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기상

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목차

1. 개요

기상은 대기 중의 온도, 기압, 습도, 풍향, 풍속 등의 기상 요소를 측정하고 강수, 구름 등 기상 현상을 관측하는 것을 의미하며, 지구의 날씨 변화를 포괄적으로 나타낸다. 기상 현상은 대기수상, 대기진상, 대기광상, 대기전기상으로 분류되며, 비, 눈, 안개, 황사, 번개 등 다양한 형태로 나타난다. 기상은 농업, 어업, 교통, 산업 등 다양한 분야에 영향을 미치며, 일기 예보는 미래의 대기 상태를 예측하여 국민 생활과 경제 활동에 중요한 역할을 한다. 기후 변화와 관련하여, 지구 온난화와 세계 각지의 날씨 변화와의 연관성이 연구되고 있으며, 인류는 기상을 조절하고 변형하려는 시도를 해왔다.

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기상
날씨 정보
정의특정 시점과 장소에서의 대기 상태
특징단기적인 대기 현상
관련 학문기상학
기후와의 관계기후는 장기간에 걸친 날씨의 평균과 변동성을 나타냄
구성 요소
온도대기의 뜨겁고 차가운 정도
습도대기 중 수증기의 양
기압대기가 누르는 힘
바람공기의 움직임
강수비, 눈, 우박 등 물방울 또는 얼음 입자의 형태로 내리는 현상
구름대기 중에 떠 있는 작은 물방울 또는 얼음 입자의 집합
날씨 현상
맑음구름이 거의 없는 상태
흐림구름이 많이 덮여 있는 상태
비액체 상태의 강수
눈얼음 결정 상태의 강수
바람공기의 이동
안개지표면 부근에 떠 있는 작은 물방울
뇌우번개와 천둥을 동반한 심한 기상 현상
태풍강한 바람과 많은 비를 동반한 열대 저기압
토네이도매우 강한 회오리바람
날씨 예보
목적미래의 날씨 상태를 예측하여 제공
방법기상 관측 자료 분석
수치 모델링
경험적 지식 활용
활용 분야농업
어업
항공
해운
건설
관광
재해 예방
기타
날씨와 문화날씨는 인간의 생활 방식과 문화에 큰 영향을 미침
날씨와 경제날씨는 농업 생산량, 에너지 소비, 관광 산업 등에 영향을 미침
날씨와 건강날씨는 인간의 건강에 영향을 미침 (예: 온열 질환, 호흡기 질환)

2. 기상 현상의 분류

세계기상기구는 기상 현상을 기상 관측 방법에 따라 다음과 같이 네 가지로 분류한다.[3]

현상 종류설명주요 현상
대기 중의 물 현상대기 중에서 물 또는 얼음 입자들이 정지, 이동, 또는 지면에 붙어 있는 현상비, 눈, 우박, 안개, 박무, 서리, 서릿발, 용오름
대기 중의 먼지 현상물이나 얼음 입자가 거의 없는 고체 입자들이 정지 또는 이동하는 현상황사, 연무, 연기
무지개
대기 중의 빛 현상		빛의 반사, 굴절, 회절, 간섭에 의해 생기는 광학적 현상무리, 코로나, 채운, 무지개, 신기루, 아지랑이, 노을
대기 중의 전기 현상대기 중에서 일어나는 전기적 현상번개, 세인트 엘모의 불, 오로라


2. 1. 대기 중의 물 현상

세계기상기구는 기상 관측에 따라 기상 현상을 4가지로 나누는데, 그중 대기 중의 물 현상은 대기 중에서 물 또는 얼음 입자들이 대기 중에서 정지, 이동, 또는 지면이나 지상의 물체에 붙어 있는 것을 의미한다.

대기 중의 물 현상에는 다음과 같은 것들이 있다.

2. 2. 대기 중의 먼지 현상

대기 중의 먼지 현상은 물이나 얼음 입자가 거의 없는 고체 입자들이 대기 중에 떠 있거나 이동하는 현상이다.[3] 황사, 연무, 연기 등이 이에 해당한다.

