태풍발생 2주간 예측 실현 가능 실증

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-01-26

~ 태풍 발생 예측의 실용화 ~ 독립행정법인 해양연구개발기구 심리스환경예측연구분야 연구팀과 도쿄대학 해양연구소 연구팀은 공동으로 2004년 8월에 발생한 8개의 태풍에 관하여 지구 전체의 구름 생성, 소멸을 상세하게 계산할 수 있는 전 지구 구름시스템 해석모델 “NICAM”을 슈퍼컴퓨터 “경”으로 다수의 시뮬레이션을 실시하여 약 2주간의 태풍 발생 예측이 가능하다는 것을 실증하였다. 태풍은 북서태평양 지역의 열대에서 발생한다. 폭풍 및 폭우, 높은 파도 등 피해를 일으킬 수 있는 현상을 동반할 뿐만 아니라 수자원을 가져오기 때문에 그 예측은 사회적으로 큰 임팩트가 있다. 특히 열대지방에서는 태풍발생에서 태풍접근까지의 시간이 짧고, 그 사이에 급격하게 발달하는 경우도 자주 있기 때문에 태풍발생의 예측이 가능하다면 방재에 크게 도움이 될 것으로 생각된다. 일본 기상청을 비롯한 몇 군데 태풍 예보센터는 1일~5일 후의 태풍발생 예측을 수행하고 있지만, 정밀도가 충분하지 않거나 예측기간이 짧다는 문제가 있다. 태풍발생은 열대지역에서 북반구 동계(12월~4월)에 발생하는 매든-출리안 진동(Madden Julian Oscillation, MJO) 및 북반구 하계(5월~11월)에 발생하는 북반구 하계 계절 내진동(Boreal Summer Intraseasonal Oscillation, BSISO)과 관련있다고 한다. 따라서 MJO와 BSISO를 높은 정밀도로 예측한다면 태풍의 발생도 높은 정밀도로 예측할 수 있을 가능성이 있다. MJO는 약 30~60일의 주기로 주로 인도양에서 발생한 수평방향의 크기가 수천km에 이르는 거대한 적란운군이 적도를 따라 동으로 진행하는 대기변동이다. 한편 BSISO는 인도양 및 북서태평양에서 발생한 수평방향의 크기가 수천km에 이르는 거대한 적란운군이 약 30~60일의 주기로 북진하는 대기변동이다. 모두 구름을 동반하기 때문에 높은 정밀도로 예측하기 위해서는 구름의 효과를 기상 시뮬레이션 프로그램에 적절하게 입력하는 것이 상당히 중요하다. 한편 기상청을 비롯한 세계 각국의 예보센터에서 일기예보에 이용되고 있는 기상 시뮬레이션 프로그램에서는 구름의 효과가 가정 하에서 경험적으로 반영되고 있으며, 물리법칙을 따른 엄밀한 것은 아니다. 본 연구팀은 지금까지 구름의 생성, 소멸 및 구름 중에서 비 및 눈의 생성과 낙하를 물리법칙을 따라 직접 계산할 수 있는 기상 시뮬레이션 프로그램 NICAM을 개발하고, 그것을 슈퍼컴퓨터를 이용하여 MJO를 상당히 높은 정밀도로 예측할 수 있다는 것을 나타내었다. 그러나 BSISO의 예측 정밀도 및 BSISO와 태풍 발생의 예측 정밀도의 관계에 대해서는 해명하지 못하였다. 2004년은 6월부터 10월까지 BSISO가 뚜렷하게 나타나 필리핀의 동쪽에서 대류활동이 강했던 6월과 8월에는 평년(1981~2010년의 30년 평균)보다 많은 5개(평년치: 1.7개)와 8개(평년치 5.9개)의 태풍이 발생하였다. 그래서 연구팀은 슈퍼컴퓨터와 NICAM을 이용하여 2004년 8월 1일부터 31일까지 시뮬레이션 개시일을 1일씩 변화시키면서 31개의 30일 예측을 수행하여 BSISO와 태풍 발생을 어느 정도 높은 정밀도로 예측할 수 있는지 검증하였다. 시뮬레이션의 결과, BSISO에 의한 필리핀 동해상에서 8월에 대류활동이 활발하게 되어 북진한 것과 9월에 대류활동이 활발하지 못하게 되는 것을 재현하였다. 또한 8월에 발생한 8개이 태풍에 관해서 재현된 것을 해석한 결과, 최성수기의 중심기압이 990hPa보다 높은 수명이 3일 미만이었던 태풍 11호와 14호의 재현은 어려웠지만, 다른 6개의 태풍발생은 잘 재현할 수 있었다. 특히 8월 후반에 발생한 태풍 15~18호는 약 2주간 전부터 태풍발생이 재현되었다. 8월에 발생한 8개의 태풍 중 5개는 몬순 트로프에 따른 시어선(shear line) 부근에서 발생하였다. 이 중에서도 8월 28일에 발생한 태풍 18호는 가장 동쪽에서 발생하였으며, BSISO에 의해 몬순 트로프가 동쪽으로 확대된 시어선이 동쪽까지 연장된 것이 발생에 기여하였다고 생각된다. 태풍 18호가 발생한 3주 전부터 시작한 시뮬레이션에서는 8월 중순 시어선의 동쪽으로의 확대를 재현하였지만, 8월 하순은 시어선이 그다지 확대되지 않았다. 한편 발생 2주 전부터 시작한 시뮬레이션은 8월 하순의 시어선 확대를 잘 재현하였다. 따라서 NICAM이 2주 전부터 시어선을 높은 정밀도로 재현한 것이 태풍 18호를 2주 전부터 재현하는데 기여하였다고 생각된다. 그리고 태풍 18호 발생 직전의 3일간 몬순 트로프의 발생은 시뮬레이션 개시일이 태풍 발생일에 가까울수록 높은 정밀도로 재현할 수 있었다. 그에 따라 태풍의 발생을 예측할 뿐만 아니라 그 타이밍 및 발생위치도 관측사실에 가깝다는 것을 알았다. 이러한 결과로부터 구름의 효과를 직접 계산하는 NICAM을 이용하여 BSISO를 높은 정밀도로 재현함으로써 태풍 발생을 2주 전부터 예측할 수 있다는 것을 선도적으로 실증할 수 있었다. 그림 1. 관측(좌)와 8월 15일 개시 시뮬레이션(우)에서의 필리핀 동쪽 해상의 대류활동 시계열 그림 2. 8월 1일~10일(상), 11일~20일(중), 21일~30일(하)의 고도 약 1,500m에서 동서풍과 태풍 발생 위치 그림 3. 태풍 18호 발생 직전 3일간 평균한 고도 약 1,500m에서 관측된 서풍영역과 발생 약 3주 전(상), 약 2주 전(중), 약 1주 전(하)를 초기치로 하는 7개의 시뮬레이션 중 서풍을 예측한 것의 갯수 fig11.jpg fig2.jpg fig3.jpg http://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20150120/