해양 기상 예보

Marine weather forecasting
OPC 압력 예측은 48시간에서 유효합니다.

해양기상예보는 해양의 미래 기상상태를 항해사와 기상기구가 예측하는 과정이다.선원들은 수년 동안 열대성 사이클론 주변의 항해에 관한 경험적 규칙을 가지고 있으며, 폭풍을 반으로 나누고 보통 순환의 약하고 항해하기 쉬운 반을 항해한다.다양한 기상 기관의 해양 기상 예보는 1859년 왕립 헌장과 1912년 RMS 타이타닉호의 침몰로 거슬러 올라갈 수 있다.

바람은 국지적인 풍파를 일으키고, 긴 바다가 불어나며, 아열대 능선을 따라 흐르는 바람은 걸프만과 같은 따뜻한 물살을 유지하는 데 도움이 되기 때문에 바다에서 날씨를 이끄는 원동력이다.제2차 세계 대전 동안 바다 위의 날씨의 중요성은 경쟁 우위를 유지하기 위해 지연되거나 비밀스러운 날씨 보고를 초래했다.기상선은 제2차 세계대전 중 예보를 목적으로 여러 나라에 의해 만들어졌으며 1985년까지 대양 횡단 비행기의 항해를 돕기 위해 유지되었다.

배, 기상 부표, 기상 위성, 수치 기상 예측의 자발적인 관측은 지구의 해양 지역의 날씨를 진단하고 예측하는 데 도움을 주기 위해 사용되어 왔다.1960년대 이후, 지구 바다에서의 수치적 기상 예측의 역할은 예보 과정에서 더 큰 역할을 했다.바다 상태, 표면 바람, 조수 수준, 해수면 온도와 같은 기상 요소는 외양과 바다의 날씨를 예측하는 임무를 맡은 기관이 담당합니다.현재 일본 기상청, 미국 국립 기상청, 영국 기상청이 북반구의 해양 기상 예보를 만들고 있다.

역사

왕실 헌장

정부가 발표한 해양 기상 예보에는 다양한 기원이 있으며, 일반적으로 해양 재해에 이은 것이다.

영국

1859년 10월, 앙겔시 앞바다의 강한 폭풍으로 증기 절단기 왕실 헌장이 난파되어 450명이 목숨을 잃었다.이러한 손실 때문에, 로버트 피츠로이 부제독은 1861년 2월에 전신 통신을 이용한 선적에 대한 경고 서비스를 도입했다.이것은 이후 한동안 영국 기상청의 주된 책임으로 남아 있었다.1911년, 기상청에서는 영국 주변 지역에 라디오 방송을 통해 강풍과 폭풍 경보를 포함한 해양 기상 예보를 발표하기 시작했다.이 서비스는 1914년부터 1921년 6월까지, 그리고 1939년부터 [1]1945년까지의 제2차 세계대전 동안 중단되었다.

미국

1912년 4월 10일 사우샘프턴을 출발하는 RMS 타이타닉

미국 내 해양 기상 프로그램으로서의 첫 번째 시도는 미국 육군 신호 부대에 의해 루이지애나 뉴올리언스에서 시작되었다.1873년 1월 23일 뉴올리언스 신호 관측기구는 [2]항구에 도착한 사람들의 선박 일지에서 기상 데이터를 기록하도록 지시했습니다.1904년 미국 해군에서 기상국으로 해양예보 책임이 이관되어 [3]해상에서 선박으로부터 적시에 관측을 받을 수 있게 되었다.1912년 RMS 타이타닉호의 침몰은 전 세계 해양 기상 예보에 중추적인 역할을 했다.그 비극에 대응하여, 보다 안전한 해양 항해를 위한 조건을 결정하기 위한 국제 위원회가 구성되었다.1914년,[4] 위원회의 작업은 바다에서의 생명 안전을 위한 국제 협약으로 귀결되었다.1957년, 해양 문제에 대처하는 것을 돕기 위해, 미국 기상국은 주로 북반구 해양의 과거 기상 상태를 보고하기 위한 Mariners Weather Log, 세계의 열대 저기압 계절에 대한 정보, 그리고 바다에서 그것들을 사용하기 위한 월별 기후학들을 발표하기 시작했다.해상 선박의 자발적인 선박 관찰을 장려하기 위해.

