2021년 예보관 과정 훈련보고서

지역특성을 고려한 예보 기술 연구

- 김포국제공항 안개 특성 연구 -

소속: 기상청

교번: 13번

성명: 김미애

2021. 9.

I. 표 목록 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․	1
II 그림 목록․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․	2
III. 서 론․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․	4
1. 항공기상과 항공기 비정상 운항․․․․․․․․․․․․․․․	4
2. 시정 및 저시정․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․	5
3. 안개․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․	6
IV. 자료 및 분석방법․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․	11
1. 연구배경 및 목적․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․	11
2. 대상지역․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․	13
3. 자료 및 분석방법 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․	14
V. 안개발생 통계 및 기상 특성․․․․․․․․․․․․․․․․	17
1. 김포공항 안개발생일 분석․․․․․․․․․․․․․․․․․	17
2. 안개발생시 기상특성․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․	24
3. 사례분석․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․	33
VI.. 결론 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․	50
참고문헌 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․	52

< 목 차 >

표 목록

표1. 공항별 저시정 기준

표2. 항공보고에 대한 수식어

표3. 김포국제공항 활주로

표4. 월별 안개 지속 시간(분) 평균(2011~2020년)

표5. 안개 발생일 월별 일교차 평균(2011~2020년)

표6. 김포공항 관측표(2020.10.19.~2020.10.20.)

표7. 김포공항 경보발표(2020.10.19.~2020.10.20.)

표8. 풍속 5kt 안개 관측일(2010년~2020년)

표9. 김포공항 관측표(2018.03.25.~2018.03.26.)

표10. 김포공항 경보발표(2018.03.25.~2018.03.26.)

그림 목록

그림1. 김포국제공항 지연(좌)과 결항(우) 기상원인별 비율(강인숙, 2012)

그림2. 안개 발생일 사진(김포국제공항, 2020. 11. 14.)

그림3. 안개의 발생원리와 조건에 따른 분류

그림4. 단열선도(좌: 일반대기구조, 우: 역전층발생)

그림5. 복사안개 모식도(좌)와 사진(우)

그림6. 이류안개 모식도(좌)와 사진(우)

그림7. 활승안개 모식도(좌)와 사진(우)

그림8. 전선안개 모식도(좌)와 사진(우)

그림9. 김안개(증기안개) 모식도(좌)와 사진(우)

그림10. 김포공항 지형도

그림11. 김포국제공항 관측장비 설치 현황

그림12. 연도별 안개 발생일(2011~2020)

그림13. 연도별 시정 600m미만 안개 발생일(2011~2020)

그림14. 계절별 안개발생 비율(2011~2020년)

그림15. 계절별 시정 600m미만 안개 발생 비율(2011~2020년)

그림16. 월별 안개 발생일(2011~2020년)

그림17. 월별 안개 발생일 대비 저시정(안개) 발생일 비율(2011~2020년)

그림18. 안개 지속시간 비율(2011~2020년)

그림19. 연도별 안개 지속시간 비율(2011~2020년)

그림20. 월별 안개 지속 시간(분) 분포(2011~2020년)

그림21. 시간별 안개 발생시각(2011~2020년)

그림22. 시간별 안개 소산시각(2011~2020년)

그림23. 안개 지속 시간별 안개 발생시각(2011~2020년)

그림24. 안개 지속 시간별 안개 소산시각(2011~2020년)

그림25. 안개 관측전 풍속 분포(2011~2020년)

그림26. 안개 관측전 14방향 월별 풍속분포(2011~2020년)

그림27. 안개 관측전 32방향 월별 풍속분포(2011~2020년)

그림28. 안개 관측 시 풍속분포(2011~2020년)

그림29. 안개 관측시 14방향 월별 풍속분포(2011~2020년)

그림30. 안개 관측시 32방향 월별 풍속분포(2011~2020년)

그림31. 안개 발생일 풍향분포(2011~2020년)(좌:14방항, 우:32방향)

그림32. 안개 발생일 습수 발생 비율(2011~2020년)

그림33. 안개 발생일 상대습도 발생 비율(2011~2020년)

그림34. 안개 발생일 일교차(2011~2020년)

그림35. 안개 발생일 월별 일교차 분포(2011~2020년)

그림36. 안개 발생 전일 15시 상대습도와 일교차 비교(2011~2020년)

그림37. 안개발생일 최저기온와 15시 습구온도, 이슬점온도 비교(2011~2020년)

그림38. 안개 전일 새벽 시정분포도(2011~2020년)

그림39. 안개 발생 전일 기상현상 비율(2011~2020년)

그림40. 안개 발생일 지상 및 하층 일기도

그림42. 김포공항 시계열 자료(2020.10.19.~2020.10.20.)

그림43. 김포공항 AMDAR자료(2020.10.19.~2020.10.20.)

그림44. 김포공항 시정예상장(예측시간: 2020.10.20. 06시)

그림45. 김포공항 지역특화 안개가이던스(예측시간: 2020.10.20. 06시)

그림46. 지상일기도와 위성(안개)영상(2018.03.25.~2018.03.26.)

그림47. 시정분포도(2018.03.25.~2018.03.26.)

그림48. 백령도 단열선도(2018.03.24. 21KST, 2018.03.25. 09KST)

그림49. 김포공항 관측 시계열자료 (2018.03.24. ~ 2018.03.26.)

그림50. 김포공항 시정예상장(예측시간: 2018.03.26. 06시)

그림51. 김포공항 지역특화 안개가이던스(예측시간: 2020.10.20. 06시)

제1장 서     론

제1절 항공기상과 항공기 비정상 운항

항공기상(Aeronautical Weather)이란 공항, 공역, 항공로 등에서 비행에 영향을 미치는 전반적인 기상현상(상태)을 의미한다. 항공기상청은 국제민간항공기구(ICAO)에서 정한 표준과 권고사항에 따라 항공기상관측을 실시하고, 항공기상예보 및 경보를 발표한다.

비행에 영향을 주는 위험기상으로는 안개, 착빙, 뇌우, 난류 등이 있으며 이 중 안개는 선행시간을 두고 정확하게 예측되지 못하였을 경우 항공기의 회항이나 계기착륙 등에 의해 승객의 안전 및 경제적 손실, 군작전 등에 지장을 초래하기도 한다.(김지영, 2000)

국내에선 2013년 11월 16일 김포국제공항을 출발하여 잠실으로 향하는 헬리콥터가 안개로 인한 시정장애로 삼성동 아파트 건물과 충돌 및 추락하여 2명의 사망자가 발생한 사건이 있었다.

김포국제공항의 항공기 비정상 운항(지연, 결항)의 원인을 살펴보면, 10년 평균(2001~2010년) 기상현상으로 인한 지연은 월평균 19.1회이며, 원인별로는 안개가 월평균 13회(67.9%)로 가장 높은 비율을 차지하였다. 특히 10월, 11월에 안개에 의한 월평균 지연일수가 각각 40회, 36.6회 가장 많이 발생하였다. 기상현상으로 인한 결항은 월평균 26.5회이며, 안개가 13.4회(51.7%)로 가장 높은 비중을 차지하였고, 1월, 2월과 10월, 11월에 30여회의 결항을 유발하였다.

[그림1] 김포국제공항 지연(좌)과 결항(우) 기상원인별 비율(강인숙, 2012)

제2절 시정 및 저시정

1. 시정(visibility, VIS)

기상학에서 시정은 대기의 혼탁정도를 나타내는 기상요소로서 지표면에서 정상적인 시력을 가진 사람이 특정한 물체를 보고 식별할 수 있는 최대거리를 말한다. 목표의 식별이란 목표의 모양과 윤곽까지고 식별하는 것을 말하며 항공기상관측에서 사용되는 시정은 다음과 같다.

1) 우세시정(Prevailing Visibility): 공항 지면의 절반을 차지하는 시정이다. 시정이 방향에 따라 다른 경우, 각 시정에 해당하는 범위의 각도를 시정이 큰 쪽에서부터 순차로 합쳐서 그 합이 180도 이상에 달하는 값을 우세시정이라 하며, 항공기상의 관측에서는 우세시정을 기준으로 시정 관측을 실시한다.

