기상예측은 과학인가
분야
hwp1. 오늘도 틀린 기상예측
우린 아침마다 방송에서 나오는 일기예보를 보고 그날의 입을 옷이나 우산 등을 준비한다. 그러나 종종 예보가 빗나갈 때가 있다. 그때마다 우리는 왜라고 질문해본다. 과연 누가, 어떠한 방식으로 기상예보를 하기에 이렇게 기상예측이 빗나가는 경우가 생기는가? 그래서 난 기상예측은 무엇을 바탕으로 이루어지는지 생각해보게 되었고 많은 이들이 과학에 근거를 둔다 하여 난 이번 기회를 통하여 기상예측은 과학인가에 대하여 밝힐 수 있는 시간을 가지게 되었다.
2. 기상예측의 변천사
예전에는 기상상황이 일어나 기전 상황을 기억한 다음 어떠한 날씨가 되는지 보고 동일한 일의 반복을 모아서 민속기상학을 만들어 왔다. 이들 대부분은 오랫동안의 관찰을 통하여 생긴 결과의 축적물이라 할 수 있다. 그러나 이러한 기상학들은 경험과 관찰을 통하여 어느 정도의 수준까지는 올라와있으나 결과적으로 항상 같은 값이 도출되지 않는다는 점에서 과학적 원리와는 동 떨어지는데 그렇다면 현대의 기상예측은 과연 어떻게 이루어지는 것인가?
2-1 기상예측의 시작 - 기상 상황
기상예측의 시작은 기상 상황을 알아보는 것이다. 그렇다면 기상상황을 어떻게 알 수 있을까? 대표적으로 관측기구를 통하여 나온 결과를 가지고 기상관측법과 대조하여 기상을 상태를 측정하는 방법이다.
기상관측법은 WMO규정에 의하여 발간된 『지상기상관측법』을 통하여 구름관측, 구름의 분류, 하층운·중층운·상층운을 구분하여 구름관측, 기상현상과 일기, 시정, 기압, 습도, 온도 비람, 강수량, 적설, 지면상태, 지면·지중온도, 일조시간, 증발량, 일사, 계절관측을 참조하여 현 기상상태를 측정하며 이에 나온 값을 참조하여 예보를 하게 되는 것이다. 기상청 『근대기상 100년사』서울, 2004년, 601p
그러나 관측을 통한 예보만으로는 지금 당장의 예보는 할 수 있으나 앞으로의 기상예보는 할 수 없게 되므로 생각해낸 것이 바로 ‘수치예보모델’이다.
2-2 미래를 알려주는 ‘수치예보모델’
인류의 삶의 질 향상과 더불어 지역 간의 시간차가 줄어들게 되어 대부분의 지역들이 일일생활권으로 통합되면서 일시적 예보만으로는 사람들의 생활에 도움이 되지 않게 되자, 기상 연구자들이 그동안의 기상자료를 종합하여 만들어 낸 것이 수치예보모델이다.
수치예보모델은 대기권의 바람, 기온, 기압, 습기의 영역을 계산하고 예측하기 위하여 수리적, 물리학적인 모델로서 연구대상지의 대기의 현재 상태와 지형이 기본 자료로 이용하여 바람의 속도, 온도, 습도와 대기오염 물질의 농도 등의 물리적 값을 1차원, 2차원 및 3차원 방정식으로 계산한다. 환경스페셜 『바람 도시에서 길을 잃다』 서울, 2001년, 147p
위의 중기후 수치예보모델을 이용하여 대기의 이동, 복잡한 대류 및 난류현상과 대기오염의 확산을 예측할 수 있다. 그러면 수치예보모델에 어떠한 자료를 입력할까? 입력 자료로는 지형자료, 기상자료, 대기오염자료 및 초기 상수 등으로 구성되어 있다. 여기서 가장 중요한 자료라고 할 수 있는 것이 초기상수인데 초기상수는 수치예보모델을 위한 방정식이 공간과 시간을 변수로 하는 수학의 편미분형태로 나타나기 때문에 초기 값과 주변 값을 설정해야한다. 환경스페셜 『바람 도시에서 길을 잃다』 서울, 2001년, 148p
따라서 기상예측을 실시하기 전에 모든 격자에 대한 대기층의 높이, 지표면의 높이, 대기 경계층의 온도와 바람의 영역 등을 상수로 입력해 주어야한다. 여기까지 본다면 수치예보모델을 통한 기상예보는 수학적으로도 과학적으로도 완벽하다고 할 수 있지만 왜 예보가 어긋나게 되는 것인가?