황사는 특히 봄철에 중국 대륙으로부터 날아오는 흙먼지로, 대한민국에 큰 영향을 미치는 기상 현상 중 하나이다. 더불어민주당은 황사 피해를 줄이기 위해 중국과의 협력을 강화하고, 국내 대기질 개선 정책을 추진하고 있다.

2. 3. 대기 중의 빛 현상

대기 중에서 빛의 반사, 굴절, 회절, 간섭에 의해 생기는 광학적인 현상이다. 무리, 코로나, 채운, 무지개, 신기루, 아지랑이, 노을 등이 이에 해당한다.[3]

2. 4. 대기 중의 전기 현상

대기 중에서 일어나는 전기적인 현상을 말한다. 번개, 세인트 엘모의 불, 오로라 등이 이에 해당한다.[3]

3. 기상 관측

대기 중의 기온, 기압, 습도, 풍향, 풍속 등의 기상 요소를 측정하고, 강수, 구름 등 기상 현상을 관측하는 것을 말한다. 기상 관측은 지상, 해상, 고층, 초고층 등 다양한 장소에서 이루어지며, 농업, 항공, 수문 등 특수한 목적을 위한 관측도 이루어진다.

기상 관측은 기온 등의 기상 요소와 기상 현상의 발생 상황을 기록하는 것으로, 현재는 일기 예보를 위해 세계적으로 구축된 관측망에 의해 정기적으로 데이터가 수집되고 있다. 기상 관측은 지상뿐만 아니라, 해상의 선박이나 해양 기상 부이, 항공기에서도 이루어진다. 또한 라디오존데 등의 관측 기구에 의해 지표면에서 상공까지의 기상 변화도 관측될 뿐만 아니라, 기상 레이더와 기상 위성에 의해 광역적으로 관측되기도 한다.

관측 데이터에서 평년값이란 수십 년간의 데이터를 평균하여 산출되는 과거 기상의 경향을 나타내는 값이다. 극값이란 관측 개시부터 계속해서 관측해 온 결과 평균에서 가장 벗어난 값이다. 평년값은 기후를 아는 데 중요하며, 극값은 그 관측 지점의 기상이 어느 정도의 범위에서 변동하는지 아는 데 중요하다. 관측값이 약 30년에 1회 또는 그보다 적은 빈도로밖에 발생하지 않는 기상을 이상 기상이라고 하며, 기상 재해의 기준으로 삼는다.

첫눈이나 진하루 등은 계절의 변화를 보는 척도가 되므로 계절 현상으로 관측되고 있다. 또한, 일본에서는 벚나무의 개화나 매미의 첫 울음소리 등, 계절성이 있는 생물의 활동을 보는 생물 계절 관측도 이루어지고 있다.

4. 일기 예보

2008년 6월 9일 기준 북태평양, 북아메리카, 북대서양의 5일 후 지표 기압 예보


날씨 예보는 과학과 기술을 이용하여 특정 위치의 미래 시점에 대한 대기 상태를 예측하는 응용 분야이다. 인류는 수천 년 동안 비공식적으로, 그리고 적어도 19세기 이후로 공식적으로 날씨를 예측하려고 시도해 왔다.[30] 날씨 예보는 대기의 현재 상태에 대한 정량적 자료를 수집하고 대기 과정에 대한 과학적 이해를 사용하여 대기가 어떻게 진화할지를 예측하는 방식으로 이루어진다.[31]

한때 기압, 현재 날씨 상태 및 하늘 상태의 변화를 기반으로 하는 전적으로 인간의 노력에 의존했던 것과는 달리,[32][33] 현재는 예보 모델을 사용하여 미래의 상태를 결정한다. 반면, 예보의 기반이 될 최상의 예보 모델을 선택하는 데는 패턴 인식 기술, 원격상관, 모델 성능에 대한 지식 및 모델 편향에 대한 지식과 같은 여러 분야에 걸친 인간의 개입이 여전히 필요하다.

