전선 (기상학)
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1. 개요
전선은 성질이 다른 기단이 만나 형성되는 경계면으로, 기상 현상에 큰 영향을 미친다. 온난전선, 한랭전선, 정체전선, 폐색전선 등 다양한 종류가 있으며, 기단의 성질과 이동에 따라 구분된다. 베르제론 분류법을 통해 기단을 분류하며, 전선은 기압골을 따라 위치한다. 전선 통과 시 기온, 풍향, 기압, 구름 및 강수 등의 기상 요소가 변화하며, 전선 강화 및 소멸 과정을 거친다. 또한 건조선, 스콜 라인, 유출 경계 등 다양한 형태의 전선이 존재하며, 지상 일기도를 통해 전선의 위치와 특징을 파악할 수 있다. 전선의 순환 구조에 따라 카타 전선, 아나 전선, 스플릿 전선 등으로 구분되며, 강우 패턴에 차이를 보인다.
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- 전선 - 한랭전선
한랭 전선은 찬 공기 덩어리가 따뜻한 공기 덩어리 쪽으로 빠르게 이동하며 기온 급강하, 풍향 변화, 악천후를 동반하고, 폐색 전선을 형성하거나 다른 전선으로 재지정되기도 하는 전선이다. - 전선 - 폐색전선
폐색전선은 저위도의 온난전선과 고위도의 한랭전선이 만나 한랭전선이 온난전선을 따라잡아 겹쳐지면서 형성되며, 폭우, 토네이도 등 다양한 기상 현상을 동반할 수 있다. - 기상 현상 - 한파
한파는 북극 또는 남극의 찬 공기가 중위도 지역으로 내려와 기온이 급격히 떨어지는 현상이며, 북극진동과 남극진동의 기압 차이에 따라 빈도가 달라지고, 가축과 야생 동물 피해, 수도관 동파, 인명 피해 등 광범위한 영향을 미친다. - 기상 현상 - 홍수
홍수는 과도한 강수량, 눈 녹음, 폭풍 해일, 쓰나미 등으로 발생하는 범람 현상으로 인명 및 재산 피해, 환경 파괴를 일으키며, 기후변화로 심각성이 커짐에 따라 제방 건설, 조기 경보 시스템 구축 등 예방 대책과 취약 계층 지원이 필요하지만, 토양 비옥도 증가와 같은 긍정적인 측면도 존재한다.
| 전선 (기상학) | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 정의 | 밀도가 다른 두 기단 사이의 경계면 |
| 특징 | 온도, 습도, 바람의 급격한 변화 동반 구름, 강수 등의 날씨 변화 유발 |
| 전선의 종류 | |
| 한랭 전선 | 찬 기단이 따뜻한 기단 아래로 파고들 때 형성 |
| 온난 전선 | 따뜻한 기단이 찬 기단 위로 이동할 때 형성 |
| 정체 전선 | 두 기단의 세력이 비슷하여 움직이지 않을 때 형성 |
| 폐색 전선 | 한랭 전선이 온난 전선을 따라잡아 형성 |
| 전선과 날씨 | |
| 한랭 전선 통과 시 | 적란운 형성, 강한 소나기 동반 기온 급강하, 풍향 변화 통과 후 맑은 날씨 |
| 온난 전선 통과 시 | 층운형 구름 형성, 지속적인 강수 기온 상승, 풍향 변화 통과 후 온화한 날씨 |
| 정체 전선 영향 시 | 넓은 지역에 걸쳐 지속적인 강수 날씨 변화 예측 어려움 |
| 폐색 전선 영향 시 | 한랭 전선과 온난 전선의 특징 혼합, 복잡한 날씨 변화 |
| 전선 분석 | |
| 기상도 기호 | 기상도에 특정 기호로 표시 (위 그림 참고) |
| 전선 위치 파악 | 온도, 습도, 바람 변화 분석 레이더, 위성 자료 활용 |
| 전선 이동 예측 | 수치 예보 모델 등을 이용하여 예측 |
| 전선의 중요성 | |
| 날씨 변화 예측 | 전선 분석을 통해 날씨 변화를 예측 가능 |
| 기상 재해 대비 | 집중 호우, 폭설 등 기상 재해 대비에 활용 |
| 농업, 산업 활동 영향 | 전선에 의한 날씨 변화가 농업, 산업 활동에 영향 |
| 참고 자료 | |
| 관련 용어 | 기단, 저기압, 고기압, 기상도, 일기 예보 |
2. 종류
전선은 주로 기단의 성질과 운동에 의해 분류되는데, 대표적으로 온난전선, 한랭전선, 폐색전선, 정체전선이 있다.[2] 성질이 다른 기단이 이동해서 서로 접촉하게 되면 쉽게 혼합되지 않고 밀도가 큰 찬 공기는 밀도가 작은 따뜻한 공기의 아래쪽으로 파고들어가려고 한다. 이때 찬 기단과 따뜻한 기단의 경계면을 전선이라 한다.
