기상관측

기상관측(氣象觀測, meteorological observation)은 대기의 상태를 알기 위하여 기압, 기온, 습도 따위의 기상 요소를 관찰하고 측정하는 일을 말한다.

개요

기상관측은 대기 중의 기온, 기압 등의 기상 요소를 측정하고 강수, 구름 등 기상현상을 관측하는 것을 말한다. 기상관측이라고 하면 일반적으로 지구 내에서의 관측을 뜻한다. 대기는 그 넓이나 높이가 방대하므로 여러 장소에서의 관측이 필요하다. 이에, 높이에 따라 지면·고층·초고층 기상관측으로, 장소에 따라 지상·해상·산악 기상관측 등으로 나뉜다. 또한, 특수한 목적을 위한 관측으로써 농업·항공·수문 기상관측 등이 있다.

농경을 위주로 한 전근대에 기상현상은 농업과 직결된 중요한 의미를 지녔다. 왕들은 혜성(彗星)이나 일식(日蝕) 등과 같은 천문현상을 자신의 정치운영과 관련하여 생각하는 한편, 가뭄·천둥·우박 등 순조롭지 않은 기상현상 역시 자신의 부덕의 소치로 여기며 항상 조심하고 반성하는 자세를 가졌다. 이처럼 기상현상은 천문현상과 더불어 정치적·사회경제적으로 매우 중요한 관측 대상이었으므로 그것을 정확히 관측하려는 노력이 일찍부터 있었다. 특히 조선 세종(世宗) 때에 접어들어서는 고려말 조선 초의 농업 생산력 향상을 토대로 조세 정책을 민본주의(民本主義)의 바탕 위에서 합리적으로 운영하려는 노력이 측우기(測雨器)를 비롯한 각종 기상관측기기들을 만들어내었다.

측우기의 경우 지금 전하는 것은 조선 후기의 것이지만, 세계 각국이 채택하고 있는 평균적인 규격과 일치하는 높은 과학 수준의 산물이었다. 이와 함께 조선시대에는 홍수의 피해를 줄이기 위해 하천의 수위를 재려는 수표(水標)도 제작되었고, 바람의 세기와 방향을 측정하기 위해 풍기대(風旗臺)도 만들어졌다.

특징

기상관측은 기압, 습도, 풍속 등을 측정하여 대기의 상태를 파악하며 구름, 안개, 비와 같은 여러 가지 기상현상을 관측하는 일을 통틀어 이르는 말이다. 기상관측은 다른 자연현상의 관측과 공통점이 많으나, 특히 기상관측으로서의 특징을 들어 보면 다음과 같다.

일기도를 보면 대기 중의 현상은 공간적인 넓이가 있음을 알 수 있다. 따라서, 그 실태를 명백히 파악하기 위해서는 많은 지점의 관측 때문에 그 분포를 파악해야 한다. 이 때문에 여러 곳에서의 관측의 비교가 중요한데, 그 비교를 위해서는 각지에서 통일된 규격에 의한 관측이 행해져야 한다. 각종 기상관측기가 처음으로 발명되던 당시에는 눈금 등이 규격화되어 있지 않아서 각지의 관측을 비교하는 데에 많은 시간이 소요되었다.

규격이 통일된 관측을 각지에서 실시하기 위해서는 조직이 필요하므로, 모든 나라의 정규 기상관측은 국가기관에서 실시하고 있다. 또 이들 국가조직은 국제적인 연합기관인 세계기상기구(WMO:World Meteor- ological Organization)를 통해 기상관측의 자료를 얻는다. 북반구 일기도 등 광역(廣域)의 일기도 작성을 위해 서로 교환되는 기상관측 자료는 전부 국제적으로 정해진 일정한 규격에 의해서 관측된 것들이다.

물리학에서의 측정과 다른 것은 같은 조건을 만들어서 관측을 되풀이할 수 없는 점이다. 물리의 경우도 물론 엄밀한 의미의 재현은 안 되지만 한 번의 측정이 행해진 시각이 기상관측에서와같이 절대적 의미가 있지는 않다. 깊이나 온도 등의 물리측정에서는 측정이 행해진 실험실이 있는 장소는 거의 문제가 되지 않지만, 기상관측에서는 언제 어디서의 관측인가를 명확히 해두는 것이 그 최소조건이 된다.