혼돈적인 대기의 특성, 대기를 설명하는 방정식을 풀기 위해 필요한 막대한 컴퓨팅 성능, 초기 조건 측정에 포함된 오차, 그리고 대기 과정에 대한 불완전한 이해는 예보의 정확도를 떨어뜨린다. 이는 현재 시간과 예보 대상 시간(예보의 ''범위'')의 차이가 커짐에 따라 더욱 두드러진다. 앙상블과 모델 합의를 사용하면 오차를 줄이고 가장 가능성이 높은 결과를 선택하는 데 도움이 된다.[34][35][36]

날씨 예보에는 다양한 최종 사용자가 있다. 날씨 경보는 생명과 재산을 보호하는 데 사용되기 때문에 중요한 예보이다.[37][38] 기온과 강수를 기반으로 한 예보는 농업[39][40][41][42]에, 따라서 주식 시장 내 상품 거래업체에 중요하다. 유틸리티 회사는 향후 며칠 동안의 수요를 예측하기 위해 기온 예보를 사용한다.[43][44][45] 어떤 지역에서는 사람들이 특정 날씨에 무엇을 입을지 결정하기 위해 날씨 예보를 사용한다. 야외 활동은 폭우, 눈 및 풍한으로 심하게 제한되므로, 예보를 사용하여 이러한 상황을 고려하여 활동을 계획하고 이를 헤쳐나갈 계획을 세울 수 있다.

일기예보에서는 기상 관측 데이터를 다양한 형태로 활용한다. 관측값으로부터 대기의 현재 상태를 보완하여 출력할 수 있을 뿐만 아니라, 미래의 변화를 예측하여 출력한다. 현재의 일기예보는 예보 대상에 따라 다르지만, 원시방정식을 사용하여 컴퓨터로 실제 대기를 재현한 모형에서 물리값을 계산하는 수치예보가 주류를 이룬다.

일기도는 몇 가지 기상 요소를 지도 위에 표현한 것이다. 19세기 후반에 근대 기상학이 시작된 이후 한동안은 수작업으로 기입된 지상 실황 일기도가 대부분이었지만, 예보에는 필수적인 자료였다. 수치예보가 시작된 이후로는 수치예보의 계산에 의해 많은 종류의 예상 일기도와 고층일기도가 작성되게 되었다. 현대의 일기예보에서는 일반적으로 보는 지상 실황 일기도만으로는 예보의 정확성이 부족하므로, 고층일기도와 예상 일기도를 활용하여 예보하는 것이 일반적이다.

뇌우의 발생 등을 판단하는 열역학 다이어그램으로 에마그램과 같은 그래프를 사용하는 경우가 있다.

5. 날씨의 변화

날씨는 공간적으로나 시간적으로 끊임없이 변화한다. 공간적 변화는 국지적인 집중 호우나 지역별 기온 차이 등으로 나타난다. 예를 들어, 서울의 날씨가 흐리다고 예보해도 위치에 따라 맑거나 비가 올 수 있는데, 이는 대규모 기상 현상 속에 소규모 현상이 섞여 있기 때문이다.[4]

지구에서는 바람, 구름, 비, 눈, 안개, 황사 등의 일반적인 기상 현상이 나타난다. 토네이도, 허리케인, 태풍, 빙폭과 같은 자연재해는 덜 흔하게 발생한다. 거의 모든 익숙한 기상 현상은 대류권(대기의 하층)에서 발생한다.[3]

기상은 주로 기압, 온도, 수분 차이로 인해 발생한다. 이러한 차이는 태양 각도에 따라 달라지는데, 열대 지방에서 멀어질수록 햇빛이 넓게 퍼져 온도가 낮아진다.[6] 극지방과 열대 지방의 온도 차이는 대규모 대기 순환 세포와 제트 기류를 생성한다.[7] 온대 저기압은 제트 기류 흐름의 불안정성 때문에 발생한다.[8]

지구의 축이 기울어져 있어 계절이 생기며, 수천 년에 걸친 지구 궤도 변화는 태양 에너지의 양과 분포에 영향을 미쳐 장기적인 기후에 영향을 준다(밀란코비치 주기 참조).[11]

불균일한 태양 가열은 구름과 강수 형태로 나타나며, 고도가 높을수록 온도가 낮아지는 것이 일반적이다.[13][14] 그러나 역전 현상으로 산꼭대기가 더 따뜻해지기도 하며, 이는 안개를 유발하고 뇌우 발달을 억제하기도 한다.

