【뉴스퀘스트=김형근 과학전문 기자】 안개는 흔히 볼 수 있는 기상 현상이다. 그러나 안개가 왜, 그리고 어떻게 만들어지는지, 그 이유에 대해서는 여전히 미스터리였다.

신비로운 이 안개는 특히 산이 많고 계곡이 깊은 산악 지역과 같은 복잡한 지형의 지역에서는 오랫동안 흥미와 우려의 대상이었다.

안개는 교통에 큰 위험 요소이다. 그러나 기상학자들은 다른 기상 현상에 대해서는 정확한 예측을 내리지만 안개 형성을 예측하는 데에는 어려움을 겪어왔다.

미 유타 대학, 히버 계곡을 대상으로 안개 형성의 비밀에 도전

유타 대학의 자오시아 푸(Zhaoxia Pu) 교수가 이끄는 연구팀이 이 문제에 도전해, 새로운 시각과 통찰력을 제공하고 있다.

‘복잡한 지형 사이의 차가운 안개(CFACT: Cold Fog Between Complex Terrain)’ 프로젝트의 일부인 이 연구는 안개의 예측 방법을 개선하기 위해 안개가 형성되는 이유에 초점을 맞추었다.

안개는 기온, 습도, 그리고 지형 자체의 영향을 받아 지면 가까이에서 형성된다. 그러나 그 예측은 여전히 ​​어려운 일이다. 안개를 일으키는 물리적 과정은 복잡하여 강수량, 바람, 기타 폭풍우 와 같은 사건보다 예측하기가 더 어렵다.

푸 교수는 “안개에 대한 우리의 이해의 폭은 제한되어 있다. 안개를 정확하게 예측하려면 안개가 어떻게 형성되는지, 그 과정을 잘 이해하는 것이 필요하다”고 말했다.

미국 국립과학재단(NSF)으로부터 117만 달러의 보조금을 지원받은 CFACT 프로젝트의 주요 목적은 특히 솔트 레이크 시티(Salt Lake City)에서 남동쪽으로 약 50마일 떨어진 히버 밸리(Heber Valley)의 산 계곡에 생기는 차가운 안개의 수명주기를 조사하는 것이다.

안개 예측을 개선하는 것은 공공 안전을 위해 특히 중요하다. 안개는 가시성을 크게 감소시켜 모든 형태의 교통수단에 위험을 초래한다.

그래서 이 안개는 이는 강풍 다음으로 항공기 사고의 두 번째 주요 원인이며 수많은 자동차 충돌과 페리 운항 중단의 원인이 된다.

기온, 습도, 지형의 영향을 받아 형성… 그러나 형성 과정은 미스터리, 예측도 어려워

자료에 따르면 1995년부터 2004년까지 미국에서는 안개 관련 사고로 1만3720명이 사망했다.

연구팀은 안개와 날씨 예측을 위해 기상 관측에서 사용되는 수치기상예보 모델(NWP: Numerical Weather Prediction model)을 사용했다.

NWP는 기상 관측데이터를 활용하여 앞으로의 대기 움직임과 날씨를 시간대별로 예측해내는 컴퓨터 소프트웨어 프로그램이다.

대기 운동을 지배하는 수많은 방정식들로 이루어져 있으며, 주로 각국 기상청의 슈퍼컴퓨터를 통해 계산해낸다.

이러한 모델에서는 대기 중에서의 물리 과정인 태양에서의 복사, 강수, 대기와 지표면 사이에서 열과 운동량의 교환 등을 변수로 사용한다.

푸 교수는 “안개는 지면 가까이 떠 있는 일종의 구름으로, 안개 형성에는 많은 물리적 프로세스가 포함돼 있기 때문에 이들을 잘 이해할 수 있는 컴퓨터 모델이 필요하다”고 설명했다.

연구 대상인 히버 밸리는 전형적인 산 계곡 지형을 지니고 있어 연구 수행에는 이상적인 장소였다. 

미국, 1995~2004년 안개 관련 사고로 1만3720명 사망

연구팀은 2022년 겨울 7주에 걸쳐 이 계곡에 100피트 높이의 타워와 다양한 장비를 갖춘 두 개의 주요 관측소에서 데이터를 수집했다.

히버 밸리의 남서쪽을 끼고 있는 디어 크리크 호수(Deer Creek Reservoir) 근처와 프로보 강(Provo River)을 따라 위치한 이 관측소를 통해 연구팀은 습도, 바람, 가시성, 온도, 눈 깊이 및 토양 수분에 대한 데이터를 수집했다. 그리고 여러 위성 사이트의 데이터들도 참고했다.

팀은 24시간 동안 9번의 집중 관찰 기간(IOP: intensive observation periods)을 가졌다. IOP에는 고주파 라디오존데(radiosonde) 프로파일, 테더(tethered) 풍선 프로파일, 원격 감지 열역학 및 바람 프로파일, 표면 기상 관측, 미세한 에어로졸 측정이 포함되었다.

이 포괄적인 연구는 현재 진행 중이다. 그러나 이미 산 계곡의 안개 형성의 복잡성을 밝히기 시작했다. 연구팀은 “관련된 기상 조건과 물리적 과정을 파악하게 되면 안개 예측 모델을 개선할 수 있다”고 설명했다.

이번 연구는 학술지 ‘미국 기상학회 회보(Bulletin of American Meteorological Society)’ 최근호에 게재되었다.