산의 역할
산은 인간에게 있어 많은 영향을 줍니다. 등산. 산림욕 등 다양한 즐거움을 주기도 하고 물의 발원지로써 수자원을 제공하기도 합니다. 또한 자연적으로 다양한 동물들이 살 수 있는 환경 과 나무들이 많아 가파른 지형에 비해 산사태가 안 일어나게 되어 우리에게 안전한 주거지를 제공하기도 합니다. 우리나라는 삼면이 바다이기도 하지만 수많은 산간 지형으로 이루어져 있기에 이 산이 주는 영향이 매우 큽니다. 실제로 기상에서도 산에서는 많은 영향을 주고 있습니다. 본 글에서는 산이 기상에 있어 어떤 영향을 주는지에 관해 설명하겠습니다.
기상에서 산의 영향
먼저 산은 공기의 상승을 초래합니다. 평평한 땅위를 움직이던 바람이 산을 만났다고 생각해 봅시다. 바람은 옆으로 돌아가는 방법도 있겠지만 산을 어쩔 수 없이 넘어가야 하기도 합니다. 그렇게 되면 공기가 위로 상승하면서 압력이 다소 감소하게 되고 공기가 차가워지며 구름이 만들어지기도 합니다. 이런 현상으로 인해 바람이 불어오는 방향에서 산이 높게 자리 잡고 있으면 비가 자주 내리는 등의 일도 일어나기도 합니다. 대표적인 예로 태백산맥의 오른쪽에 있는 강릉이 눈이 많이 오는 것이 있습니다. 또한 산을 넘으며 공기가 다시 하강하게 되는데 이러한 압력과 온도가 지속적으로 변화하며 일종의 파동을 만들기도 합니다. 이런 파동은 산악파라고 불리며 산의 규모와 형태에 따라 비행기가 날아다니는 상층부까지도 영향을 끼치기도 합니다. 그렇기에 이러한 산악파를 예측하는 것은 기상뿐만 아니라 항공기 안전에도 중요한 역할을 끼치기에 중요하다고 할 수 있습니다.
산악파의 예측
산악파를 예측하는 방법은 앞서 소개해 드린 방법들처럼 모델링을 이용하는 방법이 있습니다. 예측이 어떻게 이루어지는지에 관해 설명하겠습니다. 먼저, 산의 지형을 수집합니다. 산의 지 형에 대해 높이. 형태, 기울기, 표면 등을 조사하여야 하는데 높은 해상도는 기상 모델링을 함에 있어 정확성을 올리는데 중요한 역할을 수행합니다. 만약 해상도가 100m라고 한다면 100미터 사이에 생겨버린 골에 대해서는 파악이 안되어 정확한 모델링이 되지 않을 수 있습니다. 실제로 기상 모델을 지형의 해상도에 맞추지 않더라도 후처리 등으로 영향을 넣을 수 있기에 고해상도의 지리 정보는 매우 중요합니다. 이후 대기 모델을 적용하는데 특별하게 동적인 영향과 열역학적인 영향을 고려해야 합니다. 산을 올라가며 격하게 바람이 변화하기에 압력과 풍속에 대한 동적인 모델링과 수증기의 변화에 따른 온도와 습도의 열역학적인 모델링이 잘 이루어져야 합니다. 이러한 고려를 위해서는 알맞은 방정식을 고르는 것이 중요하다고 할 수 있습니다. 이런 모델이 준비가 되면 실제로 데이터를 대입하여 모델링을 진행하는데 수평 격자와 수직 격자를 지형의 변화를 잘 모사할 수 있게 잡아주어야 합니다. 보통 산악파에 대한 정밀 모사를 하고자 하는 경우에는 일반적인 대기 모델에 비해 높은 해상도를 요구하며 지형에 의해 발생하는 바람의 형태는 규모가 작아 지역적이고 짧은 시간 동안만 관찰할 수 있기 때문에 시간적인 해상도도 높은 것이 유리할 가능성이 높습니다. 이 과정에서 산의 지형 과 대기의 상호작용이 잘 될 수 있게 이어줘야 합니다. 검증에 있어서 대기 모델링에 있어 지 형의 효과가 잘 들어가는지, 아니면 대기 내에서의 흐름을 너무 크게 고려하는지 등을 확인하면서 모델의 상숫값과 격자를 잘 나누어주며 여러 해상도로 실험을 진행해 보아야 합니다. 주로 해당의 검증에는 실측 데이터가 활용됩니다.
산악파 모델링의 활용
산악파 모델링은 실제로 다양한 분야에서 사용되고 있습니다. 몇 가지 예를 들자면 먼저, 항공 안전에 관해 영향을 줍니다. 산악파는 항공기 운항에 큰 영향을 주는데 산악파가 거세지면 이에 대한 경고를 바탕으로 항공지 조종사들이 항로를 변경하여 더 안전한 항공 운항을 만들 수 있습니다. 풍력 발전소를 짓는데 있어, 바람이 얼마나 부는지 예측하는지도 중요합니다. 주로 산이 있는 지역에 풍력발전소가 생기는데 산악파 모델링은 후보 지역들의 바람량을 고려하여 알맞은 풍력발전소의 위치와 각 풍력발전기의 방향 등의 효율적인 운영에 관해 도움을 줄 수 있습니다. 이외에도 산이 얼마나 대기 오염물질의 방지에 영향을 주는지 알 수 있습니다. 태백산맥의 왼쪽에는 황사나 여러 대기 오염 물질이 쌓여 높은 농도가 지속될 수 있는데 이는 편서풍에 대해 산에 막혀 오염물질들이 이동하지 못하며 생기는 현상이기도 합니다. 이렇듯 산악파 모델링을 통한 예측은 우리의 삶에 밀접한 영향을 줍니다.