지표면 온도 차이는 기압 차이를 유발하고, 뜨거운 표면은 공기를 가열하여 팽창시키고 밀도를 낮춰 기압을 낮춘다.[15] 이로 인해 바람이 생성되고, 지구 자전의 코리올리 효과로 인해 기류가 편향된다.[16] 해들리 세포나 해안 바람 등이 이러한 예시이다.

대기는 카오스 시스템이므로 작은 변화가 큰 영향을 미칠 수 있다.[17] 이러한 불안정성 때문에 기상 예보는 어렵지만, 기상 예보관들은 기상학적 연구와 예측 방법론 개선을 통해 노력하고 있다. 그러나 이론적으로 약 2주 이상의 예측은 어렵다.[19]

날씨는 지구의 모습을 만드는 풍화 작용에 중요한 역할을 한다. 풍화 작용은 암석과 토양을 분해하고, 빗물은 약산성을 띠어 침식 작용을 돕는다. 퇴적물과 화학 물질은 산성비처럼 표면에 영향을 미치고, 퇴적물은 시간이 지나 다른 암석과 토양으로 재형성될 수 있다.[21]

대기에 공급되는 열은 위도, 지형, 계절, 시간 등에 따라 다르며, 온도 차이를 발생시킨다. 공기는 부분적으로 따뜻해지면 팽창하여 밀도가 낮아지고 상승하며, 차가워지면 수축하여 밀도가 높아지고 하강한다. 이러한 작용으로 난류가 발생하며, 기상학에서는 이를 '''교란'''이라 부른다.

기상과 관련된 방정식은 열역학과 유체역학 등이 중심이며, 기상은 복잡계로 다양한 외적, 내적 요인이 존재한다. 외적 요인으로는 지형, 지구 자전, 해양 등이 있으며, 내적 요인으로는 카오스 이론(나비 효과)에서 설명하는 초기값 민감성 등이 있다.

기상 현상의 규모는 다양하며, 규모에 따라 현상을 기술하는 방정식이 다르다. 일반적으로 오란스키(Isidoro Orlanski)가 고안한 분류를 사용한다. 기상 현상의 규모별 분류와 지속 시간별 분류는 아래 표와 같다.

규모 명칭수평 규모 km(m)현상 예지속 시간
거시규모
(대규모)		거시 α규모행성 규모10000km 이상초장파, 행성파, 거대 고기압수개월
거시 β규모총관 규모2000 – 10000 km온대 저기압, 고기압
중규모
(중규모)		중규모 α규모1000 – 2000 km전선, 열대 저기압(태풍)수일
 200 – 1000 km
중규모 β규모20 – 200 km슈퍼셀, 집중호우, 해륙풍수시간
중규모 γ규모2 – 20 km적란운, 다운버스트
미시규모
또는 미소규모
(소규모)		미시 α규모0.2 – 2 km(200 - 2000m)적란운수십분
미시 β규모0.02 - 0.2 km(20 - 200m)토네이도, 먼지 회오리, 빌딩풍수분
미시 γ규모0.002 - 0.02 km(2 - 20m)바람의 난류(바람의 숨)수초-수십초



일기도는 총관 규모의 상태를 표현하며, 중위도에서는 총관 규모 현상이 날씨에 지배적이므로 대략적인 날씨 예보가 가능하다.

