~ 위성 탑재 강우 레이더가 밝혀낸 극단적인 강우의 모습 ~

활발한 적란운은 강한 비를 내리게 한다. 종래 적란운의 높이는 비의 강도의 지표가 된다고 생각하였다. 한편 격렬한 상승기류 및 번개를 동반하지 않는 비구름이 홍수의 원인이 되는 강한 비가 내린 사례도 있으며 비구름의 높이가 높더라도 극단적으로 강한 비의 지표가 되는지는 지금까지 통계적으로 알지 못하였다.

도쿄대학 대기해양연구소 연구팀은 JAXA 강우관측미션의 수탁연구에서 비를 입체 관측할 수 있는 강우 레이더를 탑재한 열대강우관측(TRMM) 위성에 의한 장기간관측 데이터를 이용하여 남북위도 35도 내에서 단시간에 극단적으로 내리는 비의 구조의 특징을 약 300km 지역별로 조사하였다. 그 결과 가장 격렬한 상승류를 동반한 적란운 시스템에서 가장 강한 비가 내린다는 것과 지역에 의존하지 않는 보편적인 특징이라는 것을 발견하였다.

극단적인 강우와 극단적인 대류의 구조에는 명료한 차이가 나타났다. 극단적인 강우는 상대적으로 낮은 비구름에 동반된다는 것을 알았다. 또한 0도 고도보다 아래에서는 극단적인 강우의 레이더 반사강도가 지표를 향해 증대되는 반면에 극단적인 대류에서는 일정하거나 약간 감소한다. 이 특징은 육상과 비교하여 적란운의 활발도가 평균적으로 낮은 해상이라도 명확하게 나타난다. 그리고 몇 개 지역을 대상으로 비교한 결과, 이 특징은 육상, 해상, 열대, 아열대의 지역에 의존하지 않고, 보편적인 것이라는 것을 알았다. 예를 들면 적도 아프리카 및 미국 중부와 같이 다량의 싸라기눈 및 우박을 내리게 하는 상당히 격렬한 적란운이 극단 기상현상의 대표가 되는 지역에서도 가장 강한 비는 비교적 낮은 비구름에 의해 발생한 것이다.

극단적인 강우와 극단적인 대류의 강우지역이 일치하는 비율을 조사하면 열대, 아열대의 거의 모든 지역에서 30% 미만이었다. 특히 열대의 육상에서는 10% 미만이었다. 이 결과는 적란운의 높이로 비의 강도를 추정하는 관례가 극단적인 강우에는 맞지 않는다는 것을 의미한다. 또한 극단적인 강우와 극단적인 대류가 나타나기 쉬운 계절이 다르다. 예를 들면 일본 부근에서는 극단적인 강우의 월별 회수와 그 지역의 평균 강우량과 거의 동일한 시기에 피크를 나타낸 반면에 극단적인 대류의 월별 횟수는 우기가 적은 한여름에 많이 나타났다.

극단적인 강우와 극단적인 대류가 발생할 때 대기의 상태에도 큰 차이가 나타난다. 극단적인 강우는 극단적인 대류와 비교하여 대기가 상대적으로 안정하며, 대류권 전체가 습윤한 상태일 때 발생하는 것이 특징적이다. 또한 하부 대류권에서 수증기가 풍부하게 공급되고 있는 것도 특징적이다. 대기의 상태에 나타나는 차이는 각 지역에서 계절차와 비슷하며, 극단적인 강우와 극단적인 대류의 월별 수의 차이와 일치하고 있다.

위의 결과는 극단적인 강우를 일으키는 것은 ‘온화한 비’의 생성 프로세스가 중요하다는 것을 시사하고 있다. 온화한 비가 효과적으로 생성되는 것은 대기가 대류권 전체가 습윤상태이며, 구름 밑에서 0도 고도까지가 두껍고, 상승기류가 비교적 약한 것이 필요하다. 극단적인 강우와 관련된 대기상태는 이러한 조건을 만족하고 있다. 그리고 극단적인 강우에 나타나는 레이더 반사강도가 지표를 향해 증대하는 특징은 강수 입자가 낙하 중에 충돌하면서 성장하는 것을 반영한 것으로 온화한 비의 특징과도 일치한다.

그림 1. 극단적인 강우 이벤트와 극단적인 대류 이벤트의 개념도
그림 2. 지역별 극단적인 강우 이벤트 및 극단적인 대류 이벤트의 구조 차이
그림 3. 열대, 아열대 각 지역에서 극단적인 강우와 극단적인 대류의 일치도

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 3월 5일]