2) 최단시정(minimum distance visibility): 방향에 따라서 시정이 다를 때, 그 중 가장 짧은 시정을 말한다. 우세시정의 50%보다 적고 5000m보다 적을 때 또는 1500m 보다 작을 때, 최단시정을 관측하여 보고한다.

2. 저시정

공항에서 저시정이란 시정이 당해공항의 기상관서, 항공교통업무기간 및 운항자간의 협의에 의해 기준치 이하에 도달하는 경우를 말하며, 각 공항별로 차이가 있다. 당해공항의 기상관서는 시정이 저시정 기준치 이하에 도달하거나 예상이 될 때 저시정 경보를 발표한다. 공항별 저시정 기준은 다음과 같다.

공항명	인천	김포	제주	울산	무안	여수	양양
제한치(m)	400	600	800	1,600	800	800	800

[표1] 공항별 저시정 기준

제3절 안개

1. 안개의 정의 및 특성

[그림2] 안개 발생일 사진(김포국제공항, 2020. 11. 14.)

시정 저하를 나타내는 현상으로는 안개, 박무, 연무, 화산재 등 여러가지가 있다. 공항에서 저시정을 유발하는 주된 요인은 안개이며, 안개는 눈, 비, 우박, 서리 등과 같이 대기의 수상에 의해 수평시정이 1km미만으로 나타나는 현상으로 정의된다.(WMO, 1966) 안개 속에서는 통상 상대습도가 100%에 달하며, 안개가 낮고 연직 방향으로 엷어서 하늘이 들여다보이는 것을 낮은 안개라 하고, 사람이 서 있을 때는 눈높이에서 1km 이상의 먼 곳까지 확실히 보이지만 지표면 가까이 낮게 깔려있는 안개를 얕은 안개 또는 땅 안개라고 한다.(김광식, 1994, 기상학사전)

안개는 미규모, 중규모의 공간적 구조와 1시간 단위의 시간규모를 가지며, 복잡한 운동학적, 미세물리학적 과정에 따라 형성과 발달이 결정되므로(Gao et al. 2007) 예측하기가 매우 어렵다. 안개 형성에 영향을 미치는 요인으로는 기온, 해수면온도, 습도, 기압배치, 대기상태, 풍향, 풍속 등 여러 기상요소들과 관련되어 있으며, 이러한 기상요소 분포 특성은 지형과 계절 등에 따라서도 다르게 나타난다.

안개는 발생하는 원리에 따라 냉각안개와 증발안개로 분류할 수 있다. 냉각안개는 대기의 온도가 이슬점온도로 냉각되며 수증기가 포화, 응결되며 발생한다. 증발안개의 경우 대기에 수증기가 공급되어 포화되며 발생한다. 또한 안개는 발생하는 조건에 따라 다양하게 분류할 수 있는데, 기상청의 안개 분류 기준에 따르면 복사안개, 이류안개, 활승안개, 전선안개, 증기안개로 분류할 수 있다.(손에 잡히는 예보기술)

[그림3] 안개의 발생원리와 조건에 따른 분류

안개의 종류별 특징은 다음과 같다.

1) 복사안개(Radiation Fog)

복사안개는 지표면의 복사냉각으로 접촉된 대기의 기온이 하강하면서 대기 중 수증기가 포화, 응결되며 발생한다. 우리나라 내륙에서 가장 빈번하게 발생하는 안개이며, 지역별로 시정 차이가 매우 크다. 주로 가을철에 발생빈도가 높으며, 고기압권에서 바람이 약하고 지상에서 925hpa부근(혹은 그 이상 고도)까지 역전층이 형성될 경우 발생한다. 역전층이란 대기의 고도가 높아질수록 온도가 낮아져야 하는데, 반대로 온도가 올라가며 공기의 흐름이 원활하지 않게 되는 현상이다. 복사안개는 보통 기온이 가장 낮게 떨어지는 새벽과 아침사이에 대기가 식으며(냉각되며) 발생하고, 일출 후 2~3시간까지 지속된다. 차가운 공기는 밀도가 커서 분지에 모이기 때문에 지형적으로 산간의 분지에서 발생하기 쉽다.

	역전층

[그림4] 단열선도(좌: 일반대기구조, 우: 역전층발생)

복사안개 형성에 유리한 요소는 다음과 같다. 1) 구름이 없는 맑은 하늘 또는 얇은 고층운이 존재하는 대기 2) 대기 중 가장 낮은 100m 정도의 습윤 공기 또는 습윤한 지면 3) 정온(calm)하지 않은 상태의 약한 지표 바람이다.

복사안개는 바람이 정온 상태일 때는 안개층이 매우 얇으며, 풍속이 5kt정도의 약한 바람이 불 때, 공기가 약하게 혼합되며 더 두터운 냉각층이 퍼지며 안개층이 두꺼워지는 경향이 있다. 또한 강한 바람이 불 경우에는 안개를 소산시키거나 혼합층 상부에 형성된 두꺼운 층운의 공기를 혼합시킨다.

[그림5] 복사안개 모식도(좌)와 사진(우)

2) 이류안개(Advection Fog)

이류라는 것은 공기덩이가 수평으로 이동하는 것을 뜻하며, 이류안개는 차가운 해수면이나 지면 위로 고온다습한 공기가 이류하여 접촉면이 포화, 응결되어 발생한다. 복사안개와 마찬가지로 기온 역전층이 형성되며 발생하고 안개의 범위가 넓고 지속시간이 긴 특징이 있다. 이류안개의 대표적인 현상은 해무(바다안개)이며, 우리나라 주변에서 발생하는 해무는 주로 해수면 온도보다 기온이 높은 4~10월 사이 나타나며, 남서기류가 강화되는 5~7월에 집중된다. 해무는 복사무와 달리 낮에도 발생하며, 완전히 맑은 날보다는 남풍이 부는 구름(주로 층운, st)이 낀 날에 발생빈도가 더 높다(원덕진 등 2000) 특히 서해안은 조석간만의 차이가 커서 연안지역의 해수면 온도가 낮기 때문에(새벽과 아침시간) 기온과 노점온도의 차이가 더욱 커져 안개발생과 해무의 유입이 많을 수 있다(김문옥 1998).

[그림6] 이류안개 모식도(좌)와 사진(우)

3) 활승안개(Upslope Fog)

활승안개는 습윤한 공기가 지형이나, 성질이 다른 기단을 따라 상승하면서 공기가 팽창, 냉각되어 포화, 응결되면서 발생한다. 상승하는 공기가 외부공기와 열을 주거나 받지 않고 상승한다. 단지 기압의 감소에 따라 공기가 팽창을 하여 냉각되므로, 단열과정에 의해 생성된다. 주로 산에서 발생하기 때문에 산안개라고 불리며, 평지에서는 주로 층운으로 관측된다. .강한 바람은 안개를 낮은 층운으로 끌어올리는 경향이 있어, 풍속이 5~15kts인 바람이 불 때, 활승안개 형성에 가장 좋다. 활승안개는 복사안개와 달리 흐린 하늘에서도 형성될 수 있고, 주로 풍상층에서 많이 발생하고, 풍하층에서 다소 덜하다.

[그림7] 활승안개 모식도(좌)와 사진(우)

4) 전선안개(Frontal Fog)

전선안개는 전선으로 인하여 발생하는 안개를 총칭하며, 3가지로 나눌 수 있다. 첫 번째로는 온난전선에 의한 안개로, 상층에서 따뜻한 공기에서 내리는 비가 차가운 지면에 떨어지면서 증발과정을 통해 포화되며 발생한다. 온난전선 전방의 찬 공기가 안정하고 바람이 약할 경우, 주로 대기의 온도 구조에 큰 변화가 나타나지 않은 이슬비 형태의 약한 비가 내리는 경우 안개 가능성은 증가한다. 두 번째로는 지상의 전선을 따라 성질이 다른 2개의 공기 덩어리가 혼합되어 생긴다. 세 번째로는 전선 통과 후 강수로 인해 습해진 지표 위에 복사냉각이 일어나며 생긴다.