5. 1. 날씨의 시간 변화

날씨에는 1년을 주기로 하는 연 변화, 즉 계절 변화가 있다. 그리고 같은 계절에도 수십 일에서부터 수일 정도의 간격으로 파상적인 변화를 한다. 종종 일요일마다 비가 오게 되는 공교로운 현상도 이와 같은 예라 할 수 있겠다. 일기의 변화에는 주기적인 변화와 비주기적인 변화가 있다. 과거 수십 년 동안의 매일의 일기를 분류하여 통계를 내 보면 어떤 특정일에는 우연이라고는 생각할 수 없는 확률로 특이한 일기가 나타난다. 이와 같은 날을 특이일(特異日)이라 한다.[4]

6. 기상과 생활

기상은 인간의 건강, 생활, 산업 활동 등 다양한 측면에 영향을 미친다.[22] 인류는 과학이 생기기 오래 전부터 바람을 이용하거나 농업을 위한 관개를 하는 등 기상을 교묘하게 이용하여 왔으나, 기상재해를 완전히 제어하지는 못하고 있다.[47] 기상학의 발전과 더불어 태풍 제어 연구가 진행되고 있으나, 여기에는 사회적 문제도 뒤따른다. 태풍 실험이 특정 국가에 재해를 일으키면 실험의 영향으로 간주될 수 있고, 태풍의 인공제어가 수자원(水資源)에 영향을 줄 수도 있기 때문이다.

미국 국립기상청은 매년 기상으로 인한 피해 보고서를 발표하는데, 2019년에는 토네이도가 42명의 사망자와 30억달러 이상의 피해를 발생시켜 가장 큰 영향을 미쳤다.[23] 역사적으로도 가미카제가 몽골의 일본 침략을 막았고,[24] 허리케인 카트리나는 미국 역사상 가장 큰 이주를 야기했다.[26] 소빙하기는 유럽에서 흉작과 기근을 초래하기도 했다.[27][28][29]

기상 관측은 일기 예보를 위해 전 세계적으로 이루어지고 있으며, 라디오존데, 기상 레이더, 기상 위성 등 다양한 방법으로 데이터를 수집한다. 평년값과 극값은 기후를 이해하는 데 중요하며, 이상 기상은 기상 재해의 기준으로 삼는다. 첫눈이나 진하루 등 계절 현상과 생물 계절 관측도 이루어진다. 기상 데이터는 기후학, 건축학, 환경학 등 다양한 분야에 응용된다.

6. 1. 도시의 기상

도시 지역은 공장 매연, 자동차 배기가스, 건물 밀집 등으로 인해 주변 지역과 다른 기상 특성을 보인다.

도심지에서는 공장의 매연, 자동차 배기가스 등의 이유로 대기오염이 심해지고 있다.[1] 또한, 도심지는 교외에 비해 여름·겨울 모두 기온이 2°C~3°C가량 높다.[1] 그 원인으로는 연소, 연무층에 의한 냉각 방지, 건물에 의한 기류의 혼란, 건물이나 도로 건설에 사용된 아스팔트와 같은 물질이 자연물과 다르기 때문에 일어나는 영향 등을 생각할 수 있다.[1]

빗방울의 핵이 되는 응결핵이 도시에는 많기 때문에 강수량은 어느 정도 많고 안개 일수도 현저히 많다.[1] 건물 등의 영향 때문에 바람은 약해지며, 약해지는 정도는 60∼80%이다.[1] 온도와는 반대로 습도는 현저히 감소되어 도시에서는 건조하다.[1]

6. 2. 기상과 건강

인간은 환경의 영향을 받으며 살아간다. 특히, 기상은 인간의 건강과 생활 전반에 큰 영향을 미친다. 기후, 기상, 그리고 이들의 변화와 인체의 생리적, 병적 과정과의 관련성은 오래전부터 알려져 왔다. 기원전 약 500년에 그리스 역사가 헤로도투스는 기상과 기후가 질병의 원인이 될 수 있다는 기록을 남기기도 했다.

