열대 저기압 관측

섬네일|right|250px|1935년 노동절 허리케인이 플로리다 서해안을 따라 이동하는 지상 일기도

열대 저기압 관측()은 지난 수백 년간 다양한 방식으로 이루어졌다. 태풍, 허리케인 및 기타 열대 저기압의 통과는 항구에 막 도착한 선원들의 구전이나 해상 선박의 무선 전송, 연안 하구의 퇴적물, 해안선 근처 도시의 전멸 등 다양한 방법으로 감지되었다. 제2차 세계 대전 이후, 기술 발전은 항공기를 이용한 해양 분지 조사, 다양한 방법을 사용하여 우주 공간에서 세계 해양을 감시하는 인공위성, 해안선 근처에서 진행 상황을 모니터링하는 레이더, 그리고 최근에는 폭풍을 뚫고 들어가는 무인 항공기의 도입을 포함한다. 최근 연구는 암석이나 연안 호수 퇴적물 내의 허리케인 영향을 연구하는 데 집중하고 있으며, 이는 고폭풍학이라는 새로운 분야의 한 갈래이다. 이 문서는 허리케인 데이터베이스를 구축하는 데 사용된 다양한 방법과 대서양 허리케인 재분석과 같은 프로젝트에서 과거 폭풍의 재분석에 필요한 재구성에 대해 자세히 설명한다.

 과거 활동의 지질학적 표지자 

 동굴 속 석순 
벨리즈의 석순에서 발견되는 18O 및 13C 동위원소에 대한 최근 연구는 열대 저기압 사건이 주 단위로 분리될 수 있는 표지자를 남길 수 있음을 보여준다. 이러한 미세 분석의 오류율은 1,200개 샘플링 지점당 1개의 오류였다.

 산호 속 표지자 
암석에는 자연 추적자라고 알려진 특정 동위원소가 포함되어 있어 암석이 형성된 조건을 설명한다. 산호 암석의 탄산칼슘을 연구함으로써 과거의 해수의 온도와 허리케인 정보를 알 수 있다. 가벼운 산소 동위원소(16O)는 매우 많은 강우량 기간 동안 산호에 남아있다. 허리케인은 열대 해양에서 극심한 강우의 주요 원천이므로, 산호 내 18O 농도 증가를 통해 과거 허리케인 사건이 산호에 영향을 미친 날짜를 알 수 있다.

 해안 호수의 퇴적물 침전 
루이지애나 주립 대학교의 교수인 리우 캄 비우는 지난 5,000년 동안 허리케인의 빈도와 강도를 연구하기 위해 해안 호수와 습지 바닥에 있는 퇴적물을 연구해 왔다. 폭풍해일이 내륙으로 진행하면서 해안 모래를 쓸어가기 때문에, 해안 호수와 습지에는 모래층이 남겨진다. 그 후 방사성 탄소 연대 측정을 사용하여 이 층들의 연대를 측정한다.

 신문 
19세기 초중반 전신의 발명 이전에는 뉴스가 가장 빠른 말, 역마차 또는 선박만큼 빨랐다. 일반적으로 열대 저기압의 영향에 대한 사전 경고는 없었다. 그러나 19세기에는 해상 사람들과 쿠바의 베니토 비녜스 신부와 같은 육상 연구자들이 체계적인 하늘의 모습이나 해상 상태를 읽는 방법을 고안하여 열대 저기압의 접근을 며칠 전부터 예고할 수 있게 되면서 상황이 바뀌었다.

중화인민공화국에서는 반관방 지리지 형태의 와 같은 풍부한 역사 기록이 태풍 발생 빈도에 대한 고해상도 역사적 데이터셋을 제공하는 특별한 기회를 제공한다. 리우 캄 비우 외 연구진(2001)은 서기 975년부터 중국 남부 광둥성에서 발생한 태풍 상륙의 1,000년 시간 시리즈를 재구성하여, 10년 단위로 서기 1660년에서 1680년까지의 20년 기간이 기록상 가장 활발한 시기로, 10년마다 28~37개의 태풍이 상륙했음을 발견했다. 광둥성의 태풍 상륙 변동성은 중국 및 북반구의 다른 고기후 프록시(예: 나이테, 빙핵)에서 관찰된 것과 유사하다. 놀랍게도 광둥성에서 태풍이 가장 자주 발생한 두 시기(서기 1660-1680년, 1850-1880년)는 소빙기 동안 북중국에서 가장 춥고 건조한 두 시기와 일치한다.