[그림8] 전선안개 모식도(좌)와 사진(우)

5) 김안개(증기안개)(Steam Fog)

이류안개와 반대로 매우 차가운 공기가 상대적으로 따뜻한 물을 가로질러 이동할 때 발생하는 안개이다. 충분한 습기가 수면에서 포화에 이르까지 증발한다. 상승하는 수증기가 차가운 공기와 만날 때 즉시 재응결되고, 하부로는 데워진 공기와 더불어 상승한다. 공기가 불안정해지기 때문에 안개는 줄무늬 모양과 비슷한 필라멘트나 연기처럼 보여 김안개라고도 한다. 주로 추운 가을 아침의 호수와 개울에서, 또는 겨울에는 차가운 기단이 대륙과 얼음선반 밖으로 이동하는 동안 바다 위에서 관찰된다. 김안개는 종종 매우 옅게 끼는데 이는 증기가 올라오면서 불포화 공기 위에서 재증발이 되기 때문이다.

[그림9] 김안개(증기안개) 모식도(좌)와 사진(우)

2. 안개의 관측

공항에서 안개 관측은 수평시정이 1km 미만인 FG(Fog) 뿐만 아니라 상태에 따라서 MIFG, BCFG, PRFG, VCFG로 나뉜다. 항공기상에서 이렇게 안개 관측이 세분화되어 있는 것은 안개가 항공기 운항에 있어서 중요한 요소임을 나타낸다.

수식어	설명
MI(Shallow)	수평시정거리가 1000m 이상이지만, 지면으로부터 2m(관측자의 눈높이)까지 1000m 미만인 시정 층이 있는 안개
BC(Patches)	공항에 안개가 산재하고 있을 경우
PR(Partial)	공항의 상당한 부분에 안개가 덮여 있는 반면, 나머지 부분은 안개가 없을 경우
VC(Vicinity)	인접이란 공항표점(ARP:Aerodrome Reference Point)으로부터 8~16km사이를 뜻하며, 공항 인접 부근에 안개가 존재할 경우

[표2] 항공보고에 대한 수식어

제2장 자료 및 분석방법

제1절 연구 배경 및 목적

김포공항의 항공기 비정상 운항의 주된 기상요인은 안개이며 이에 따라 김포공항 안개에 대한 연구는 지속적으로 수행되었다.

1988년 김포공항의 안개예보에 관한 연구를 통해 김포공항 안개와 관련된 기압계 유형을 7가지(대륙성 고기압형, 오호츠크해 고기압형, 북태평양 고기압형, 동서 고압대형, 마상형, 저압대형)로 분류하였다.

2007년 이를 보완하여 김포공항의 안개 발생을 고기압권, 안장부형, 저압부형, 기압골전면 또는 후면에서 발생하는 유형으로 분류하여 분석하였다.(노경숙, 박윤희, 2007) 연구 결과에 따르면 고기압권에서 발생하는 안개는 850hPa 온도장에서 약한 난기이류가 나타나며 새벽 김포공항에 접지역전이 나타나는 특징이 있으며, 안장부형은 낮 동안 해무가 나타나며 새벽에 복사냉각이 최대화되는 시점에 안개로 이어진다. 저압부형은 저녁 이후부터 북서쪽 골의 끝자락이 점차 접근하며 차차 습해지다 새벽 복사냉각의 영향을 받게 되고, 기압골 전면 또는 후면에서 발생하는 유형은 낮동안 비가 내리며 지면이 습한 가운데 복사냉각의 효과로 인해 안개가 발생하는 경우로 김포공항의 주된 안개 원인은 복사냉각으로 나타난다.

실제로 김포공항의 안개 발생원인을 분류해보면 최근 5년(2014~2018) 동안, 총 88건의 안개가 발생하였으며, 발생 원인별 분류하면, 복사안개류가 73%, 이류안개(서해안 해무)가 19%로 복사안개가 주된 원인을 차지하였다.(류시찬, 2019)

안개의 발생 원인은 매우 복잡하며 시간과 공간적으로 매우 다양한 변화를 가지고있어 예측에 어려움이 있다. 이번 연구에서는 김포공항에서 발생하는 안개 특성을 정리하여 안개 예보에 지원이 되고자하였다.

제2절 대상 지역(김포국제공항)

1) 지리적 특성

김포국제공항(이하 김포공항)은 서울 도심으로부터 서쪽 외곽 16km 지점(북위 37, 동경 126 48, 활주로 해발고도 17.7m)에 위치하고 있으며, 한강하류 김포평야 지대에 위치하고 서쪽 18km 지점에는 서해중부 해안이 위치하여 내륙과 해양의 영향을 모두 받는다. 좀 더 먼쪽 지형을 살펴보면, 동쪽으로으로 인왕산(해발 338m)이, 북동쪽으로 비교적 높은 북한산(해발 837m), 도봉산(해발 739m) 등이 위치하여 동쪽에서부터 북쪽까지 산마루들로 이루어져 있으며 서쪽으로는 계양산(해발 395m) 등이 위치하며 크고 작은 산들로 둘러싸여 분지 형태를 이루고 있다. 주위 산들로 인해 북서풍이 연중 탁월하고 북서쪽(14 활주로 지역)은 초지와 강으로 구성되어 있어 지형적인 특성상 항시 습한 지표 구조를 가진다. 따라서 밤과 새벽에 약한 풍속과 지표부근 높은 습도로 인해 역전층이 형성되는 맑은 날씨에는 복사안개가 많이 발생하는 지형적 특성을 보인다.

계양산(395m)

소래산(299m)

개화산(128m)

[그림10] 김포공항 지형도

2) 활주로 특성

김포공항의 활주로는 북서(316˚)에서 남동(136˚) 방향으로 2본이 설치되어있다. 활주로 특성은 다음과 같다.

활주로				최저기상조건
활주로 방향		활주로 길이 (m)	활주로 폭 (m)	착륙시	이륙시
				시정(m)	시정(m)
14R	신	3,200	60	RVR75/125	RVR75/125
32L				RVR550
14L	구	3,600	45		RVR550
32R

[표3] 김포국제공항 활주로

3) 관측환경 및 관측방법

김포공항은 별도의 관측노장시설 없이 공항기상관측장비(AMOS: Aerodrome Meteorological Observation System)를 활주로 주변에 설치하여 기온, 기압, 풍향, 풍속, 활주로 가시거리 등을 실시간으로 관측하고 있다. 대표활주로 AMOS에서 관측된 값을 정시관측전문(METAR) 및 특별관측전문(SPECI)으로 통보한다.

대표활주로란 기상관서, 항공교통업무기간 및 운항자간의 협의에 의해 정한 활주로이며, 김포공항의 대표활주로는 14R이다.

공항에서의 시정관측은 매정시 우세시정(우시정)을 기준으로 m(미터)단위로 관측하며, 최단시정이 1500m미만이거나 또는 우세시정의 50% 미만일때는 우세시정과 최단시정을 모두 관측하여  METAR/SPECI에 통보한다.

[그림11] 김포국제공항 관측장비 설치 현황

제3절 자료 및 분석방법

1) 김포공항 안개 발생일

- 분석기간: 2011년 1월 1일 ~ 2020년 12월 31일

- 분석자료: 항공기상통계표

- 분석방법:

⦁ 안개 발생일은 항공기상통계표에 시정(우세시정) 1000m미만으로 기록된 날로 정의하였으며, 안개가 자정을 넘어 다음날까지 지속되면 안개 발생일수를 각각 계산하였다.

⦁ 강수에 의한 시정저하는 안개 관측중 또는 안개 발생 직전, 직후(1시간 이내) 현천코드 50번대(이슬비), 60번대(비), 70번대(눈), 90번대(낙뢰를 동반한 강수)를 동반한 사례로 선정하고 분석에서 제외하였다.

⦁ 안개 지속시간은 안개가 시작되어 소산될 때까지 누적시간을 계산하였으며, 안개 소산이후 3시간 이내 재발생한 안개에 대해서는 동일 사례로 간주하여 지속시간에 합산하여 계산하였다.

⦁ 안개 시작시각은 항공기상통계표 기사란에 현상 시작시간으로 안개 소산 이후 3시간 이내 재발생한 안개에 대해서는 동일 사례로 간주하였다.

⦁ 안개 종료시각은 항공기상통계표 기사란에 현상 종료시간으로 계산하였다.

