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레이더의 신기루 현상 이상전파(異常傳播) 에코 3270 2015-10-26
레이더의 신기루 현상 이상전파(異常傳播) 에코

 

뜨거운 햇볕이 내리쬐는 사막에서 멀리 보이는 오아시스를 좇아 아무리 걷고 걸어도 그 실체는 나타나지 않고 계속 멀어지기만 한다는 신기루에 대해 들어봤을 것이다. 레이더 영상에도 신기루가 나타나는데, 정상보다 지표면 쪽으로 지나치게 휘어진 레이더 전파가 산이나 언덕에 부딪혀서 돌아오는 이상전파 에코가 그것이다.

전파는 서로 다른 밀도의 두 매질을 통과할 때, 전파속도의 변화로 굽어지게 된다. 고도에 따라 습도가 급격히 감소하거나 기온이 급격히 낮아지는 대기 조건에서, 레이더 빔은 평균적인 대기에서보다 지표면 쪽으로 심하게 굽어진다. 이때 레이더 전파의 과대굴절이 발생하면서 보통 때에는 관측되지 않는 산이나 언덕이 레이더 에코로 탐지된다. 심한 경우에는 레이더 빔이 일정한 고도에 갇혀서 이동하는 “빔 갇힘”이 발생하고, 이것 때문에 레이더가 관측할 수 있는 범위 밖에 있는 목표물을 탐지하기도 한다.




이상전파 에코를 발생시키는 전파의 과대굴절이나 빔 갇힘은 다음 조건에서 자주 발생하며, 이 조건은 단열선도에서 쉽게 확인할 수 있다.
-높이에 따라 기온이 상승하고 습도가 급격히 감소하는 야간 역전층이 있을 때
-따뜻하고 건조한 공기가 차가운 지표면 위로 이류 될 때
-온난 건조한 대기에서 한랭 습윤한 성질의 해풍이 육지로 유입될 때

2010년 6월 21일 이상전파 에코 사례를 보자. 오전 7시 레이더 영상(품질관리 전 영상)을 보면, 서해 중부 해상에 부려놓은 듯한 에코가 나타나 있다. 그러나 동일한 시간대의 적외 위성영상에는 레이더 에코와 일치하는 구름대가 보이지 않는다. 그리고 오전 9시 백령도 단열선도에서 약 500m 고도 아래에 기온역전층이 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 이러한 사실로 보아 서해 중부 해상에 나타나는 에코는 온역전층에서 과대굴절로 생긴 이상전파 에코로 판단할 수 있다. 
2010년 6월 21일 07시 레이더(좌상), 07시 적외 위성영상(우상), 09시 백령도 단열선도(하)

이상전파 에코는 대부분 정지하여 있는 지형지물에 부딪혀 오기 때문에 반사도가 크고 시선속도가 0 m/s에 가깝다. 강수 에코가 없는 경우에 이러한 특성을 이용하면 쉽게 이상전파 에코를 식별할 수 있다. 그러나 이상전파 에코가 강수 에코가 혼합된 경우에 조금은 복잡한 알고리즘으로 이상전파 에코와 강수 에코를 식별하는 어려움이 있다. 현재 기상청은 복잡한 알고리즘 이용하여 이상전파 에코를 섬세하게 제거한 레이더 영상을 제공하고 있다.

< 참고 자료 >
․ 레이더기상학, 이종호, 류찬수 지음(2009년)
․ 역학기반의 정량적 강수예측 선도기술개발 연구보고서(2009년 국립기상연구소 예보연구과)

 

 

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