총 8 건이었고, 대설에 의한 강원도 지역의 총 재해 피해액은 280억 원 정도로 집계되었다. 대설에 의한 재해 사례를 종관 기압 패턴에 따라 분류하여 재해 피해액을 살펴보면, 저기압 이동형 대설의 경우(196억 원 정도)가 cP 고기압 확장형 대설의 경우(41억 원 정도)보다 더 큰 재해를 일으켰음을 알 수 있다. 마지막으로 강풍에 의한 재해 사례의 경우, 10년 동안에 재해 사례 건수는 총 2건이었고, 강원 영동 해안 지역에 위치한 삼척과 강릉 지역에서 각각 1,500만 원, 6,320만 원 정도의 피해가 나타나, 강풍의 피해 지역은 강원 영동 지역으로 국한되었다.

The characteristic features of surface ozone concentration and the forecasting procedure of high ozone days have been studied. The ozone concentration was continuously measured during 3 years (1997∼1999) at air quality monitoring stations in five major cities in Korea. The diurnal variation of surface ozone concentration on high ozone days is characterized by low ozone concentration at night. The ozone concentration increases continuously after sunrise, to reach a peak at 1500∼1600 LST. Thereafter it decreases steadily to a low concentration at sunset. The diurnal and annual maximum of the surface ozone concentration at Seoul were observed in May and June, respectively. The favorable synoptic condition for the high ozone day is divided into 4 different synoptic weather patterns: a high-pressure system from the Sea of Okhotsk, the Pacific subtropical high extending westward, a moving high-pressure system covering the Korean peninsula, and a synoptic system in front of a typhoon. Most of high ozone days occur under the high pressure system in Korea.

Linacre(1968), Herljand(1956), 중산 등(1983), Chang(1970), Doorenbos et at.(1977)등이 보고한 5개의 순폭사량추정 모델로 추정한 순폭사량과 실측한 순폭사량을 비교하여 이들 모델에 대한 우리나라에서의 적용성을 검토하였으며, 또한 일사량, 기온, 증기압을 매개변수로하는 순폭사량 추정모델을 작성하여 추정정도를 검증하였다. 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 상기의 5개 모델의 parameter값을 그대로 이용하여 추정한 순폭사량은 평균편차로 0.86～1.64MJ/m2 /day, 상대평균편차로 8.75～16.64%의 큰 추정오차를 나타내었다 2. 실측 순폭사량과 기상요소들을 이용하여 이들 모델의 계수를 재추정하여, 계수추정에 이용하지 않은 독립자료를 이용하여 검증한 결과 평균편차로 0.74～0.88MJ/m2 /day, 상대평균편차로 7.99～9.52%의 오차를 나타내었다. 3, 일사량(Rs), 알베도(α ), 기온( Tk), 증기압( ea )를 매개변수로 하는 다음과 같은 순폭사량 추정모델을 작성하였다. Rn=(1- α ) Rs- ~sigma Tk4 (0.0103 Exp (0 .0731 Rs) -0.0475 (equation omitted) +0 .2478) (R2 =0.997, n=63) 4. 이 모델을 독립자료를 이용하여 검증한 결과 이 모델은 평균편차로 0.4988MJ/m2 /day, 상대평균편차로 5.38%의 오차를 나타내어, 상기의 기존모델중 가장 추정정도가 높았던 중산 등(1983)의 평균편차 0.7425 MJ/m2 /day, 상대평균편차 8.01%보다 추정오차가 적었다.적었다.