2) 안개 발생시 기상 요소별 분석

- 분석기간: 2011년 1월 1일 ~ 2020년 12월 31일

- 분석자료: 항공기상관측장비(AMOS) 32R, 14R방향 1시간 관측자료, 항공기상통계표

- 분석방법:

⦁바람: 바람 분석으로는 풍향, 풍속 등급에 대한 발생빈도를 조사하였다.

⦁상대습도: 안개 발생 시 상대습도를 계급별로 나눠 발생빈도를 조사하였다.

⦁습수: 안개 발생 시 기온과 이슬점온도 차이를 계급별로 나눠 발생빈도를 조사하였다.

⦁일교차: 전날 최고기온과 당일 새벽 최저기온 차이를 계급별로 나눠 발생빈도를 조사하였다.

⦁이슬점온도(Td), 습구온도(Tw)와 최저기온차: 안개 발생 전일 15시 이슬점온도(Td))와 안개 발생일 새벽 최저기온의 차, 전일 15시 습구온도와 안개 발생일 새벽 최저기온의 차를 계급별로 나눠 발생빈도를 조사하였다.

⦁전일 새벽 시정: 시정을 계급별로 나눠 발생빈도를 조사하였다.

⦁전일 기상현상: 기상현상 코드가 큰 순서를 우선으로 하여 안개 발생 전일 발생한 기상현상 발생 빈도를 조사하였다.

3) 사례분석

case1

- 분석일: 2020년 10월 20일

- 분석자료: 항공기상관측전문(METAR, SPECI), 항공기상통계자료, 위성영상, 시정분포도, AMDAR, 종관일기도, 수치모델 자료

case2

- 분석일: 2018년 3월 25일~26일

- 분석자료: 항공기상관측전문(METAR, SPECI), 항공기상통계자료, 위성영상, 시정분포도, 백령도 관측자료, 종관일기도, 수치모델 자료

제3장 안개 발생 통계 및 기상 특성

제1절 김포공항 안개 발생일 분석

1) 연도별 안개 발생일

최근 10년(2011~2020년)간 안개 발생일수를 분석하였다. 분석기간 총 안개 발생일수는 총 220일로, 연평균 22일의 안개가 발생하였다. 연도별 안개 발생일수는 2011년이 41일로 가장 많았다. 전체 안개 발생일 중 강수(이슬비, 눈, 비)에 의한 시정저하는 220일 중 48일, 황사에 의한 시정저하는 1일 발생하였다. 이번 연구에서는 강수와 황사에 의한 시정저하는 제외하고 분석하였다.

순수한 안개 발생일을 살펴보면 연평균 17.1일 발생하였고, 연도별 안개 발생일= -1.5455*(연도) + 25.6로 점차 감소하였다. 또한 시정 600미만의 짙은 안개는 연평균 11.3일 발생하였으며, -0.903(연도) + 16.267로 감소하였다. 이는 김포공항 주변이 점차 도심화되면서 수증기원의 감소로 유추된다.

[그림12]연도별 안개 발생일(2011~2020)

[그림13]연도별 시정 600m미만 안개 발생일(2011~2020)

2) 계절별 안개 발생일

계절별 안개 발생 비율을 분석하였다. 연도별로 차이는 있지만, 최근 10년(2011~2020년)간 평균 46%의 안개가 가을철(9~11월)에 발생하여 가장 많은 비중을 차지하였다. 봄(3~5월)과 겨울철(12~2월)은 각각 평균 24%, 23%로 비슷한 비율로 발생하였고, 여름철(6~8월)이 전체 안개 중 평균 7% 발생으로 가장 적은 비중을 보였다. 600m미만 안개 발생은 가을철이 평균 42%, 봄과 겨울철은 각각 23%, 25%로 발생하였다. 이는 이전 연구결과처럼 김포공항의 주된 안개 발생 원인이 복사무이기 때문으로 보인다. 또한 강수로 인한 시정저하를 제외하면 2016년~2020년도에는 여름철에 안개는 발생하지 않았다.

[그림14]계절별 안개발생 비율(2011~2020년)

[그림15] 계절별 시정 600m미만 안개 발생 비율(2011~2020년)

3) 월별 안개 발생일

월별로 안개 발생을 살펴보면, 월평균 1.4일의 안개가 발생하였으며, 11월이 안개 발생일이 32일로 가장 많았으며, 10월(22일), 3월(20일), 12월(19일), 2월(17일), 4월(15일) 9월(13일), 1월(11일), 5월(8일), 6월(6일), 7월(5일), 8월(3일) 순으로 나타났다. 시정 600m미만의 안개 발생일은 11월(26일), 10월(15일), 4월(14일), 12월(11일), 2월(10일) 1월(8일), 9월(8일), 3월(7일), 6월(6일), 5월(4일), 7월(3일), 1월(1일)으로 순으로 나타났다. 약 66%안개가 시정 600m미만의 안개로 이어졌다. 4월, 6월, 11월은 안개 발생 시 80%이상이 저시정 발생으로 이어졌으며, 특히 6월의 경우, 안개 발생시 100%로 저시정이 발생하였다.

[그림16] 월별 안개 발생일(2011~2020년)

[그림17] 월별 안개 발생일 대비 시정 600m미만 발생일 비율(2011~2020년)

4) 안개 지속시간

다음은 안개 지속시간을 분석하였다. 전일 자정 이전이나 자정에 발생하여 다음날 새벽까지 이어지는 안개는 같은 안개로 간주하였다. 안개 소산 후 3시간 안에 다시 발생한 안개도 같은 안개로 간주하여 안개 지속시간을 누적하여 계산하였다.

최근 10년(2011~2020년) 김포공항의 안개 최장 지속시간은 11시간, 최단 시간은 8분, 안개의 평균 지속시간은 3시간 50분이였다. 전체 발생 안개(160건) 중 3시간 미만의 안개가 47%(75건)로 가장 높은 비중을 차지하였고, 3시간~6시간 미만 28%(45건), 6시간~9시간 미만 16%(25건), 9시간 이상 9%(15건)로 나타났다.

[그림18]안개 지속시간 비율(2011~2020년)

연도별 안개지속시간을 살펴보면 연평균 209분(3시간 29분)이였으며, 연도별 안개지속시간은 = -4.7901*(연도) + 235.41로 점차 감소하는 추세를 보였다

[그림19]연도별 안개 지속시간 비율(2011~2020년

월별로 안개 지속시간을 살펴보면, 2월이 평균 6시간 5분로 가장 길었으며, 1월은 5시간 20분, 11월은 5시간 4분으로 긴 지속시간을 보였다. 8월은 평균 1시간 5분으로 가장 짧은 지속시간을 보였다.

[그림20] 월별 안개 지속 시간(분) 분포(2011~2020년)

1월	2월	3월	4월	5월	6월	7월	8월	9월	10월	11월	12월
320	365	144	223	150	227	160	65	161	181	304	236

[표4] 월별 안개 지속 시간(분) 평균(2011~2020년)

5) 안개 발생시각과 소산시간

안개 발생시각과 소산시간을 분석하였다. 안개 지속시간을 고려하지 않은 발생시각과 소산시각을 그림21과 그림22에 나타내었다. 04시가 19%(30건)로 가장 높은 안개 발생률을 보였으며 05시 18%(28건), 06시 17%(27건)로 새벽 시간대 많이 발생하였고, 9시 이후에는 발생하지 않았다.

안개가 소산되는 시간의 경우 08시가 22%(35건)로 가장 많이 나타났으며, 07시가 20%(32건), 09시가 18%(29건)으로 일출 후 대부분의 안개는 소산되며, 12시 이전에 전부 소산되었다.

[그림21] 시간별 안개 발생시각(2011~2020년)

[그림22] 시간별 안개 소산시각(2011~2020년)

안개 지속시간을 고려하여 발생시각과 소산시각을 그림23과 그림24에 나타내었다. 3시간 미만의 지속시간을 갖는 안개의 경우 06시에 32%(24건)로 가장 많이 발생하였고 3시간이상 6시간미만 지속시간을 갖는 경우 04시 38%(17건),6시간이상 9시간미만 안개는 02시 36%(9건), 9시간이상 안개는 2시에 33%(5건)로 가장 많이 발생했다. 지속시간 3시간미만의 안개는 7시 소산이 27%(20건), 3시간이상 6시간미만 안개는 8시 소산이 31%(14건), 6시간이상 9시간미만 안개는 9시, 10시 소산이 각각 24%(6건), 9시간이상 안개는 12시 소산이 33%(5건)으로 가장 높은 비중을 차지하였다.