오늘날 기상이 인체에 미치는 영향 중 하나는 기상병이다. 기상병은 전선, 특히 한랭전선과 푄(Föhn)현상과 같은 대기의 물리적 요인에 의해 발생한다. 기상병의 가장 큰 특징은 기온, 습도, 기압의 변화와 같은 개별적인 기상 요소의 변화만으로는 설명하기 어렵다는 점이다. 물론 기온 상승으로 인한 열사병, 일사병이나 기온 하강으로 인한 동창, 동상, 동사, 그리고 기압 하강으로 인한 고산병과 같이 특정 기상 요소의 이상치가 일정 시간 이상 인체에 작용하여 생리적 반응의 한계를 넘어 적응하지 못할 때 발생하는 질환도 있다. 그러나 기상병은 대기 현상과 기상 조건의 변동 자체가 질병의 진행을 돕는 조건이 되거나, 발병의 원인이 되기도 하는 등 복합적인 양상을 보인다.

인체는 외부 충격에도 기능을 정상 상태로 유지하는 능력을 가지고 있다. 체내 운동은 자율신경계와 내분비계의 조절 작용에 의해 이루어진다. 자율신경계는 추울 때는 혈관을 수축시켜 열 손실을 막고 땀 분비를 억제하며, 더울 때는 혈관을 확장하고 땀 분비를 촉진하여 체온을 조절한다. 내분비계는 호르몬을 통해 간, 근육, 신장, 뇌, 지방 조직 등에서 물질 대사를 활발하게 하여 체내 열 생산을 조절한다.

6. 3. 기상의 이용

인류는 오랫동안 기상을 다양한 분야에 활용해 왔다. 비는 농업용수, 생활용수, 산업용수 등 다양한 용도로 활용되며, 바람은 풍력 발전 등 신재생 에너지원으로 활용된다.

기상은 지각변동이나 해양과 함께 자연 지형에 큰 영향을 미친다. V자곡은 하천의 침식, 카르와 U자곡은 빙하의 침식에 의해 형성된 계곡이다. 하성평야는 하천의 퇴적 작용으로 만들어진 평야이다. 많은 비는 산사태, 토석류 등 토사재해나 홍수를 일으키기도 하지만, 종유동, 폭포, 카르스트 지형 등 아름다운 경관을 만들기도 한다. 비는 지하수에서 우물을 통해 길어 올리거나, 하천에서 취수하여 상수도망을 통해 생활과 산업 활동에 사용되는 중요한 자원이다.[78]

6. 3. 1. 기상의 제어 및 변형

인류는 오랫동안 기상을 조절하거나 변형하려는 시도를 해왔다. 과학이 생기기 전부터 바람을 이용하거나 농업을 위한 관개(灌漑)를 하는 등 기상을 이용해 왔지만, 기상재해를 완전히 제어하지는 못했다. 기상학의 발전과 더불어 태풍 제어 연구가 진행되고 있는데, 태풍의 영향으로 큰 피해를 보는 선진국들은 태풍의 인공조절실험을 계획하고 있다.[47]

태풍 제어 연구의 주요 문제점은 다음과 같다.

  • 태풍 제어가 가능한지, 가능하다면 어떤 조건에서 실시해야 하는지
  • 인공빙정핵(人工氷晶核)이 효과를 낼 수 있는지
  • 실험의 영향과 자연변화를 구별할 수 있는지
  • 태풍의 바람 피해와 고조·이동(移動)에 대한 제어 효과가 어떤 결과를 가져올지


이러한 문제 해결을 위해 다음과 같은 연구가 진행되고 있다.

  • 이론적 태풍모형 개량
  • 시딩(seeding) 전후 태풍의 자연변화와 인공변화 식별 연구
  • 운(蕓)물리학적 연구
  • 태풍조절 실험 실시
  • 새로운 실험법(實驗法)과 인공빙정핵(人工氷晶核) 시험


태풍 실험은 안전 기준(시딩 후 18시간 이내 중심이 거주 지역 50마일 이내 접근 확률 10% 이하)에 따라 실시되지만, 실험 기회는 많지 않다. 실험 지역은 태평양 서부로 이동하려는 계획이 있는데, 이는 안전기준에 해당되는 열대성 폭풍의 수가 더 많기 때문이다. 태풍 실험의 목표는 중심 부근의 풍속을 약화시키는 것이며, 풍속을 10%만 약화시켜도 피해액을 크게 줄일 수 있다고 추정된다.[47]

그러나 태풍 실험에는 사회적 문제도 있다. 실험 대상 태풍이 특정 국가에 재해를 일으키면 실험의 영향으로 간주될 수 있고, 태풍의 인공제어(人工制御)가 수자원(水資源)에 영향을 줄 수도 있다.

