기상관측소

1. 개요

기상관측소는 날씨와 관련된 조건을 측정하는 장비와 시설을 의미한다. 기상 관측 장비는 온도계, 기압계, 습도계, 풍속계, 일사계, 강수량계 등 다양한 기기를 포함하며, 자동화된 공항 기상 관측소에서는 현재 날씨 센서, 강하 입자 분포계, 투과율계, 운고계 등이 추가로 사용될 수 있다. 대한민국에서는 기상청이 주도하여 전국에 기상 관측소를 운영하며, 일본은 기상청, 관구 기상대, 지방 기상대, 측후소 등을 통해 기상 관측을 수행한다. 해양 기상 관측을 위해 기상 관측선과 기상 부이가 사용되며, 전 세계적으로 다양한 기상 관측 네트워크가 구축되어 기상 현상을 관측하고 있다.

2. 기상 관측 장비

기상 관측 장비는 날씨와 관련된 조건을 측정하는 모든 장치를 의미한다. 다양한 기상 조건이 있기 때문에 다양한 기상 관측 장비가 존재한다.

종관 기상 관측소는 UTC 기준 00시 00분, 06시 00분, 12시 00분, 18시 00분과 중간 종관 시각인 03시 00분, 09시 00분, 15시 00분, 21시 00분에 기상 정보를 수집한다. 모든 기상 관측소에는 식별을 위해 세계 기상 기구(WMO)에서 할당한 고유 관측소 코드가 있다. 일반적인 측정 기기는 풍향계, 풍속계, 압력 센서, 온도계, 습도계 및 우량계이다. 기상 측정값은 특수 형식으로 지정되어 WMO에 전송되어 일기 예보 모델을 지원한다.

특별 지역 기상 관측소, 대부분의 지방 기상대 등에서는 지상 기상 관측 장치의 관측과 기상 위성 및 레이더 데이터를 조합하여 육안으로 수행되던 날씨 기록(맑음·흐림 판별, 비·눈 판별) 및 뇌우 기록을 대체하고 있다.

항공 기상 관측에서도 자동 관측 도입이 진행되고 있다.

2.1. 기상 관측 장비의 종류

일반적인 기상 관측소에는 다음과 같은 기기가 있다.

* 온도계: 기온 및 해수면 온도 측정
* 기압계: 기압 측정
* 습도계: 습도 측정
* 풍속계: 풍속 측정
* 일사계: 태양 복사 측정
* 강수량계: 일정 기간 동안의 액체 강수량 측정
* 풍향계: 일반적인 풍속 및 풍향 측정
* 증발계: 증발량 측정

또한, 특정 자동화된 공항 기상 관측소에서는 다음과 같은 추가 기기가 사용될 수 있다.

* 현재 날씨 센서: 강수량 식별
* 강하 입자 분포계: 빗방울 크기 분포 측정
* 투과율계: 가시거리 측정
* 운고계: 구름의 고도 측정

더욱 정교한 관측소에서는 자외선 지수, 잎의 습윤도, 토양 수분, 토양 온도, 연못, 호수, 개울 또는 강물에서의 수온 및 가끔 기타 데이터를 측정할 수 있다.

2.2. 기상 관측 장비 설치

기상 관측 장비는 정확한 측정을 위해 외부 환경의 영향을 최소화해야 한다. 온도계에 직사광선이 닿거나 습도계에 바람이 직접 부는 것을 막기 위해, 통풍이 잘 되는 상자 안에 보관해야 한다. 일반적으로 스티븐슨 스크린과 같은 상자를 사용한다.

풍향계나 강우량계와 같이 기상 요소에 직접 노출되어야 하는 장비를 제외하고는, 대부분의 기상 관측 장비는 이러한 상자 안에 설치한다. 기기는 정기적인 기록을 위해 특수화될 수 있으며, 그렇지 않은 경우에는 상당한 수작업이 필요하다. 많은 기상 관측소의 데이터가 일기 예보에 필요하므로, METAR와 같은 형식으로 데이터를 자동으로 전송하는 것이 바람직하다.

3. 대한민국의 기상 관측

대한민국에서는 기상청을 중심으로 전국적인 기상 관측망을 운영하고 있다. 기상청 산하에는 지방 기상청, 기상대, 기상관측소 등이 있으며, 이들 기관은 관측 장비와 전국 각지의 자동기상관측장비를 통해 기상 정보를 수집한다.

과거 기상관측소에서는 대부분 1명이 상주하여 유인 관측을 하였으나, 현재는 종관기상관측장비(ASOS)와 자동적설관측장비를 통해 자동 관측한다.

3.1. 대한민국 기상청

대한민국 기상 관측은 기상청이 주도하고 있다. 기상청은 지방 기상청, 기상대, 기상관측소에 설치되어 있는 관측 장비와 전국 각지의 자동기상관측장비를 통해 관측 정보를 수집하고 있다.