[그림23] 안개 지속 시간별 안개 발생시각(2011~2020년)

[그림24] 안개 지속 시간별 안개 소산시각(2011~2020년)

제2절 안개발생시 기상특성

강수와 황사로 인한 시정저하는 분석에서 제외하였으며, 정시관측에서 시정이 1000m미만으로 관측(593회)되었을 때의 시간자료를 분석하였다. 분석자료는 1시간 간격의 항공기상관측장비(AMOS) 자료를 활용하였으며, 장비 장애 등으로 결측된 자료는 분석에서 제외하였다.

1) 바람(풍향, 풍속)

김포공항의 풍향풍속계는 14R 활주로 끝과 32R활주로 끝에 각각 설치되어있어, 14방향과 32방향으로 나누어 분석하였다.

안개 발생 전(안개관측 3시간전~안개관측시) 평균풍속은 14방향은 2.7kt, 32방향은 2.4kt였다. 풍속이 4kt미만일 때가 14방향은 88%(421회)였으며, 32방향은 86%(414회)로 나타났으며, 90%이상이 풍속 5kt이하에서 관측되었다. 14방향은 풍속이 2kt가 31%로 가장 높은 비율을 나타냈고 32방향은 풍속 1kt일 때가 31%로 가장 높은 비율을 보였다.

월별로 안개 발생 전 풍속을 그림26과 27에 나타내었다. 5월이 14방향은 평균 3.6kt, 32방향은 평균 3.4kt로 가장 높았으며, 가을과 겨울철은 사례의 80%이상이 풍속 4kt미만일 때 발생하였다.

[그림25] 안개 관측 전 풍속 분포(2011~2020년)

[그림26] 안개 관측전 14방향 월별 풍속분포(2011~2020년)

[그림27] 안개 관측전 32방향 월별 풍속분포(2011~2020년)

안개 발생 시 풍속은 14방향이 평균 2.6kt 32방향은 2.4kt로 나타났다. 가장 높게 관측된 풍속은 14방향 9.9kt, 32방향은 9.1kt였다. 14방향의 풍속분포를 살펴보면 2kt(171회, 29%), 3kt(146회, 25%), 1kt(117회, 20%), 4kt(75회, 13%) 순으로 높게 나타났으며, 32방향은 1kt(183회, 31%), 2kt(114회, 19%) 3kt(102회, 17%) 4kt(80회, 13%) 순으로 높게 관측되었다. 14방향과 32방향 풍속이 5kt미만 각각 88%(523회), 87%(513회)로 바람이 약하게 나타났다. 풍속이 5kt 이상이면 안개 관측 비율이 줄었지만, 14방향 12%(70회), 32방향 13%(80회)의 비율을 차지하였다. 월별 풍속 분포를 살펴보면 7월을 제외하고 4kt미만이 50%이상을 나타냈다.

[그림28] 안개 관측 시 풍속분포(2011~2020년)

[그림29] 안개 관측시 14방향 월별 풍속분포(2011~2020년)

[그림30] 안개 관측시 32방향 월별 풍속분포(2011~2020년)

다음은 안개 발생시 풍향 분포를 분석하였다. 안개 발생 시 풍향은 14방향은 북북서(330~340°) (29%), 북서(310~320°)(22%), 북(350~360°)(20%), 서북서(290~300°)(6%) 순으로 나타났다. 32방향은 북북서(20%), 북서(17%), 북풍(14%), 서북서(7%) 순으로 높게 나타났다. 안개 발생시 풍향은 북~서북서풍이 사례의 70%이상을 차지하였다.

[그림31] 안개 발생일 풍향분포(2011~2020년)(좌:14방항, 우:32방향)

2) 상대습도

상대습도는 포화에 필요한 최대 수증기량에 대한 실제 공기가 함유하고 있는 수증기량의 비율로 공기가 얼마나 포화에 근접해 있는지를 나타내준다. 통상적으로 안개가 발생하였을 시 상대습도는 100%이다.

김포공항에 안개가 발생하였을 때 상대습도는 14방향은 평균 91%, 32방향은 평균 86%으로 북서쪽에 위치한 활주로가 남동쪽에 위치한 활주로보다 습도가 높았으며, 14방향의 경우 상대습도 85%~89%가 사례의 42%로 가장 빈번하게 나타났으며, 상대습도 90%~94% (37%), 95%~100%(15%), 85%미만(6%) 순으로 나타났다. 32방향의 경우 상대습도 85%미만의 경우가 54%로 가장 많은 비율을 나타냈고, 95%~100%(23%), 85%~ 89%(12%), 90%~94%(10%) 순으로 나타났다.

[그림33] 안개 발생일 상대습도 발생 비율(2011~2020년)

안개 발생 전일 15시 상대습도를 분석해보았다. 김포공항의 15시 상대습도는 평균 45%이며, 안개 발생 전일 상대습도 평균은 51%로 나타났다. 안개 발생 전일 15시상대습도는 50~60%미만이 24%비율로 가장 높게 나타났으며, 40~50%미만이 23%로 두 번째로 높게 나타났다. 안개 발생전일을 제외하며 상대습도 30~40%미만, 40~50%미만이 각각 21%비율로 가장 높게 나타나 안개발생 전일이 낮동안 상대습도가 더 높음을 확인할 수 있었다.

[그림34] 15시 상대습도 분포 비율(2011~2020년)

3) 습수(기온-이슬점온도)

안개 발생 시 숩수를 분석하였다. 통상적으로 안개 발생시 습수는 2℃이하로 나타나며, 김포공항 안개 발생시 14방향의 습수는 평균 1.5℃, 32방향은 2.3℃였다.

14방향은 습수 1.5℃~1.9℃(35%)가 가장 많이 나타났고, 2.0℃~2.4℃(21%), 1.0℃~1.4℃(20%), 0.5℃미만(14%), 2.5~2.9℃(5%), 0.5~0.9℃(4%), 3.0~3.4℃(1%) 순으로 나타났다. 32방향은 습수 3.5℃이상이 32%로 가장 높게 나타났고, 0.5℃미만(15%), 3.0~3.4℃(12%), 2.5~2.9℃(11%), 2.0~2.4℃(9%), 0.5~0.9℃(8%), 1.0~1.4℃(8%), 1.5~2.0℃(4%) 순으로 나타났다.

[그림32] 안개 발생일 습수 발생 비율(2011~2020년)

4) 일교차

안개 발생시 일교차(전일 최고기온-안개발생일 최저기온)를 그림34에 나타내었다. 안개발생이 00~08시에 발생하였으면, 전일 최고기온에서 안개가 발생했던 날 새벽 최저기온의 차를 구하였다. 안개발생이 21~23시 사이 발생하여 다음날까지 이어진 경우 안개 발생일 최고기온에서 다음날 새벽 최저기온의 차를 구하였다.

기온차가 13℃(13~13.9℃)일 때 가장 높은 비율(14%, 23건)로 안개가 발생하였으며, 그다음으로는 12℃(13%, 21건), 14℃(12%, 19건), 10℃(11%, 17건) 순으로 나타났다. 월별로 일교차를 살펴보았을 때(그림35), 여름철(6~8월)을 제외하면 60%이상이 일교차 10도이상인 날에 발생하였다.

[그림34] 안개 발생일 일교차(2011~2020년)

[그림35] 안개 발생일 월별 일교차 분포(2011~2020년)

1월	2월	3월	4월	5월	6월	7월	8월	9월	10월	11월	12월
13.0	10.8	13.4	13.6	12.2	9.4	8.7	9.0	11.0	14.1	11.7	11.0

[표5] 안개 발생일 월별 일교차 평균(2011~2020년)

다음은 15시 상대습도와 일교차의 관계를 분석해보았다. 안개 발생일 일교차는 전일 상대습도가 높아질수록 –0.1277*(전일 15시 상대습도)+18.605로 낮아지는 것을 확인하였다.