지구상에는 전선이 생기기 쉬운 구역과 그 반대의 구역이 있다. 기단 발생지의 고기압 내에서는 전선이 생기지 않으나 성질이 다른 두 기단이 접촉하고 있는 대륙 연안에서는 전선이 생기기 쉽다. 크게 보아서 전선이 생기기 쉬운 곳은 수천km로 연결되어 있으며 이들을 북극전선·한대전선·적도전선 등으로 부르기도 한다.
2. 1. 베르제론 분류 (기단 분류)
베르제론 분류는 가장 널리 받아들여지는 기단 분류 형태이다. 기단 분류는 세 개의 문자로 표시된다.[3][4]세 개의 문자는 각각 다음과 같은 의미를 갖는다.
- 첫 번째 문자는 수분 특성을 나타낸다.
- * '''c''': 대륙성 기단(건조)
- * '''m''': 해양성 기단(습윤)
- 두 번째 문자는 기단의 발원지의 온도 특성을 나타낸다.
- * '''T''': 열대
- * '''P''': 극
- * '''A''': 북극 또는 남극
- * '''M''': 몬순
- * '''E''': 적도
- * '''S''': 상층 기단(대기 중의 상당한 상승으로 형성된 건조 공기)
- 세 번째 문자는 대기의 안정성을 나타낸다.
- * '''k''': 기단이 그 아래의 지면보다 차가운 경우
- * '''w''': 기단이 그 아래의 지면보다 따뜻한 경우
2. 2. 온난전선
온난전선은 따뜻한 기단이 차가운 기단 쪽으로 이동하면서 형성되는 전선이다. 완만한 경사를 가지며, 전선이 통과할 때 기온이 점차 상승한다. 층운형 구름이 발달하고, 넓은 지역에 걸쳐 약한 비가 지속적으로 내리는 경향이 있다.[2] 대한민국에서는 온난전선 통과 시 남풍 계열의 바람이 불다가 북풍 또는 서풍 계열로 바뀌는 경우가 많다.따뜻한 공기가 찬 공기 위로 올라타기 때문에 경사진 경계면이 생긴다. 온난전선이 통과하면 기온이 서서히 상승한다. 층운이 발달하여 연속적인 비가 내리기 쉽지만, 비의 강도는 약하다. 다만, 동중국해 상에서 따뜻하고 습한 공기가 온난전선으로 유입되어 활동이 활발해지면, 온난전선 특유의 이슬비성 강우가 아닌, 한랭전선 통과 시에 볼 수 있는 매우 격렬한 뇌우가 내리기도 한다.[2]
2. 3. 한랭전선
한랭 전선은 차가운 기단이 따뜻한 기단 쪽으로 이동할 때 접촉면에서 나타난다. 북반구에서는 주로 온대 저기압의 진행 방향 후면에 남서 방향으로 뻗어 있다. 찬 공기와 지표면 사이에 저항이 있기 때문에 찬 공기가 상공으로 덮인 형태로 기단이 이동한다. 한랭 전선이 통과하면 기온이 급격히 떨어진다.[2] 적란운이 발생하기 때문에 짧은 시간에 강한 비를 동반하며, 뇌우와 돌풍, 우박을 동반하는 경우도 많고, 길게 지속되는 비가 내리는 경우는 적다.[9] 또한, 온도 차가 큰 경우 토네이도가 발생하는 원인이 되기도 한다.2. 4. 정체전선
정체 전선은 세력이 비슷한 두 기단이 만나 거의 이동하지 않고 머무르는 전선이다.[13][14] 상공의 풍향과 전선의 방향이 평행을 이루면 정체 전선이 형성된다. 정체 전선은 대부분 동서 방향으로 뻗어 있지만, 남쪽의 온난 기단과 북쪽의 한랭 기단의 상대적인 세력에 따라 남북으로 상하 운동을 하며, 온난 기단이 우세하면 전선은 북상하고 한랭 기단이 우세하면 전선은 남하한다.정체 전선을 따라 다양한 날씨가 나타날 수 있지만, 일반적으로 구름과 장기간의 강수가 나타난다. 남해상에서 따뜻하고 습한 공기가 유입되어 활동이 활발해지면 적란운이 발달하여 폭우가 내리는 경우가 있다. 정체 전선은 며칠 후에 소멸되거나 전단선으로 변질되지만, 상층의 조건이 변하면 한랭전선이나 온난전선으로 변할 수 있다.