지형이나 지질 또는 해상 등의 지학적 현상과 비교하여 기상은 공간적으로나 시간상으로 변화속도가 크다. 따라서 한 번의 기상관측이 지니는 대표성은 다른 현상보다 월등히 작다. 한반도 전 국토의 어느 지역(예를 들면, 중부지방) 날씨가 문제 될 때 1장의 일기도가 가지는 대표성은 길게 보아서 3시간 정도이다. 따라서 일기도는 3시간마다 하루에 8회 만들어지고 있으나, 다른 지학적 현상에서 이처럼 많은 그림에 의한 표현해야 하는 것은 없다. 이러한 이유로 인해 일기도의 소재가 되는 기상관측은 상당히 짧은 시간 간격으로 행해지지 않으면 안 된다.

역사

날씨나 재해 등에 관한 관측은 기원전부터 이루어졌다. 기원전 6세기에 그리스에서 풍향의 관측이 이루어졌다고 하며, 기원전 4세기에는 인도에서 우량의 관측이 이루어졌다고 전해진다. 관측 기구를 사용한 정량적 관측은 1442년 조선에서 세종이 측우기와 수표를 만들어 관측하면서 시작되었다. 1873년에는 제1회 국제기상회의에서 기상관측의 통일된 규격이 논의되어 그 이후부터 실시되었고, 제2차 세계대전 이후부터 기상관측이 좀 더 조직화되었다.

항공 기상관측

항공 기상관측(航空氣象觀測)은 공항 등의 장소에서 항공기의 안전을 위하여 관련된 기상 요소들을 관측하는 것을 말한다. 항공 기상 관측에서는 주로 다음과 같은 기상 요소들을 관측을 한다.

• 하늘상태 : 하늘이 구름이나 안개로 인해 어느 정도 덮여 있는가를 나타냄
• 실링 : 운량이 6 이상인 구름의 높이
• 우시정(優視程) : 사방을 보았을 때 적어도 반의 구역을 볼 수 있는 시정
• 고도계 수정치 : 항공기의 고도계는 표준 대기를 기준으로 한 기압계이므로 실제의 대기와의 차가 생기게 될 때 이것을 수정하는 것

수문 기상관측

수문 기상관측(水文氣象觀測)은 대기 중의 물의 수지(收支), 즉 비나 눈이 내리는 양 및 지표면으로부터의 증발산량(蒸發散量)을 관측한다. 댐의 집수역(集水域)에 쌓인 적설량을 측정하여 눈 녹은 물을 효율적으로 발전에 이용하도록 하며, 집중호우로 인한 홍수를 미리 알아서 대비하고 하천 제방의 높이를 결정하는 등 실용상 중요한 관측이다. 댐의 집수역은 주로 지형이 복잡한 산악지방에 있으므로 우량(雨量) 관측은 3개월간 할 수 있는 자동우량계와 우량 로봇을 이용한다. 빗물이 우량 로봇(직경 14cm의 집수부)에 들어가면 로봇 집 속에 있는 전도형(顚倒型) 우량승을 동작시키고 모스의 숫자 부호 발생 원통을 회전시켜 1시간마다 자동 스위치가 들어가는 초단파 송신기에 의해 우량을 발신한다. 눈의 경우 적설의 총량을 알기 위해서는 여러 지점의 적설의 깊이와 밀도를 관측한다. 이것을 설량조사(雪量調査)라 한다. 보통은 채설기(採雪器)를 이용하여 설량을 측정한다. 채설기는 직경이 30cm~50cm인 관이며 앞끝에 강철의 연모가 붙어 있다. 이것을 적설 속에 수직으로 넣고 끝이 지면에 달하기까지 돌리면서 내린다. 그리고 다시 뽑아서 관속에 든 눈의 무게를 측정하여 적설의 밀도를 산출한다.