[그림36] 안개 발생 전일 15시 상대습도와 일교차 비교(2011~2020년)

5) 이슬점온도(Td), 습구온도(Tw)와 최저기온 비교

일반적으로 안개예보에 활용되고 있는 방법 중 하나가 전일 15시 이슬점온도(Td

)보다 안개 발생일 새벽 기온이 낮게 예측될 때 안개 발생 가능성을 고려한다.

안개 발생 전일 15시 이슬점온도와 안개발생 새벽 최저기온을 비교해보았다. 160건 중에서 최저기온이 더 낮은 경우(전일 15시 Td>안개발생일 최저기온)가 49%(78건) 나타났으며, 전일 15시 습구온도(Tw) 보다 안개 발생일 최저기온이 더 낮은 경우가 사례의 98%(156건) 비율을 나타났다. 안개 발생시 기온이 습구온도까지만 내려가도 안개가 발생할 수 있는 조건이 되는 것을 확인하였다.

[그림37] 안개발생일 최저기온와 15시 습구온도, 이슬점온도 비교(2011~2020년)

6) 안개 발생일 전일 시정

안개 발생일 전날 새벽 시정을 분석하였다. 안개 발생이 21시~24시 이전에 발생한 경우, 같은 날 새벽 최단시정을 분석했다. 5km이하의 시정저하 현상이 있던 날이 사례의 83%(129건) 발생하였다. 시정 1000m미만으로 안개가 발생한 경우가 25%(38건)으로 가장 많았고, 1000m이상 2000m이하인 날이 사례의 23%(36건), 2000m초과 3000m이하가 17%(27건), 3000m초과 5000m이하가 18%(28건), 5000m초과 10000m미만이 13%(20건), 시정 10000m(10km이상) 7%(7건)였다.

[그림38] 안개 전일 새벽 시정분포도(2011~2020년)

5) 안개 발생일 전일 기상현상

안개 발생 전날 기상현상을 분석하였다. 전날 93%의 사례에서 기상현상이 발생하였으며, 강수(눈,비,이슬비)는 사례의 35%, 1000m이상 5000m이하의 시정저하(연무, 박무, 부분안개)는 39%, 안개는 19% 발생하였다. 안개 발생 전일 기상현상이 발생하지 않았던 사례는 7%를 차지하였다.

[그림39] 안개 발생 전일 기상현상 비율(2011~2020년)

제3절 사례분석

사례분석 case1(복사안개)

김포공항의 안개는 풍속이 4kt미만, 풍향은 북~서북서이고, 일교차가 10도 이상이며, 상대습도가 85%이상, 습수가 2.5℃미만 일때 가장 많이 발생하였다. 전날 안개(또는 부분안개), 박무(또는 안개) 등의 시정저하가 있었으며, 전일 강수 현상이 발생한 경우가 많았다. 안개 발생 사례 160건 중, 해당 기상 조건에 해당하는 사례는 총 122건 발생하였다.

다음은 그중 2020년 10월 20일에 발생한 안개 사례이다. 안개 발생 전일(19일) 새벽 02:00 우세시정 6000m, 북서방향으로 최단시정 150m로 부분안개(PRFG)가 관측되었으며, 시정은 점차 낮아지면 06:00에 2000m가 관측되었고 08:40에는 5000m이상으로 회복되었으며, 낮동안 7000~8000m의 시정을 보였다.

19일 저녁부터 시정이 낮아지면서 19:00에 시정 5000m의 박무가 관측되기 시작하였고, 23:00에 우세시정 1400m, 북서방향 최단시정 600m 부분안개 관측, 20일 00:53에 시정 700m 안개가 관측이 되었다. 이후 01:30에 저시정 경보가 발표되었으며, 02:00에 시정 300m가 관측되며 김포공항 저시정 경보기준(시정 600m) 이하로 시정이 낮아졌다. 안개는 일출 후 점차 호전되어, 09:37에 안개 관측은 종료되었다.

관측종류	관측일	관측 시간	우세시정(m)	최단시정(m)	4678코드
METAR	20.10.19	02:00	6000	150NW	PRFG
METAR	20.10.19	03:00	6000	100NW	PRFG
METAR	20.10.19	04:00	4000	100NW	PRFG
METAR	20.10.19	05:00	3500	100	PRFG
SPECI	20.10.19	05:30	2500	100NW	PRFG
METAR	20.10.19	06:00	2000	100NW	PRFG
SPECI	20.10.19	06:43	3000	200	MIFG
METAR	20.10.19	07:00	3500	300	MIFG
METAR	20.10.19	08:00	4500	2000NW	BR
SPECI	20.10.19	08:40	5000		BR
METAR	20.10.19	09:00	6000
METAR	20.10.19	10:00	6000
METAR	20.10.19	11:00	7000
METAR	20.10.19	12:00	8000
METAR	20.10.19	13:00	8000
METAR	20.10.19	14:00	8000
METAR	20.10.19	15:00	8000
METAR	20.10.19	16:00	8000
METAR	20.10.19	17:00	6000
METAR	20.10.19	18:00	6000
METAR	20.10.19	19:00	5000		BR
SPECI	20.10.19	19:15	4500		BR
METAR	20.10.19	20:00	4000		BR
SPECI	20.10.19	20:47	2900		BR
METAR	20.10.19	21:00	2900		BR
METAR	20.10.19	22:00	2200		BR
METAR	20.10.19	23:00	1400	600NW	PRFG
METAR	20.10.19	24:00	1100	100NW	PRFG
SPECI	20.10.20	00:53	700	50NW	FG
METAR	20.10.20	01:00	700	50NW	FG
METAR	20.10.20	02:00	300	0050NW	FG
METAR	20.10.20	03:00	50		FG
METAR	20.10.20	04:00	50		FG
METAR	20.10.20	05:00	50		FG
METAR	20.10.20	06:00	50		FG
METAR	20.10.20	07:00	50		FG
METAR	20.10.20	08:00	50		FG
SPECI	20.10.20	08:37	100		FG
METAR	20.10.20	09:00	200		FG
SPECI	20.10.20	09:10	500		FG
SPECI	20.10.20	09:19	800		FG
SPECI	20.10.20	09:37	1500		BR
METAR	20.10.20	10:00	2000

[표6] 김포공항 관측표(2020.10.19.~2020.10.20.)

경보 발표시간(KST)	경보 유효시간(KST)	발표 내용
2020.10.20. 01:17	20일 01:30～20일 07:00	SFC VIS LESS THAN 600M FCST=

[표7] 김포공항 경보발표(2020.10.19.~2020.10.20.)

지상일기도를 보면 우리나라는 산둥반도에 중심을 둔 고기압의 영향을 받으며 새벽시간에는 한반도 중앙에 고기압 중심이 나타났다. 850hPa일기도를 보면 북쪽으로 온도능이 위치하였다. 따라서 고기압 영향권에서 맑은 날씨를 보이고 기압경도가 크지않아 풍속도 약하여 안정된 대기 상태였다.

	지상일기도	850hPa 일기도
2020.10.19. 21:00KST
2020.10.20. 03:00KST
2020.10.20. 09:00KST

[그림40] 안개 발생일 지상 및 하층 일기도

19일 21시 위성영상을 보면 저녁에는 맑은 날씨를 보이고 있으며, 20일 03시 위성영상을 보면 내륙 전역으로 안개 및 하층운이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

	천리안위성(RGB주야간합성)	천리안위성(안개)
2020.10.19. 21:00KST
2020.10.20. 03:00KST
2020.10.20. 09:00KST

[그림41] 안개 발생일 위성영상(2020.10.19.~2020.10.20.)

김포공항의 시계열 자료를 보면 19일 새벽 풍속이 1m/s내외로 아주 약하게 불고, 풍향은 북서~서풍, 북동풍으로 변동폭이 존재하였다. 북서방향으로 부분안개가 관측되다가, 4시부터 우세시정 5000m이하의 박무가 관측되었다. 15시 상대습도는 48%이며, 낮동안 시정 7000m내외를 보이다 20일 밤부터 시정이 5000m이하로 낮아지며 박무가 관측되었고 20일 0시 53분에 안개관측이 시작되었다. 안개관측시 풍속은 2m/s이하로 약하며 풍향은 북서풍이 유지되었다. 전일(19일) 최고기온이 약 21도로 높고, 당일(20일) 최저기온이 약 6도 일교차가 15도로 커 복사냉각이 발생하기 유리하였다.