장마 전선, 가을 장마 전선 등이 대표적인 정체 전선이다. 그 외에도 봄의 "유채꽃 장마" 때나 늦가을부터 초겨울에 걸쳐 "동백꽃 장마" 때의 궂은 날씨도 혼슈 남안을 따라 뻗어 있는 정체 전선에 기인하는 경우가 많다.
정체 전선은 기상도에서 서로 반대 방향을 가리키는 빨간색 반원과 파란색 스파이크가 번갈아 나타나는 것으로 표시되며, 이는 유의미한 움직임이 없음을 나타낸다. 정체 전선이 규모가 작아지고 온도에서 안정화되어 비교적 짧은 거리에서 풍향이 크게 바뀌는 좁은 구역으로 변질되면, 이를 전단선이라고 한다.[15] 전단선은 빨간색 점과 대시의 선으로 묘사된다.[2]
2. 5. 폐색전선
'''폐색 전선'''은 온대저기압에서 한랭전선이 온난전선을 따라잡을 때 형성되며,[10] 일반적으로 사이클론을 포함한 발달된 저기압 주변에서 형성된다.[2] 한랭 전선과 온난 전선은 자연스럽게 폐색 지점(삼중점이라고도 함)으로 극쪽으로 굽어진다.[11]
폐색 전선을 따라 뇌우를 포함하여 다양한 날씨를 볼 수 있지만, 일반적으로 통과 시 공기 덩어리가 건조해지기도 한다. 강수와 구름은 저기압 또는 폭풍의 폐색 과정에서 형성된 상공의 따뜻한 공기 덩어리의 지구 표면 투영인 ''트로왈''과 관련이 있다.[12]
폐색 전선은 일기 예보에서 진행 방향을 가리키는 반원과 삼각형이 번갈아 나타나는 보라색 선으로 표시된다.[2]
온대 저기압에서 뻗어 나가는 온난 전선과 한랭 전선은 후자의 진행 속도가 더 크기 때문에 저기압의 중심 부근에서는 한랭 전선이 온난 전선에 따라잡혀 폐색 전선이 된다. 폐색 전선을 동반한 저기압은 온기가 상공으로 밀려 올라가 버리기 때문에 발달을 위한 에너지가 없어지고 약해진다.
폐색 전선은 다음과 같이 두 가지로 나뉜다.
- 한랭형 폐색 전선: 한랭 전선 쪽의 한기가 온도가 더 낮아, 온난 전선 쪽의 한기 아래로 파고 들어가 폐색 전선은 한랭 전선면에 따라 형성된다.
- 온난형 폐색 전선: 온난 전선 쪽의 한기의 온도가 낮기 때문에 한랭 전선 쪽의 한기가 그 위로 상승하여 온난 전선면에 따른 폐색 전선이 생긴다.
3. 구조
전선면은 수평면에 대해 약간 기울어져 있는데, 한랭전선의 경사가 온난전선보다 급하다. 전선 부근에서는 상공으로 갈수록 바람이 강해지며, 권계면 부근에서 최대가 되는데, 이것이 바로 한대전선 제트기류이다.