3.2. 지방 기상청

전국에 7개의 지방 기상청이 있으며, 2개의 기상지청(청주, 전주)이 있다. 지방 기상청에서는 관할 지역의 광역 예보와 주간 예보를 할 수 있고, 기상대보다 많은 기상 공무원이 근무하고 있다.

3.3. 기상대

기상대는 전국에 45개소가 있으며, 각 지역을 관할하는 지방기상청에 소속되어 있다.

기상대에서는 종관기상관측장비(ASOS)를 통해 기압, 기온, 풍향, 풍속, 습도, 강수량(0.1mm, 0.5mm), 강우 유무, 일사량, 일조 시간, 지면 온도, 초상 온도 등을 자동 관측하고, 1시간마다 일기(日氣), 시정, 운량, 운형, 증발량, 지중 온도 등을 수동 관측한다. 적설량은 자동적설관측장비 또는 적설판(또는 설척)으로 관측한다.

2008년 10월 30일 동네예보 시행과 함께 이루어진 조직 개편으로, 이전에는 지방기상청에서만 가지고 있던 기상 특·정보 발표 권한이 대구, 마산, 문산, 서산, 수원, 안동, 여수, 전주, 청주, 춘천 등 10개 기상대에도 부여되었다.

3.4. 기상관측소

기상관측소는 전국에 39개소가 있으며, 지방기상청과 기상대에 소속되어 있다.

2008년 10월 30일 동네예보가 시행되면서 대부분 무인 관측으로 전환되었다. 기상 관측 요소인 기압, 기온, 풍향, 풍속, 습도, 강수량(0.1mm, 0.5mm), 강우 유무, 일사량, 일조 시간, 지면 온도, 초상 온도 등은 종관기상관측장비(ASOS)로, 적설량은 자동적설관측장비로 자동 관측한다.

4. 일본의 기상 관측

1880년(메이지 13년) 일본에서 근대 기상 관측이 시작될 당시 기상 관측 시설은 측후소라고 불렸다. 1887년 도쿄 기상대가 중앙 기상대로 개칭되었고, 이후 기상청으로 이어진다. 기상청 편찬의 『기상 100년사』와 기상청 홈페이지에서는 1875년(메이지 8년) 6월 1일 도쿄에서 기상 관측 시작을 도쿄 기상대의 설치로 보고 있지만, 코이누마 칸이치에 따르면 당시 조이너에 의한 관측 기록에 있는 "Imperial Meteorological Observatory, Tokio, Japan"을 후년에 번역한 것으로 생각된다.

4.1. 일본 기상청

일본에서 근대 기상 관측이 시작된 1880년(메이지 13년) 당시, 기상 관측을 수행하는 시설은 기후 측량장 또는 측후소라고 불렸다. 코이누마 칸이치에 따르면, 같은 해 나가사키 측후소의 월보 발행처가 "도쿄 측후소"에서 "지리국 기상대"로 변경된 것이 확인되며, 이 무렵부터 일본에서 "기상대"라는 용어가 사용되기 시작했다. 1887년에는 도쿄 기상대가 중앙 기상대로 개칭되었고, 이후 기상청으로 이어진다.

일본 기상청은 다음과 같은 기관을 통해 기상 관측을 수행한다.

* 고층 기상대: 고층 기상의 관측 및 연구, 고층 기상 관측용 측기의 점검, 교정 등의 업무를 수행한다.

* 지방 기상대(일반): 50개의 기상대가 있으며, 관구 기상대 등의 소관 사무 일부를 분장한다. 홋카이도에 6개, 오키나와현에 3개, 그리고 관구 기상대가 소재하는 지역을 제외한 각 부현에 1개씩 기상대가 있다. 대부분 현청 소재지에 있지만, 구마가야(사이타마현), 조시(지바현), 히코네(시가현), 시모노세키(야마구치현)는 지리적 관계상 현청 소재지가 아닌 곳에 있다.

4.1.1. 관구 기상대

관구 기상대는 기상청의 사무 중 일부를 분담한다. 삿포로(홋카이도), 센다이(미야기현), 도쿄(도쿄도), 오사카(오사카부), 후쿠오카(후쿠오카현)에 5곳이 있다. 오키나와 기상대는 관구 기상대와 동등하게 간주된다.

4.1.2. 측후소

과거 기상대와 함께 100곳이 넘는 측후소에서 유인 관측을 실시했지만, 관측 기술의 고도화와 경비 절감 요구에 따라 기본적으로 무인화되었다. 지방 기상대의 관할 구역이 넓은 홋카이도 도카치 지방의 오비히로와 가고시마현 아마미오섬의 나제 두 곳이 유인 측후소로 존속하고 있다.