미국 국립 기상국(NWS) 내에서 일기예보 지도가 뉴욕시, 샌프란시스코, 호놀룰루에 있는 사무실에서 공공용으로 발행되기 시작했다.북대서양 예보는 1971년 미국 해군의 폐쇄적인 시도에서 라디오 팩시밀리를 통해 국립 기상청 제품군에 옮겨졌고,[5] 북동 태평양 예보는 1972년 같은 방법으로 일반에 공개되었다.1986년과 [6]1989년 사이에 해양 제품 센터(OPC)로 알려진 국립 기상 센터(NMC)는 NWS 내에서 해양 기상 [7]예보를 담당했다.1989년 8월부터 1995년 사이, 해양 예측 지점(Marine Forecast Branch)은 해양 [8][9]및 해양 변수에 대한 객관적인 분석 및 예측 제품을 제공하는 데 관여했다.나중에 해양예측센터로 개명된 해양예측센터는 1995년에 [4]북대서양과 북태평양의 일부에 대해 경고와 예보를 발령할 의무를 지고 있다.

바람의 중요성

북대서양 서부의 표면온도, 걸프류는 빨간색입니다.
참고 항목: 걸프 스트림, 대양 팽창, 무역풍, 편서풍 및 바람

난류의 발달

무역풍은 [10]열대지방에서 서쪽으로 불고 편서풍은 [11]중위도에서 동쪽으로 분다.이 바람 패턴은 북대서양을 [12]가로지르는 음의 컬이 있는 아열대 해양 표면에 스트레스를 가한다.그 결과 Sverdrup 전송은 적도 방향으로 이루어집니다.[13]아열대 능선의 서쪽 주변부에서 극으로 이동하는 바람과 북쪽으로 이동하는 물의 상대적 소용돌이 증가에 의해 야기되는 잠재적 소용돌이의 보존 때문에, 수송은 좁고 가속되는 해류에 의해 균형을 이루며, 해양 유역의 서쪽 경계를 따라 흐른다, 프릭의 효과를 능가한다.래브라도 [14]해류로 알려진 서쪽 경계 해류와의 관계.잠재적 소용돌이의 보존은 또한 걸프류를 따라 굽은 부분을 야기하며, 걸프류의 위치 변화로 인해 때때로 갈라져 [15]온기와 냉기를 형성한다.서쪽의 강화로 알려진 이 전반적인 과정은 걸프 스트림과 같은 해양 유역의 서쪽 경계에 있는 해류가 동쪽 [16]경계에 있는 해류보다 더 강해지도록 합니다.

팽창 분산 및 파동군

NOAAM/VNoble Star에서 본 북태평양 폭풍파, 1989년 겨울.

물결은 종종 부서지는 해변에서 멀리 떨어진 폭풍에 의해 생성되며, 가장 긴 물결의 전파는 해안선에 의해서만 제한됩니다.예를 들어, 인도양에서 발생한 물결은 지구 [17]반 바퀴 이상 여행한 후 캘리포니아에서 기록되었습니다.이 거리를 통해 파도가 해안 쪽으로 이동할 때 파도가 더 잘 분류되고 잘려나갈 수 있습니다.폭풍에 의해 생성된 파도는 같은 속도를 가지며 함께 모여 서로 이동하며, 다른 파도는 초속 1미터의 극히 일부라도 느리게 움직이면 뒤처져 결국 도달하는 거리 때문에 몇 시간 후에 도착한다.소스 t로부터의 전파 시간은 거리 X를 파동 주기 T로 나눈 값에 비례합니다.깊은 물에서는 t X/ ( T ){ t X입니다. 여기서 g는 [18]중력 가속도입니다.예를 들어, 10,000km(6,200mi) 떨어진 곳에 위치한 폭풍의 경우 태풍 발생 후 10일 후에 T=15s 주기로 부풀어 오른 후 17시간 후에 14s가 불어납니다.

이러한 분산적인 팽이의 도착은 시간이 지남에 따라 피크 파동 주기가 감소하면서 먼저 오랜 기간 동안 발생하며, 팽이가 발생한 거리를 알 수 있습니다.폭풍의 바다 상태는 거의 항상 동일한 모양의 주파수 스펙트럼(즉, 피크의 ± 7% 내에서 지배적인 주파수로 잘 정의된 피크)을 갖는 반면, 파도가 점점 더 멀리 흩어짐에 따라 팽창 스펙트럼은 점점 더 좁아지고 때로는 2% 이하가 된다.그 결과, 파도 그룹(서퍼에 의해 세트라고 불린다)은 다수의 파도를 가질 수 있습니다.폭풍우의 한 그룹당 약 7개의 파도에서, 이것은 매우 먼 폭풍우로 인해 20개 이상으로 불어납니다.