 지상 관측 

 선박 보고서 
수세기 동안 사람들은 전 세계의 바다를 항해해 왔고, 그만큼 오랫동안 폭풍을 만났다. 드넓은 바다에서 최악의 사이클론은 그것을 관측한 사람들을 바다 깊은 곳으로 데려갔을 것이다. 하지만 일부는 살아남아 끔찍한 이야기를 전했다. 1905년 무선 전신 발명 이전에는 해상 폭풍에 대한 보고는 배들이 항구로 급히 들어올 때 해안에 도착하는 것과 일치하거나, 멀리 떨어진 항구에서 몇 주 또는 몇 달 후에 도착했다. 1970년대 이후부터 이용 가능한 선박 및 부표 보고는 실시간으로 온도, 압력, 풍속 측정뿐만 아니라 해수면 온도 및 파고 측정에도 사용된다.

해상 선박의 바람 보고는 점차 풍속계에 기반을 두게 되었고, 뷰포트 풍력 계급에 의존하는 경향은 줄어들었다. 뷰포트 풍력 계급이 더 높은 풍속에서 바람을 과소평가하므로, 오래된 폭풍에 대해 측정된 선박 바람 관측치가 실제 값을 과소평가할 가능성이 있다는 점을 주목하는 것이 중요하다.

크리스토퍼 랜드시아 외 연구진이 지적했듯이, 1970년대 위성 관측 이전에는 개방 해상에서 형성되어 어떤 해안에도 영향을 미치지 않은 많은 열대 저기압은 보통 감지되지 않았다. 그들은 1851년에서 1885년 사이에 연간 0에서 6개의 열대 저기압, 1886년에서 1910년 사이에 연간 0에서 4개의 열대 저기압의 미집계 편향을 추정했다. 이러한 미집계는 열대 저기압의 일반적인 크기, 대서양 분지 상의 선박 항로 밀도, 그리고 인구 밀집 해안선의 양을 대략적으로 고려한다.

 육상 관측 
20세기 초, 사이클론의 진로를 예측하는 것은 여전히 기상 관측과 기후학에 기반한 가장 큰 지상 기압 강하 지역에 국한되었다. 이러한 방법은 20세기 중반까지 열대 저기압 예측의 최첨단을 입증했다. 육상 지상 관측은 해안선과 내륙 근처 지역에서 실시간 정보의 귀중한 원천으로 남아있다. 선박 관측 및 신문과 결합하여, 1941년 라디오존데가 도입되고 1944년 정찰기가 시작될 때까지 허리케인 감지를 위한 전체 정보 네트워크를 형성했다. 압력과 풍속에 대한 육상 관측은 열대 저기압이 내륙으로 이동하면서 얼마나 빠르게 약화되는지를 보여줄 수 있다. 강우량 보고는 중요한 강우가 발생하는 위치를 보여주며, 가능한 홍수에 대한 경고가 될 수 있다. 1990년대 미국에 ASOS 네트워크가 구축되면서, 그 어느 때보다 더 많은 지역에서 24시간 내내 보고가 이루어지고 있다.

 이동 플랫폼 
1990년대 이후, 학계 연구자들은 허리케인급 강풍을 견딜 수 있도록 강화된 이동식 기상 관측소를 배치하기 시작했다. 가장 큰 두 가지 프로그램은 플로리다 해안 모니터링 프로그램과 풍력 공학 이동 계측 타워 실험이다. 상륙 시, NOAA 허리케인 연구부는 정찰기에서 얻은 데이터(비행 고도 및 GPS 드롭윈드존데와 스텝 주파수 마이크로파 라디오미터에서 얻은 풍속 데이터 포함)를 해안 근처에 설치된 기상 관측소에서 실시간으로 전송되는 풍속 데이터와 비교 및 검증한다. 국립 허리케인 센터는 이 데이터를 사용하여 상륙 시 조건을 평가하고 예측을 검증한다.