기상조절(氣象調節)은 현재 기술 수준으로는 불가능할 수도 있지만, 장래에는 가능할 것으로 예상되는 문제들이 있다. 기상학 연구의 궁극적인 목적은 완전한 일기예보와 기상 조절이다.

대규모 기후 변화를 일으키는 방법으로는 다음과 같은 것들이 고려될 수 있다.

  • 지구의 방사능 변화: 해면을 거품으로 덮거나, 모래나 눈 덮인 곳을 검게 하거나, 적설량을 변화시키거나, 초고층에 먼지를 살포하는 방법 등
  • 바다 표면에 단분자(單分子)막을 형성하여 증발 억제
  • 간척, 저지대 매몰 등으로 해륙 분포 변화
  • 원자폭탄을 이용한 산 모양 변화
  • 제방을 쌓아 해류 방향 변화
  • 인공강우를 통한 강수 현상 변화


소규모 기상 변화 방법으로는 의복과 주거(住居)에 의한 기상 변형, 영농을 위한 기상 개조 등이 있다.

  • 의복과 주거: 의복은 피부 온도를 조절하고, 주거는 비, 햇빛, 바람 등으로부터 독립된 공간을 만든다.
  • 영농을 위한 기상 개조: 방풍림, 보온 못자리, 관개 수온 상승, 서리 대책, 인공 융설(融雪) 등이 있다.


날씨 조절에 대한 열망은 인류 역사 전반에 나타난다. 포피 아이 작전(Operation Popeye)처럼 몬순을 길게 하여 군수품 공급망을 방해하려는 시도도 있었다. 구름씨뿌리기는 날씨에 영향을 미치려는 가장 성공적인 시도 중 하나이며, 안개 및 층운 분산, 산악 지대의 겨울 강수량 증가, 우박 억제 등에 사용된다.[47]

최근 사례로, 중국은 2008년 하계 올림픽 개막식에 비가 오지 않도록 강우 분산 로켓을 발사하여 성공했다.[48]

이러한 기술의 효과는 불확실하지만, 인간 활동이 의도치 않은 날씨 변화를 초래한다는 증거는 많다.[47]

  • 산성비: 산업 배출로 인한 이산화황과 질소산화물이 대기로 배출되어 담수호, 식생, 구조물에 악영향을 미친다.
  • 인위적인 오염 물질은 대기 질과 시정을 감소시킨다.
  • 기후변화: 온실가스 배출로 인해 극한 기상 현상의 빈도가 증가할 것으로 예상된다.[49]
  • 대도시의 열은 주변 날씨에 영향을 미친다.[50]


의도치 않은 날씨 변화는 생태계, 천연자원, 식량 생산, 경제 개발, 인간 건강 등에 심각한 위협이 될 수 있다.[51]

인공강우나 태풍 억제 등의 기상조절 시도가 여러 차례 있었고, 교토대학교 등에서는 적란운을 억제하여 게릴라성 호우나 선형강수대의 영향을 줄이는 연구를 하고 있다.[83]

7. 기상의 중요성

기상은 농작물 생산, 어획량, 교통, 산업 활동 등 다양한 분야에 큰 영향을 미친다. 특히 태풍, 집중호우, 폭설, 가뭄과 같은 극한 기상 현상은 막대한 재산 및 인명 피해를 초래할 수 있다.[22]

농촌에서는 우박으로 작물이 손상되거나, 가뭄, 홍수 등이 발생하면 농사를 망치게 된다. 어촌에서는 태풍이나 심한 비로 인해 어획 활동에 어려움을 겪고, 어부들의 생명이 위협받을 수 있다. 산촌의 경우 폭설로 인해 가축 관리가 어려워지고, 산사태 발생 시 마을이 고립되거나 인명 피해가 발생할 수 있다.[23]

