[IT 그것] 일기예보는 왜 맨날 틀릴까?···기상예측의 역사
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[IT 그것] 일기예보는 왜 맨날 틀릴까?···기상예측의 역사
  • 곽도훈 기자
  • 승인 2021.05.02 00:05
  • 댓글 0
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사진 합성=김수정 기자
기상 관측소. 사진 합성=김수정 기자

날씨는 사람의 생활에 많은 영향을 미친다. 가볍게는 우산을 미쳐 챙겨나가지 못했다가 비가 오면 옷이 다 젖는 경우가 생기거나 심각하게는 비가 몇 개월 째 내리지 않아 가뭄이 오는 경우도 있다. 이에 인류는 날씨를 예측하려고 무던히 애써왔다.

일기 예측은 언제부터 시작됐을까?


서양은 기원전 7세기, 한국은 기원전 2333년?


고조선 단군신화
고조선 단군신화

외국의 사례를 보면 기원전 7세기 영국에서 점성술사들이 기상 예측을 했다는 기록이 있다.

우리나라 역사서 삼국유사에서는 “환웅(桓雄)이 3000명의 무리와 풍백(風伯)·우사(雨師)·운사(雲師)를 거느리고 곡식·수명·질병·형벌·선악을 주관하고 세상을 다스렸다”라는 기록이 있다. 현대 역사학자들은 이를 단순히 신화적 내용이 아니라 환웅 부족이 각각 바람, 비, 구름을 관장하는 주술 부족들과 단합해 고조선을 세웠다고 보고 있다. 여기서 말하는 것들이 비록 주술적인 것이지만 당시에도 날씨를 예측하려는 노력을 했다고 볼 수 있다.

삼국사기, 증보문헌비고 등에도 기상 현상과 예측에 대한 기록들이 남아 있는데 백제 기루왕 40년(116) 6월에 “큰 비가 열흘이나 내렸다. 한강의 물이 넘쳐 민가가 떠내려가고 허물어졌다(大雨浹旬漢江水漲漂毁民屋)”라 적혀 있고 “이에 앞서 황새가 도성문에 보금자리를 만든 것을 보고, 사람들이 마땅히 수재가 있을 것이라고 하였는데 과연 그러했다(先是有鶴巢于都門人以爲當有水害果驗)”라는 기록이 있다.

과학적으로 일기예보를 하기 시작한 것은 1854년 크리미아 전쟁 도중 지중해에서 프랑스 군함이 폭풍우를 만나 침몰하게 된 사건이 계기가 됐다. 이후 원인을 조사하는 과정에서 여러 곳에 기상관측소를 설치해 결과를 바탕으로 일기도를 제작해 폭풍우를 예보했다.

대한민국은 1883년 고종이 독일인 묄렌도르프에게 지시해 원산과 인천에 관측소를 설치한 것이 최초의 서구식 기상관측이었다. 이후 일제강점기때 일본인이 모든 업무를 관장하다가 1945년 광복과 동시에 일본이 하던 기상업무를 이관받아 근대적인 일기예보를 진행하게 됐다.

우리가 잘 아는 세종대왕때 개발된 측우기는 이미 내린 우량의 측정을 위한 기구였고 당시 예측을 위해서는 관천망기에 의존했었다.


슈퍼컴퓨터·기상위성, 현대의 기상 예측..."그런데 왜 자꾸 틀려?"


이후로도 인류는 끊임없이 날씨를 예측하기 위해 애써왔고 현대에 들어서는 인공위성의 등장과 슈퍼컴퓨터의 도입으로 꽤 과학적이고 정확한 수치예보에 의한 일기예보가 가능해졌다.

일기예보는 정확하게 말하면 현재의 대기 상태를 정확하게 파악한 뒤 지상의 각 관측소에서 관측한 요소와 인공위성이 관측한 상공의 요소를 취합해 일기도를 작성, 분석해 예측하는 시스템이다.

24~28시간 정도를 예측하는 단기예보와 일주일간 주간 예보, 1개월간 월간 예보 등이 있다.

그럼에도 불구하고 기상청은 왜 예측을 자주 틀리는 것일까.

먼저 기압, 습도, 기온, 지형, 지표, 해면 온도 등 날씨에 영향을 주는 요인이 너무 많다. 반면 측정할 수 있는 데이터는 적고 변수는 많기에 모델링에 어려움을 겪는다.

슈퍼컴퓨터의 성능이 아직 부족한 것일까? 기상 예측이 부정확한 또다른 이유는 컴퓨터나 사람이 부정확한 것이 아니라 자연의 ‘비선형성’이라는 속성 때문이다. 원인과 결과 사이에 비례 관계가 있을 경우 선형이라고 하고 비례 관계가 없을 경우 비선형이라고 한다.

예를 들어 우리가 생각하기에 개미들은 단순해서 먹이 하나를 옮기는데 꽤 많은 개미가 필요하다고 예측한다. 개미 숫자와 무게가 비례하는 것이다. 그러나 개미가 예상과는 다르게 훨씬 적은 수가 모여 먹이를 손쉽게 옮긴다면 그게 비선형이다.

운동경기에도 적용될 수 있는데 연습량이 적은 선수가 많은 선수를 이기는 경우가 있다. 이러한 현상들을 비선형이라고 할 수 있다. 쉽게 말해 예측할 수 없는 결과들을 뜻한다.

자연계의 모든 운동은 이러한 비선형을 많이 포함하고 있어 예측하기 쉽지 않다. 기후 시스템도 마찬가지다. 비선형성이 강해 우리 예상과는 다른 결과들이 나온다. 기상청의 일기예보도 이런 자연의 비선형성 탓에 빗나가게 된다.

그렇다면 더 정확하게 예측할 방법은 없는 걸까?

우리나라 기상청에서도 오보를 줄이고 정확도를 높이기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 일례로 2008년 도입한 ‘동네예보’가 있다. 기존 160여 개 시군 단위로 내보내던 예보를 전국에 관측소를 늘려 3500여 개 단위로 쪼개 동네마다 세부적으로 분석했다. 관측자료 데이터가 많아질수록 오차범위가 줄어 들어서다.

그러나 여전히 완벽하게 들어맞지는 않은데 상층 대기에 대한 관측이 부족하기 때문이다. 관측소는 지표 부근 기상 현상만을 분석할 뿐이고 상승 대기층에 대한 데이터가 없다면 100% 맞을 수는 없다.

곽도훈 기자 kwakd@e-focus.co.kr

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