전선 통과 시 기상 요소는 다음과 같이 변화한다.
| 기상 요소 | 한랭전선 통과 시 | 온난전선 통과 시 |
|---|---|---|
| 기온 | 급격히 하강 | 상승 |
| 풍향 | 남쪽에서 시계 방향으로 급격히 북쪽 또는 서쪽으로 변화 | 시계 방향으로 북쪽에서 남쪽으로 변화 |
| 기압 | 전선 부분에서 극소값, 기압골 동반 | 전선 부분에서 극소값, 기압골 동반 |
| 구름과 강수 | 웅대적운 또는 적란운 발생, 소나기나 뇌우 동반 | 층상(層狀)의 난층운·고층운·권층운 발생, 난층운부터 연속적인 강수 |
일본을 비롯한 북반구에서는 한랭전선이 주로 온대 저기압의 진행 방향 후면에 남서 방향으로 뻗어 있으며, 찬 공기가 상공으로 덮인 형태로 이동한다. 한랭전선 통과 시 기온이 급격히 떨어지고, 적란운으로 인해 짧은 시간에 강한 비, 뇌우, 돌풍, 우박이 동반될 수 있으며, 토네이도 발생의 원인이 되기도 한다.[1]
온난전선은 주로 온대 저기압의 진행 방향 전면에 동서로 뻗어 있으며, 따뜻한 공기가 찬 공기 위로 올라타는 형태이다. 온난전선 통과 시 기온이 서서히 상승하고, 층운이 발달하여 어느 정도 연속적인 비가 내리지만 강도는 약하다. 다만, 동중국해 상에서 따뜻하고 습한 공기가 유입되어 활발해지면, 뇌우가 내리기도 한다. 전선 통과와 함께 바람의 방향이 바뀐다.[1]
4. 발생
성질이 다른 두 기단이 접촉하는 곳에서 전선이 발생한다. 일기도상에 전선이 발생하여 이로 인해 여러 가지 날씨 변화가 나타난다는 것은 잘 알려져 있지만, 전선이 어떻게 발생하는지는 자세히 밝혀지지 않았다.
시간이 지남에 따라 수평 온도 경사가 급격해질 때, '''전선 강화 과정'''(frontogenesis)에 있다고 한다. 반대로 수평 온도 경사가 완만해질 때는 '''전선 소멸 과정'''(frontolysis)에 있다고 한다.
위의 그림은 전형적인 전선 강화 과정을 나타낸다. 그림 1의 변형장에서 상하 방향으로 선대칭인 공기 입자 쌍을 관찰하면 시간이 지남에 따라 공기 입자 간격이 좁아진다. 만약 이 그림에서 등온선이 가로축에 대해 조금이라도 수평에 가깝다면 온도 경사는 급격해지는 경향을 보인다. 그림 2와 같은 수렴장의 경우, 마주 보는 유선 상의 입자 쌍 간격은 시간이 지남에 따라 좁아진다. 따라서 등온선이 유선과 일치하는 경우를 제외하고는 온도 경사가 급격해지는 경향을 보인다.
수렴장에서는 등압선상의 임의의 공기 입자 쌍 간격은 시간이 지남에 따라 좁아지는 반면, 발산장에서는 시간이 지남에 따라 넓어진다. 저기압에서는 전선이 뚜렷하지만, 고기압에서 전선이 나타나지 않는 것은 이 때문이다.
5. 기타 전선
건조선은 온도 차이 대신 습도 차이가 큰 기단 사이에 형성되는 경계이다. 미국 남부 평원에서 자주 발생하며, 낮에는 동쪽, 밤에는 서쪽으로 이동한다. 미국 국립 기상청(NWS) 지상 분석에서는 가리비 모양의 주황색 선으로 표시된다.[16][17][18]
스콜 라인은 한랭 전선을 따라 또는 선행하여 나타나는 강한 뇌우를 동반하는 전선이다. 중규모 대류계(MCS)의 일종으로, 풍향 변화와 기압 상승을 동반한다. 약한 뇌우 지역 앞에도 유출 경계가 존재하여 추가적인 뇌우 활동의 초점이 될 수 있다.[19][20] 건조한 지역에서 유출 경계 또는 스콜 라인이 형성되면 하부브가 발생할 수 있다.[21]
시어 라인은 바람 시어가 가늘고 길게 분포하는 곳을 말한다. 중간 규모 시어 라인은 풍향·풍속이 급격하게 변화하는 곳으로, 수렴형은 대기를 불안정하게 만든다. 총관 규모 시어 라인은 온도의 변화가 없는 풍향·풍속의 불연속선을 의미하며, 폐색 전선이 쇠약해지거나 열대 해양에서 발생한다.