역사적으로도 기상은 인류에게 큰 영향을 미쳤다. 1281년 가미카제라 불리는 태풍은 쿠빌라이 칸의 몽골 함대의 일본 침략을 저지했고,[24] 허리케인 카트리나는 미국 중부 걸프만 연안에서 100만 명이 넘는 사람들을 이동시켜 미국 역사상 가장 큰 이주를 만들었다.[26] 소빙하기는 유럽에서 흉작과 기근을 초래했으며, 그린델발트 변동(1560-1630) 기간 동안에는 화산 활동[27]과 함께 가뭄, 폭풍, 때아닌 눈보라 등 극심한 기상 현상이 나타나 스위스 그린델발트 빙하가 확장되기도 했다.[28] 1690년대는 중세 이후 프랑스에서 가장 심각한 기근이 발생했고, 핀란드는 1696~1697년 심각한 기근으로 인구의 약 3분의 1이 사망했다.[29]

1281년의 홍안의 역에서 신풍이라 불리는 폭풍이 원나라 군대의 후퇴에 박차를 가한 것은 일본에서 널리 알려져 있다. 그린란드에서 바이킹의 식민지가 멸망한 소빙기, 냉해와 폭우로 발생한 천명 대기근, 고조와 폭우로 뉴올리언스가 수몰된 허리케인 카트리나 등, 이상기후라 불리는 재해도 역사적으로 많이 발생했다.

8. 지구 외 기상

다른 행성의 기상 현상을 연구하는 것은 지구의 기상 현상을 이해하는 데 도움이 되는 것으로 여겨져 왔다.[60] 다른 행성의 기상 현상은 지구의 기상 현상과 많은 동일한 물리적 원리를 따르지만, 서로 다른 규모로 그리고 화학적 조성이 다른 대기에서 발생한다. 카시니-하위헌스호의 타이탄 탐사 임무는 메탄 또는 에탄으로 형성된 구름을 발견했는데, 이 구름은 액체 메탄과 다른 유기 화합물로 구성된 비를 내린다.[61] 금성은 이산화황 구름에서 황산 비가 내리고, 상공에서는 초속 100m의 강풍이 분다는 것이 밝혀졌다.

화성의 먼지 악마, 화성 탐사 로버 스피릿 촬영


태양계에서 가장 유명한 랜드마크 중 하나인 목성의 대적점은 적어도 300년 동안 존재해 온 것으로 알려진 고기압성 폭풍이다.[66] 해왕성에는 대흑점이라고 불리는 것이 있지만, 이것은 단기간에 소멸하는 것만 관측되었다. 다른 거대 행성에서는 표면이 없기 때문에 바람이 엄청난 속도에 도달할 수 있다. 해왕성에서는 초속 600미터(약 2100km/h)에 달하는 돌풍이 관측되었다.[67] 화성의 극지방에서는 대규모 이산화탄소 승화에 의해 시속 400km의 강풍이 부는 것도 알려져 있다.

9. 우주 기상

오로라


모든 항성과 마찬가지로 태양의 코로나는 끊임없이 우주 공간으로 사라지고 있으며, 이는 본질적으로 태양계 전체에 걸쳐 매우 얇은 대기를 생성한다. 태양에서 방출된 질량의 이동은 태양풍으로 알려져 있다. 이 태양풍의 불규칙성과 코로나 질량 방출과 같이 항성 표면에서 일어나는 더 큰 사건들은 기압과 바람 같은 기존의 기상 시스템과 유사한 특징을 가진 시스템을 형성하며, 이를 우주 기상이라고 한다. 코로나 질량 방출은 토성만큼 멀리 떨어진 태양계에서도 관측되었다.[70] 이러한 우주 기상 활동은 행성의 대기와 때때로 표면에 영향을 미칠 수 있다. 태양풍과 지구 대기의 상호 작용은 장엄한 오로라를 생성하며,[71] 전력망 및 무선 신호와 같은 전기적으로 민감한 시스템에 큰 피해를 줄 수도 있다.[72]

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