범선 여행

범선을 이용한 해상 여행은 수개월이 [19]걸릴 수 있으며,[20] 바람의 부족으로 인해, 또는 [21]원하는 방향으로 나아가지 못하는 심한 폭풍이나 바람에 의해 항로를 이탈하여 흔한 위험이 줄어들고 있다.심한 폭풍은 난파선과 [22]일손의 손실을 초래할 수 있다.범선은 일정량의 물자만 실을 수 있기 때문에 민물을 [23]포함한 적절한 식량을 포함하기 위해 긴 항해를 신중하게 계획해야 한다.

열대성 사이클론 회피

위험한 반원은 오른쪽 상단 모서리이며, 화살표는 북반구 폭풍의 이동 방향을 나타냅니다.
참고 항목: 열대 저기압, 열대 저기압 궤도 예측 및 열대 저기압 풍속 기후학의 영향

선원들은 열대성 사이클론 주위를 안전하게 항해할 수 있는 방법이 있다.그들은 이동 방향에 따라 열대성 사이클론을 둘로 나누고 북반구(남반구 왼쪽)의 사이클론의 오른쪽 부분을 피하도록 기동한다.선원들은 사이클론의 이동 속도와 회전 바람이 부가적이기 때문에 오른쪽을 위험한 반원이라고 부른다.열대 저기압의 나머지 절반은 폭풍의 이 부분에서 기상 조건이 감소하기 때문에 항해 가능한 반원이라고[24] 불린다.열대 저기압이 근처에 있을 때 선박 여행을 위한 경험적 규칙은 가능한 한 태풍을 피하고 예보 경로를 통과하지 않는 것이다(T를 횡단함).위험한 반원을 통과하는 사람들은 우현 뱃머리의 순풍을 따라 최대한 전진할 것을 권고한다.항행 가능한 반원을 통과하는 선박은 최대한 [25]전진하면서 우현 쿼터에 순풍을 유지하도록 권고됩니다.

허리케인 Rita와 Philippe는 1-2-3의 법칙을 예측했다.

1-2-3 규칙(해병들의 1-2-3 규칙 또는 위험 영역)은 심각한 폭풍(특히 허리케인 및 열대 폭풍) 추적 및 예측을 위해 항해사에게 일반적으로 가르치는 지침이다.이는 국립허리케인센터의 장기예보오차를 각각 24-48-72시간에서 100-300해리로 반올림한 것을 말한다.그러나 NHC 예보관이 열대성 사이클론 트랙 예측으로 더 정확해짐에 따라 이러한 오류는 거의 50-100-150으로 감소하였다.피해야 할 "위험 영역"은 예측 경로를 각각의 수백 마일 반경과 동일한 반지름과 예측 바람 반지름(이 [26]시간대의 폭풍 크기)만큼 확장하여 구축한다.

수치예측내

주요 기사:수치예측

해수면 모델링

A wind and wave forecast for the North Atlantic ocean. Two areas of high waves are identified: One west of the southern tip of Greenland, and the other in the North Sea. Calm seas are forecast for the Gulf of Mexico. Wind barbs show the expected wind strengths and directions at regularly spaced intervals over the North Atlantic.
NOAA Wavewatch III 북대서양의 120시간 풍랑 예측
주요 기사:해양역학 및 풍파 모형

바다의 표면 위로 부는 바람과 바다의 상층 사이의 에너지 전달은 [27]파동역학에서 중요한 요소이다.스펙트럼 파수송 방정식은 지형 변화에 따른 파형 스펙트럼의 변화를 설명하기 위해 사용된다.파동 발생, 파동 이동(유체 내 전파), 파동 소굴, 굴절, 파동 간 에너지 전달 및 파동 [28]방산을 시뮬레이션합니다.표면풍은 스펙트럼 파동 수송 방정식의 주요 강제 메커니즘이기 때문에, 해양파 모델은 대기에서 해양 표면의 층으로 전달되는 에너지의 양을 결정하기 위해 수치 기상 예측 모델에 의해 생성된 정보를 입력으로 사용한다.화이트캡을 통한 에너지 소산 및 파도 간 공명과 함께, 수치 기상 모델의 표면 바람은 해수면 [29]상태를 보다 정확하게 예측할 수 있게 한다.