박무 관측

박무 관측

안개 관측

[그림42] 김포공항 시계열 자료(2020.10.19.~2020.10.20.)

김포공항의 AMDAR(항공기고층관측)자료를 살펴보면 안개 발생 전(19일 21KST) 지상에는 북서풍이 5kt이하로 약하게 불고 있고, 안개 발생 후(20일 07KST) 기온역전층이 나타난 것을 확인할 수 있었다.

[그림43] 김포공항 AMDAR자료(2020.10.19.~2020.10.20.)

이번 안개 사례에 대한 수치모델의 예측을 분석하여 보았다. UM 전구모델의 시정예상도를 보면 20일 06시 서쪽 내륙을 중심으로 5km이하를 예상하였으나, 시간이 갈수록 시정저하를 약하게 모의하였다. 지역특화 안개가이던스 예상도를 보면 GFOG(전구모델기반)는 20일 새벽 안개를 모의하지 못하다가 15시 생산 예상장에서 20일 새벽 안개를 모의하였고, LFOG(국지모델기반)는 시간이 차이가 있긴하였지만 20일 새벽 안개를 모의하였다.

2020.10.19. 9시 발표	2020.10.19. 15시 발표	2020.10.19. 21시 발표

[그림44] 김포공항 시정예상장(예측시간: 2020.10.20. 06시)

2020.10.19. 09시 발표	2020.10.19. 21시 발표
2020.10.19. 09시 발표	2020.10.19. 21시 발표

[그림45] 김포공항 지역특화 안개가이던스(예측시간: 2020.10.20. 06시)

사레분석 case2(이류+복사안개)

안개발생 3시간전과 안개 발생시 풍속이 5kt이상인 사례는 총 12건이 있었다. 이당시 위성영상 및 시정분포도를 살펴보면 서해상에 해무가 발생하였던 사례는 총 11건, 백령도에 안개가 발생하였던 사례는 9건이였다.

일자	해무	백령도 관측	김포공항 안개 관측시간
2011.03.31.	ㅇ	연무,박무	06:00~07:00
2011.05.01.	ㅇ	안개	03:00~05:00
2011.06.02.~03.	ㅇ	안개	23:13~06:19
2012.04.14.	ㅇ	안개	04:24~09:00
2012.04.14.~15.	ㅇ	안개	22:34~07:33
2013.03.07.~08.	ㅇ	안개	21;00~03:00
2014.03.18.	ㅇ	안개	05:00~06:35
2014.03.28.	ㅇ	안개	06:00~07:48
2014.10.10.	ㅇ	안개	06:17~07:34
2018.03.25.~26.	ㅇ	안개	24:00~8:13
2019.04.07.	x	-	06:00~07:47
2020.03.22.	ㅇ	-	04:00~04:40

[표8] 풍속 5kt 안개 관측일(2010년~2020년)

다음은 그중 2018년 3월 25일~26일에 발생한 안개 사례이다. 안개 발생 전일(24~25일) 새벽 시간동안 고도 3000ft(약 900m)의 하층운으로 흐린 날씨를 보이고, 2000m 내외의 시정을 보였다. 일출 후 시정이 조금 회복되었으나, 25일 낮동안에도 시정은 2000~3000m내외로 낮았으며, 하층운도 계속해서 남아있었다. 25일 저녁부터 시정이 다시 낮아지면서 22:57에 저시정 경보가 발표되었으며, 24:00에 시정 800m의 안개(FG) 관측이 시작되었고, 이후 01:00에 시정 600m가 관측되고, 김포공항 저시정 경보기준(시정 600m) 이하로 시정이 낮아졌다. 안개는 일출 후 점차 호전되어, 08:13에 안개 관측은 종료되었으나 계속해서 하층운으로 남아있었다.

관측종류	관측일	관측 시간	우세시정(m)	최단시정(m)	4678코드	구름
METAR	18.03.24	10:00	4500		HZ	FEW015 SCT035
METAR	18.03.24	11:00	4500		HZ	FEW015 SCT035
METAR	18.03.24	12:00	4200		HZ	FEW015 SCT035
METAR	18.03.24	13:00	4000		HZ	FEW015 SCT035
METAR	18.03.24	14:00	4000		HZ	FEW015 SCT035
METAR	18.03.24	15:00	3800		HZ	FEW015 SCT035
METAR	18.03.24	16:00	3500		HZ	FEW015 SCT035
METAR	18.03.24	17:00	2800		HZ	FEW010 SCT030
METAR	18.03.24	18:00	2500		BR	SCT010 BKN030
METAR	18.03.24	19:00	2000		BR	SCT008 BKN030
METAR	18.03.24	20:00	2000		BR	SCT006 BKN030
METAR	18.03.24	21:00	1500		BR	SCT006 BKN030
METAR	18.03.24	22:00	1400		BR	SCT005 BKN030
METAR	18.03.24	23:00	1600		BR	SCT006 BKN030
METAR	18.03.25	00:00	2000		BR	SCT008 BKN030
METAR	18.03.25	01:00	2000		BR	SCT008 BKN030
METAR	18.03.25	02:00	1800		BR	SCT008 BKN030
METAR	18.03.25	03:00	1800		BR	SCT008 BKN030
METAR	18.03.25	04:00	1800		BR	SCT008 BKN030
METAR	18.03.25	05:00	2000		BR	SCT008 BKN030
METAR	18.03.25	06:00	2000		BR	SCT008 BKN030
METAR	18.03.25	07:00	2000		BR	SCT009 BKN030
METAR	18.03.25	08:00	2000		BR	SCT010 BKN030
METAR	18.03.25	09:00	2200		BR	FEW010 BKN030
METAR	18.03.25	10:00	2200		HZ	FEW010 BKN030
METAR	18.03.25	11:00	2200		HZ	FEW010 SCT030
METAR	18.03.25	12:00	2500		HZ	FEW010 SCT030
METAR	18.03.25	13:00	2800		HZ	SCT030
METAR	18.03.25	14:00	2800		HZ	SCT030
METAR	18.03.25	15:00	2800		HZ	SCT030
METAR	18.03.25	16:00	2800		HZ	SCT030
METAR	18.03.25	17:00	3200		HZ	SCT030
METAR	18.03.25	18:00	3200		HZ	FEW030
METAR	18.03.25	19:00	2200		HZ	FEW030
METAR	18.03.25	20:00	1800		BR	FEW030
METAR	18.03.25	21:00	1100		BR	SCT005
METAR	18.03.25	22:00	1100		BR	FEW005
METAR	18.03.25	23:00	1000		BR	BKN005
METAR	18.03.25	24:00	800		FG	BKN001
SPECI	18.03.26	00:31	700	350NW	FG	BKN001
METAR	18.03.26	01:00	600	150NW	FG	BKN001
METAR	18.03.26	02:00	400		FG	BKN001
METAR	18.03.26	03:00	400		FG	BKN001
METAR	18.03.26	04:00	300		FG	BKN001
METAR	18.03.26	05:00	300		FG	BKN001
METAR	18.03.26	06:00	500		FG	BKN001
METAR	18.03.26	07:00	350		FG	OVC001
METAR	18.03.26	08:00	600		FG	OVC002
SPECI	18.03.26	08:13	1200		BR	OVC003
SPECI	18.03.26	08:47	1700		BR	BKN005
METAR	18.03.26	09:00	2000		BR	BKN005

[표9] 김포공항 관측표(2018.03.25.~2018.03.26.)

경보 발표시간(KST)	경보 유효시간(KST)	발표 내용
2018.03.25. 22:57	26일 00:55～26일 06:00	SFC VIS LESS THAN 600M FCST=

[표10] 김포공항 경보발표(2018.03.25.~2018.03.26.)

지상일기도를 보면 우리나라는 남쪽에 중심을 둔 고기압의 영향을 받으며, 새벽시간에는 경기만으로 고기압 중심이 나타났다. 이 시간대 위성영상을 보면 서해상에 광범위하게 해무가 관측되고 있었으며, 밤~새벽사이 내륙으로 유입되었고 일출 후 내륙의 안개는 점차 소산되었다.