기상관측기

기상관측기(氣象觀測器)는 기상관측을 위한 기구이다. 무선공학 등의 발달에 따라 새로운 관측장치가 만들어져 직접 인간이 관측할 수 없는 구름이나 상공의 대기 상태를 관측할 수 있게 되었다. 그 중 중요한 것은 기상 레이더, 레이윈존데, 기상 위성 등이다.

기상관측소

기상관측소(氣象觀測所, meteorological station)는 일정한 공간과 시간 간격으로, 기상요소를 관측하는 장소이다. 기상현상은 시공간적으로 다양한 규모가 있기 때문에, 전세계의 기상요소를 일정한 시간마다 균일한 공간해상도로 관측하는 것이 필요하다. 세계기상기구(WMO)에서는 온도계, 습도계, 강우계, 기상레이더 등의 관측기기의 특성을 이용하여 기상요소가 정확하게 관측될 수 있도록, 기상관측소에 관한 기준을 협의한다. 기상관측의 일관성을 유지하기 위해, 기상관측소가 설치된 이후에는 이전하거나 철거하기 어렵다.

종류

관측하는 지역에 따라 지상관측소, 고층대기관측소, 해양관측소, 항공관측소, 이동식 관측소로 나눌 수 있다. 지상관측소는 가장 일반적인 관측소로, 노장에 백엽상, 강우계, 지온계(地溫計), 풍향풍속계, 최저초상온도계(Grass minimum thermometer) 등을 운영한다. 고층대기관측소는 레윈존데, 연직바람관측장비, 라디오미터를 운영하며, 해양관측소는 해양기상부이, 파고부이, 등표기상관측장비, 선박기상관측장비, 연안방재관측장비, 파랑계를 운영한다. 이동식 관측소는 기상관측을 수행하는 항공기, 선박, 버스, 드론 등으로 다양하다. 관측자의 유무에 따라서는 유인관측소와 무인관측소로 나눌 수도 있는데, 자동기상관측소(AWS)를 이용하여 무인관측소를 확대하는 것이 세계적인 흐름이다. 넓은 범위에서는 기상위성, 기후관측소, 농업기상관측소를 포함하기도 한다.

운영

전 세계의 관측소는 서로 다른 지점번호를 가지고 있으며, 세계시(UTC)를 기준으로 정해진 시간에 관측을 수행하고, 관측자료를 전송한다. 주변 지역의 기상현상을 대표할 수 있는 장소에 설치하기 때문에, 관측하고자 하는 기상요소에 따라 시공간적 해상도가 다르다. 변화가 적은 기압과 상층 풍향풍속의 관측은 '12시간 간격, 100km 간격'을 가지고 있어도 충분하지만, 강수량을 관측하는 관측소는 '10분, 10km' 정도의 간격이 적당하기 때문에, 기상관측소마다 관측시간에 따라 관측하는 기상요소가 다를 수 있다. 여러 관측기기를 사용하는 경우에는 서로 다른 관측에 영향을 주지 않도록 관측기기 간에 거리를 두고 설치한다. 모든 기상관측소는 관측기기가 정확한 관측을 수행하는지, 계획에 맞게 자료 전송이 이루어지는지를 정기적으로 관리할 수 있는 전문가가 필요하다.

한국의 기상관측소

현대적인 의미의 기상관측소는 1904년 인천에서 운영되기 시작하였으며, 2017년 기준 588개의 지상기상관측망과 15개의 고층기상관측망이 운영되고 있다. 지상관측의 대부분은 무인관측으로 수행되고 있으며, 기상요소 관측기기의 성능 개선 및 개발 시험을 위해, 충북 추풍령, 전남 보성, 전북 고창에 표준기상관측소를 운영하고, 기상레이더, 낙뢰관측장비, 지진관측장비, 기상관측선 '기상1호' 등을 운영한다.

참고자료

• 〈기상관측〉, 《네이버 국어사전》
• 〈기상관측〉, 《한국 미의 재발견 - 과학문화》
• 〈기상 관측〉, 《위키백과》
• 〈기상관측〉, 《두산백과》
• 〈기상관측소〉, 《두산백과》

같이 보기

• 기상
• 관측
• 관찰
• 측정
• 지구
• 날씨
• 일기도
• 기상현상
• 천문현상
• 세계기상기구

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