최초의 해양파 모형은 1960년대와 1970년대에 개발되었다.이 모델들은 파동 발달과 파동 상호작용에서 바람의 역할을 과대평가하는 경향이 있었다.파동이 서로 어떻게 상호작용하는지에 대한 지식 부족, 최대 파고에 대한 가정 및 컴퓨터 파워의 부족이 모델의 성능을 제한했다.1968년, 1969년 및 1973년에 실험이 수행된 후, 지구 대기의 바람 입력은 예측에서 더 정확하게 가중치를 부여했다.1980년대에 2세대 모델이 개발되었지만, 열대성 사이클론 내와 같이 빠르게 변화하는 풍장으로 인해 발생하는 팽창이나 풍파(풍파라고도 함)를 현실적으로 모델링할 수 없었다.이로 인해 1988년부터 [30][31]제3세대 파동 모델이 개발되었습니다.

이 제3세대 모델에서는 스펙트럼 파수송 방정식을 사용하여 지형 변화에 따른 파형 스펙트럼의 변화를 설명한다.파동 발생, 파동 이동(유체 내 전파), 파동 소굴, 굴절, 파동 간 에너지 전달 및 파동 [28]방산을 시뮬레이션합니다.표면풍은 스펙트럼 파동 수송 방정식의 주요 강제 메커니즘이기 때문에, 해양파 모델은 대기에서 해양 표면의 층으로 전달되는 에너지의 양을 결정하기 위해 수치 기상 예측 모델에 의해 생성된 정보를 입력으로 사용한다.화이트캡을 통한 에너지 소산 및 파도 간 공명과 함께, 수치 기상 모델의 표면 바람은 해수면 [29]상태를 보다 정확하게 예측할 수 있게 한다.

플랫폼 감시

다음 항목도 참조하십시오.기상 부표, 기상 위성 및 기상 선박

기상 선박

기상선 MS 폴라프론트가 해상에 있다.

Météo-France는 1921년에 대서양 횡단 항공의 출현과 선박 운송을 지원하기 위해 기상 관측선의 아이디어를 제안했다.제2차 세계대전 중에 건조된 기상선, 즉 해양 기상선은 기상예보에 사용하기 위해 지표면 및 상층기상관측을 위한 플랫폼으로서 바다에 배치된 배였다.그것들은 2차 세계대전 동안 사용되었지만 방어 수단이 없어서 여러 척의 배와 많은 생명을 잃었다.그들은 주로 북대서양과 북태평양에 위치했으며, 라디오를 통해 보고하였다.기상 통보 기능 외에도, 이들 선박은 수색 및 구조 작업을 지원하고, 대서양 횡단 [32][33]비행을 지원하며,[34][35][36] 해양학자들을 위한 연구 플랫폼 역할을 하고, 해양 [37]오염을 모니터링하며, 기상 캐스터와 컴퓨터 대기 모델에 의한 기상 예보를 지원했다.연구선은 물리 해양학, 지구 시스템 과학에서의 기상 및 기후 데이터 통합 등 해양학 분야에서 여전히 많이 사용되고 있다.

기상선의 설립은 제2차 세계대전 동안 매우 유용했던 것으로 입증되었고, 국제민간항공기구(ICAO)는 1948년까지 13척의 기상선박의 글로벌 네트워크를 구축했으며, 그 중 7척은 미국과 캐나다에 의해 운영되었고, 2척은 영국과 캐나다에 의해 공급되었다.anse는 네덜란드와 벨기에가 합작하고 영국, 노르웨이,[32] 스웨덴이 공동 출자하고 있다.이 숫자는 결국 [38]9명으로 줄였다.국제 사회의 기상 선박 이용 협정은 1985년에 [37]끝났다.