4.2. 항공 기상 관측

일본은 항공 교통의 안전을 위해 공항에 항공 지방 기상대와 항공 측후소를 설치하여 운영하고 있다. 이 시설들은 지역 분장 조직과 동등하며, 업무가 크게 다르기 때문에 별도로 구분된다.

4.2.1. 항공 지방 기상대

도쿄, 나리타, 주부, 간사이, 후쿠오카에 5곳이 있다.

4.2.2. 항공 측후소

신치토세, 센다이, 나하에 3곳이 있다.

5. 해양 기상 관측

해양 기상 관측은 선박, 기상 부이 등을 이용하여 수행된다. 과거에는 기상 관측선이 중요한 역할을 수행했으나, 1960년대부터 이 역할은 인공위성, 장거리 항공기 및 기상 부이에 의해 대체되었다.

5.1. 기상 관측선

기상 관측선은 기상 예보에 사용하기 위한 지상 및 상층 기상 관측 플랫폼 역할을 하는 선박으로 대양에 배치되었다. 또한 수색 및 구조 작전을 지원하고 대서양 횡단 항공편을 지원하기 위한 것이었다. 제2차 세계 대전 동안 기상 관측선의 설립은 매우 유용하다는 것이 입증되어, 국제 민간 항공 기구(ICAO)는 1948년에 13척의 기상 관측선으로 구성된 글로벌 네트워크를 구축했다. 1996년 운영 중이던 12척 중 9척은 북대서양에, 3척은 북태평양에 있었다. 기상 관측선 협정은 1990년에 종료되었다. 기상 관측선의 관측은 상선이 기상 시스템을 피하는 경향이 있는 것과 달리 풍향 및 파랑 연구에 도움이 되었으며 귀중한 자원으로 간주되었다. 마지막 기상 관측선은 Polarfront^{노르웨이어}호로, 노르웨이 기상 연구소에서 운영하는 66°N, 02°E의 기상 관측소 M("jilindras")으로 알려졌다. Polarfront^{노르웨이어}호는 2010년 1월 1일에 운행이 중단되었다. 1960년대부터 이 역할은 인공위성, 장거리 항공기 및 기상 부이에 의해 대체되었다. 선박에서 수행되는 기상 관측은 일상적인 상업 운항에 참여하는 수천 척의 자발적 상선에서 계속 이루어지고 있으며, Old Weather 크라우드소싱 프로젝트는 전용 선박 시대 이전의 해군 일지를 기록한다.

5.2. 기상 부이

기상 부이는 전 세계의 대양과 호수에서 기상 및 해양학 데이터를 수집하는 기기이다. 계류 부이는 1951년부터 사용되었으며, 표류 부이는 1970년대 후반부터 사용되었다. 계류 부이는 쇠사슬, 나일론, 또는 부력성이 있는 폴리프로필렌을 사용하여 해저와 연결된다. 기상선의 감소와 함께, 1970년대부터 공해상에서의 기상 상태를 측정하는 데 더 중요한 역할을 수행해 왔다. 1980년대와 1990년대 동안, 열대 태평양 중부 및 동부에 위치한 부이 네트워크는 엘니뇨-남방 진동을 연구하는 데 기여했다. 계류 기상 부이는 직경이 1.5m 에서 12m 범위이며, 표류 부이는 더 작아서 직경이 30cm 에서 40cm이다. 표류 부이는 수적으로 우위를 차지하며, 전 세계에 1250개가 있다. 부이에서 얻은 풍속 데이터는 선박에서 얻은 데이터보다 오차가 적다. 두 플랫폼 간의 해수면 온도 측정값에도 차이가 있으며, 이는 측정 깊이 및 해당 양을 측정하는 선박에 의해 물이 가열되는지 여부와 관련이 있다.

6. 기상 관측 네트워크

전 세계적으로 다양한 지상 기상 관측소 네트워크가 구축되어 운영되고 있다. 이러한 네트워크 중 일부는 기상 전선과 기압계를 분석하는 데 기본적인 역할을 하며, 일기도 관측 네트워크가 그 예이다. 메조넷으로 알려진 지역적인 성격을 띤 네트워크도 있다.

6.1. 국제적인 기상 관측 네트워크

전 세계적으로 다양한 지상 기상 관측소 네트워크가 구축되어 있다. 이러한 네트워크 중 일부는 기상 전선과 기압계를 분석하는 데 기본적인 역할을 하며, 일기도 관측 네트워크가 그 예이다. 반면, 메조넷으로 알려진 지역적인 성격을 띤 네트워크도 있다.

* 전 지구 기후 관측 시스템
* 시민 기상 관측 프로그램(CWOP)
* 웨더 언더그라운드 개인 기상 관측소

6.2. 특정 국가의 기상 관측 네트워크