지상 기압골은 지상에서 기압이 낮은 곳이 가늘고 길게 늘어선 곳이다. 전선으로 성장하거나 퇴화, 저기압으로 발달, 중간 규모 저기압이 나타나기도 한다.
열대 파동선은 열대 수렴대 부근에서 고기압 가장자리나 저압부에 생기는 기압골로, 열대 저기압으로 발달하는 경우가 있다.
6. 전선의 순환 구조에 따른 분류
전선은 순환 구조에 따라 기류, 구름 생성, 강우 패턴이 달라진다.
전선면에서 온난 기단과 한랭 기단 모두 하강하는 경향을 보이는 것을 카타 전선이라고 한다. 연직 순환이 약해 층상운이 넓게 퍼지고, 비도 약하게 내리는 특징을 보인다.
전선면에서 한쪽 또는 양쪽 기단이 상승하는 경향을 보이는 것을 아나 전선이라고 한다. 연직 순환이 강해 대류운이 발달하고 강한 비가 내린다.
카타는 강하풍(카타바틱)에서, 아나는 상승풍(아나바틱)에서 유래되었다. 실제로는 중간적인 성질을 가진 전선이 많으며, 아나형 한랭 전선 앞에는 카타형 온난 전선이, 카타형 한랭 전선 앞에는 아나형 온난 전선이 나타나는 경우가 많다.
스플릿 전선은 카타형 한랭 전선에서 상층의 바람이 강해 한랭 전선을 추월하여 발생하는 상공 한랭 전선을 말한다. 이 경우, 한랭 전선 부근에서는 키가 작은 대류운에서 비교적 강한 비가 내리고, 상공 한랭 전선 아래에서는 키가 큰 대류운에서 강한 비가 내린다. 온난 전선은 아나형이 되는 경우가 많아 비가 강해진다.
7. 대한민국에서의 전선
대한민국은 온대 저기압의 영향을 자주 받아 온난전선, 한랭전선, 폐색전선 등이 빈번하게 발생한다. 특히, 여름철에는 장마전선(정체 전선)의 영향으로 장기간 비가 내리는 경우가 많다. 가을철에는 가을장마전선(정체전선)의 영향으로 비가 내리는 경우가 있다. 봄철에는 이동성 고기압의 영향으로 건조한 날씨가 이어지다가, 기압골이 통과하면서 일시적으로 비가 내리는 경우가 있다(유채꽃 장마). 늦가을부터 초겨울에는 혼슈 남안을 따라 정체전선이 형성되어 흐리고 비가 오는 날씨가 나타나기도 한다(동백꽃 장마). 태풍(열대 저기압)은 중심 부근에 강한 비구름을 동반하며, 대한민국에 상륙할 경우 많은 비와 강한 바람을 동반하여 큰 피해를 일으키기도 한다.
8. 지상 일기도 분석
지상 일기도는 일기도의 특별한 유형으로, 지상 기상 관측소의 정보를 바탕으로 지정된 시간에 특정 지역의 기상 요소를 조감도로 제공한다.[6] 일기도는 해면 기압, 기온, 운량과 같은 관련 양의 값을 지리 지도에 감지, 표시 및 추적하여 종관 규모의 기상 전선과 같은 특징을 찾는 데 도움을 준다.[7] 지상 일기도는 전선, 운량, 강수 또는 기타 중요한 정보를 표시하는 특수 기호를 사용한다. 예를 들어, '''H'''는 고기압을 나타낼 수 있으며 맑거나 쾌청한 날씨를 의미한다. 반면에 '''L'''은 저기압을 나타낼 수 있으며, 이는 종종 강수와 폭풍을 동반한다. 저기압은 또한 고기압 지역에서 유래하는 지상풍을 생성하며 그 반대도 마찬가지다. 다양한 기호는 일기도의 전선 및 기타 지표 경계뿐만 아니라 일기도의 다양한 위치에서 현재 날씨를 묘사하는 데에도 사용된다. 또한, 강수 지역은 전선의 유형과 위치를 결정하는 데 도움이 된다.[6]
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