 상층 대기 관측 
 정찰기 

열대 저기압 항공 정찰 아이디어는 1930년대 초 갈베스턴 상업 협회의 W. L. 판스워스 대위가 처음 제안했다. 미국 국립기상청의 지원을 받아 1936년에 미국 상원과 미국 하원을 모두 통과했다. 1944년부터 항공기는 열대 저기압을 찾기 위해 바다로 날아갔다. 정기적인 위성 관측 이전에는 무작위적인 일이었다. 그 후, 열대 시스템으로의 항공 비행은 더욱 목표 지향적이고 정확해졌다. 오늘날, C-130은 공군에 의해 허리케인 헌터로 사용되며, P-3 오라이온은 미국 해양대기청에 의해 열대 저기압을 더 잘 이해하고 허리케인 예측을 개선하기 위한 연구 프로젝트에 사용된다.
걸프스트림 제트기를 통한 관측 임무가 수행되었고, 드롭윈드존데가 열대 저기압 환경을 조사하는 데 사용되면서 이러한 임무가 수행된 곳에서 진로 예측 오류가 15-20% 감소했다.

날씨 및 허리케인 추적에 사용된 역사적인 항공기는 다음과 같다.

 RK-47 미국 공군
 WB-29 미국 공군
 WB-57F - 미국 항공 우주국
 B-50 미국 공군
 WB-50D 미국 공군
 WC-135B 미국 공군
 WC-130 미국 공군

캐나다에서는 콘베어 580이 캐나다 국립 연구 위원회에 의해 허리케인을 추적하는 데 사용된다.

 무인 항공기 

에어로손데 시대는 1998년 오스트레일리아의 오스트레일리아 기상청이 열대 저기압 티파니에 에어로손데를 비행시키면서 시작되었다. 2005년, 허리케인 오펠리아는 에어로손데로 알려진 무인 항공기 임무가 열대 저기압에 사용된 최초의 대서양 열대 저기압이 되었다. 같은 해 2005년에는 최초의 태풍이 에어로손데에 의해 침투되었다. 일반적인 정찰 비행과 달리 에어로손데는 열대 저기압 내에서 10시간 비행 후 표면 근처에 머물렀다.

 원격 감지 
 레이더 
섬네일|right|250px|허리케인 에리카가 멕시코 북동부에 상륙하는 레이더 이미지

제2차 세계 대전 중, 레이더 기술은 항공기를 탐지하기 위해 개발되었다. 곧 상당한 날씨가 있는 지역에서는 넓은 지역이 가려지는 것이 분명해졌다. 1957년, 미국 국립기상청은 미국 최초의 레이더 네트워크를 구축하여 해안선을 커버하고 임박한 열대 저기압에 대한 첫 경고 역할을 했다. 1990년대에 도플러 기술을 사용하도록 업그레이드된 레이더는 강우량 추정, 풍속 추정, 시스템 나선 띠 내 토네이도의 가능한 위치, 그리고 열대 저기압의 중심 위치를 제공할 수 있다. 미국은 전국에 158개의 도플러 레이더 네트워크를 운영하고 있다.

 인공위성 
1960년 4월 TIROS-I의 발사부터 인공위성은 열대 저기압을 찾기 위해 사용되었다. 드보락 기법은 초기 열대 저기압 위성 이미지에서 개발되어 위성 이미지에서 보이는 특성으로 열대 저기압의 강도를 실시간으로 결정한다. 대부분의 열대 저기압 해역에서 위성 기반 드보락 기법 사용은 열대 저기압의 최대 지속 풍속을 결정하는 데 사용되는 주요 방법이다. 띠의 범위와 태풍의 눈과 눈벽 사이의 온도 차이가 이 기법에서 최대 지속 풍속과 기압을 할당하는 데 사용된다. 1990년대 중반부터 마이크로파 이미지는 중심이 중간에서 높은 고도 구름으로 가려져 있을 때 회전 중심을 결정할 수 있었다. 구름 상단 온도는 실시간으로 사이클론 내 강우율을 추정하는 데 사용된다.

 같이 보기 
 대서양 허리케인 재분석
 대류성 폭풍 감지
 대서양 열대 저기압 경고의 역사
 허리케인 헌터스
 고폭풍학
 방사성 탄소 연대 측정
 인공위성
 지상 일기 분석
 열대 저기압

 각주 

분류:열대 저기압