	지상일기도	천리안위성(안개)
2018.03.25. 21:00KST
2020.10.20. 03:00KST
2020.10.20. 09:00KST

[그림46] 지상일기도와 위성(안개)영상(2018.03.25.~2018.03.26.)

2018.03.25. 18:00KST	2018.03.25. 21:00KST
2018.03.25. 24:00KST	2018.03.26. 03:00KST
2018.03.26. 06:00KST	2018.03.26. 09:00KST

[그림47] 시정분포도(2018.03.25.~2018.03.26.)

백령도 단열선도를 보면 24일~26일 접지역전층이 나타나며 안개가 짙게 껴있는 것을 볼 수 있다.

[그림48] 백령도 단열선도(2018.03.24.~2018.03.26.)

24일~26일 서해상에 광범위하게 해무가 관측되고 있었으나 24일 밤~25일 새벽은 최단시정 1400m로 안개가 관측되지 않았고, 25일 밤~26일 새벽의 경우 시정 300m로 안개가 관측되었다. 24일~26일 기상 차이 특성을 분석해 보았다.

24일 낮동안 남서풍이 4m/s내외로 불며 해무 또는 하층운(운고: 1km미만)이 계속해서 유입되었고, 24일 낮 최고기온은 약 12도를 기록하였다. 밤에서 새벽사이 풍속이 2m/s내외로 약하게 불고, 풍향은 서풍~남풍계열이 불었으며, 습도는 80%내외를 유지하였다. 25일 새벽 최저기온은 약 5도정도로 일교차는 7도로, 24일 21시부터 25일 05시까지 시정 2000m미만으로 관측되었다. 일출 후에는 하층운이 점차 소산되며 운고도 높아졌다.

25일 낮동안에도 남서~서풍계열이 3m/s내외로 불고 낮 최고기온은 약 15도까지 올라갔다. 25일 저녁부터 북서풍이 불며 시정이 점차 낮아지며 20시, 시정 2000m미만이 관측되고 25일 24시 시정 800m로 안개가 관측되었다. 26일 새벽동안 북서풍이 2m/s로 약하게 유지되고 최저기온은 약 4~5도내외로 떨어지며 일교차 10도 정도를 기록하였으며, 시정은 300m까지 관측되었다. 이후 남동풍이 불며 점차 시정이 회복되고 8시 13분 안개관측이 종료되었다.

시정 2000m미만

시정 2000m미만

시정 2000m미만

안개 관측

[그림49] 김포공항 관측 시계열자료 (2018.03.24. ~ 2018.03.26.)

이번 안개 사례에 대한 수치모델의 예측을 분석하여 보았다. UM지역모델의 시정예상도를 보면 26일 06시 서해상으로 광범위한 해무를 예상했으며, 서해안지역으로 5km이하의 시정저하를 예상하였다. 9시 -> 15시 -> 21시 발표 예상장이 점차 시정저하 범위를 서해안 내륙쪽으로 모의하였다. 앞선 사례분석에서 복사무의 경우 내륙에서 시정이 낮아지는 범위가 넓어지는 반면에 이번사례는 서해상에서 내륙쪽으로 시정이 낮아지는 범위가 넓어지는 것을 볼 수 있었다. 지역특화 안개가이던스 예상도를 보면 LFOG(국지모델기반)는 24일 밤부터 안개를 계속하여 모의하였다.

2020.10.25. 9시 발표	2020.10.25. 15시 발표	2020.10.19. 21시 발표

[그림50] 김포공항 시정예상장(예측시간: 2018.03.26. 06시)

2018.03.24. 03시 발표	2018.03.24. 09시 발표
2018.03.24. 15시 발표	2018.03.24. 21시 발표

[그림51] 김포공항 지역특화 안개가이던스(예측시간: 2020.10.20. 06시)

제5장 결론

안개는 항공기 운항에 장애를 주는 기상현상 중 하나이다. 본 연구에서는 2011년 1월 1일부터 2020년 12월 31일까지 최근 10년동안 김포공항의 안개 발생 및 특성을 분석하였다.

김포공항 안개 발생일을 분석한 결과 최근 10년동안 안개발생은 점차 감소하는 추세였으며, 연평균 17.1일 발생하였고, 계절별 안개발생은 가을(46%), 봄(24%), 겨울(23%), 여름(7%) 순으로 나타났다. 월별로 살펴보면 11월이 32일로 가장 많았으며, 8월이 3일로 가장 적게 나타났다.

김포공항의 안개 지속시간은 평균 3시간 50분이며, 최장 지속시간은 11시간 최단시간은 8분이였다. 안개의 47%(75건)가 지속시간 3시간 미만으로 발생하였다. 연도별 안개 지속시간은 평균 209분 지속되었으며, 점차 감소하는 추세를 보였다. 월별 안개 지속시간은 겨울철이 평균 3시간 45분으로 가장 길었으며, 특히 2월(평균 6시간 5분)과 1월(평균 5시간 20분)은 평균 5시간이상으로 안개 발생 시 장시간 유지되었다. 여름철이 평균 1시간 58분으로 가장 짧은 지속시간을 나타냈다.

안개 발생은 냉각이 활발한 4~6시에 가장 많이 발생하여, 일출 이후 기온이 오르면서 7~9시 소산이 많은 비중을 차지했다.

안개 발생시 바람은 풍향이 북~북서풍(360~310)으로 불며 풍속은 5kt미만으로 약하게 유지될 때 자주 발생하였다.

상대습도는 85%이상, 습수는 2.5℃미만으로 습할 때 발생하였다. 일교차가 10도 이상일때가 사례의 76%로 발생하였다. 안개 발생 전일 강수 등으로 지면이 습하거나 낮동안 습한 상태일 때는 낮은 일교차에도 안개가 발생하였다. 안개 발생시 최저기온이 전일 15시 습구온도까지만 내려가도 안개가 발생할 수 있는 조건이 되었다.

또한 안개 발생 전일 새벽에 시정저하(우세시정 5000m이하 또는 부분안개)가 사례의 83%(129건) 발생하며 안개 발생의 시그널을 제공하였으며, 안개 발생 전일 기상현상으로 강수, 연무 및 박무, 안개, 부분안개 순으로 발생하였다.

김포공항의 안개 발생 사례를 살펴보면

Case1(복사안개)은 안개 발생 전일 새벽 부분안개(시정 60000m, 최단시정 150m)가 발생하였으며, 850hPa일기도를 보면 북서쪽으로 온도능이 위치하여 낮동안 따뜻한 공기가 유입되어 15시 상대습도 48%로 김포공항 평균(45%)보다 높았다. 이후 고기압권의 안정된 대기상태에서 기압경도력이 완만하여 북서풍이 5kt미만으로 약하게 불며, 밤사이 기온이 하강하면서 복사냉각이 일어나 공항 내 저시정이 발생하였다.

Case2(이류+복사안개)에서는 위성영상 및 시정계 자료를 통해 서해상에 광범위한 해무가 위치해 있는 것을 확인할 수 있었다. 낮동안 남서풍이 불며 해무가 낮은 층운 형태로 유입되다가 새벽사이 북서풍이 약하게 유지되고 기온이 하강하며 복사냉각이 더해져 공항 내 저시정이 발생하였다.

본 연구에서 김포공항 안개 발생 특징과 사례를 분석 및 정리하려고 하였다. 향후 정확한 안개 관측을 위해 추가되어야 할 연구를 소개하고자 한다.

안개의 경우 기상뿐만 아니라 지형의 영향 등 다양한 요인에 의해서 발생한다. 과거 연구에 김포공항 지형에 대한 연구가 있지만, 현재 김포공항 주변의 개발로 인해 지형 조건이 많이 변동된 상황으로 추가적인 연구가 수행될 필요가 있다. 또한 공항에서 안개는 발생뿐만아니라, 소산시각도 중요하다. 김포공항의 안개는 대부분 일출과 함께 기온이 올라가며 소산이 시작되는 패턴을 보였다. 안개 소산과 기상요소 간의 상관관계를 비교하여 안개 소산 예측에 필요한 인자로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

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