NOAA 국립 데이터 부이 센터에서 운영하는 기상 부이

기상 부표

기상 부이는 전세계 해양의 날씨와 해양 데이터를 수집하는 도구이며 화학 물질 유출에 대한 긴급 대응, 법적 절차 및 엔지니어링 설계에 도움을 줍니다.계류된 부표는 [39]1951년부터 사용되었고 표류 부표는 [40]1972년부터 사용되었다.계류된 부이는 체인, 나일론 또는 부력 폴리프로필렌을 [41]사용하여 해저와 연결됩니다.기상선의 쇠퇴와 함께, 그들은 1970년대 [42]이후 외해상의 상태를 측정하는 데 있어 보다 중요한 역할을 해왔다.1980년대와 1990년대 동안, 중부 및 동부 열대 태평양의 부이 네트워크는 엘니뇨-남부 [43]진동을 연구하는 데 도움을 주었다.계류된 기상 부이는 [41][44]직경이 1.5m(4.9ft)에서 12m(39ft) 사이이고, 표류 부이는 직경이 30cm(12인치)에서 40cm(16인치)[45] 사이인 더 작습니다.표류 부표는 전 세계에 1250개가 위치해 있는, 순전히 수적으로 우세한 형태의 날씨 부표이다.부표의 바람 데이터는 선박의 [46]바람 데이터보다 오차가 작습니다.측정 깊이와 수량을 측정하는 선박에 의해 물이 가열되는지 여부에 따라 [47]두 플랫폼 간 해수 온도 측정 값에도 차이가 있다.

기상 위성

첫 번째 이미지는 GOES 1 위성으로 1975년 1645년 10월 25일 GMT에서 취득되었습니다.

1960년부터 사용되어 온 기상 위성은 주로 지구의 날씨와 기후를 감시하기 위해 사용되는 일종의 위성이다.위성은 지구 전체를 비동기식으로 덮고 극궤도를 돌고 있을 수도 있고 적도의 [48]같은 지점을 맴도는 정지궤도일 수도 있다.기상 위성은 구름과 구름 시스템보다 더 많은 것을 본다.1969년 님버스 3호 위성을 시작으로 동대서양과 태평양 대부분의 위성에 의해 대기 기둥을 통한 온도 정보가 검색되기 시작하면서 예측이 크게 [49]개선되었다.기상위성을 이용하여 도시의 불빛, 화재, 오염의 영향, 오로라, 모래와 먼지 폭풍, 눈 덮개, 얼음 지도, 해류의 경계, 에너지 흐름 등 다양한 환경 정보를 수집합니다.다른 환경 위성들은 지구의 식물, 바다 상태, 바다 색깔, 그리고 얼음장의 변화를 감지할 수 있다.엘니뇨와 그의 기상 영향은 위성사진에서 매일 감시된다.전체적으로 미국, 유럽, 인도, 중국, 러시아, 일본이 비행하는 기상 위성은 거의 연속적인 세계 기상 관측을 제공한다.

효용.

수로의 상업적 및 오락적 사용은 풍향과 속도, 파도의 주기성과 높이, 조류 및 강수량에 의해 크게 제한될 수 있다.이러한 요소들은 각각 해상 운송의 안전에 영향을 미칠 수 있다.그 결과, 상세한 해양 기상 예보를 무선으로 선박 조종사에게 효율적으로 전송하기 위한 다양한 코드가 확립되었다. 예를 들어, MAFOR(해양 예보)[50]가 그것이다.일반적인 일기예보는 바다에서 RTTY, Navtex 및 Radiofax를 사용하여 수신할 수 있다.

이용 가능한 NCEP 제품

향후 최대 5일간 해상기상경보 및 예보가 인쇄 및 예보 형식으로 작성됩니다.인쇄된 형식의 예보에는 공해 예보, 해상 해상 예보 및 연안 수역 예측이 포함됩니다.예측 산물의 길이를 단축하기 위해, 한 단어와 구문이 바다 밖 지역을 묘사하는 데 사용된다.2006년 해양 예측 센터에 의해 시험적인 격자형 파고 예측이 생성되기 시작했으며, 이는 공해와 연안 지역을 위한 디지털 해양 서비스를 위한 첫걸음이다.표면 압력과 바람과 같은 추가적인 격자형 제품이 개발 중입니다.최근 국립기상청에서는 연안기상청에서 연안홍수경보 및 [4]예보업무에 도움이 되는 실험적인 온대성 폭풍 해일 지침을 제공하기 위해 작동 중인 온대성 폭풍 해일 모델 출력을 제공하고 있다.

책임 있는 조직과 그 분야

주요 기사 : 기상청, 해양예측센터, 해운예측

북반구

기상청 내에는 하코다테, 마이즈루, 고베, 나가사키에 해양 관측소가 있다.이들 관측소는 일본해와 오호츠크해 분지뿐만 아니라 북서 태평양 유역의 해파, 조수, 해수면 온도 및 해류 등을 관측하고, 이에 따른 해양 기상 예보를 일본해 일본 해양보안청과 공동으로 제공한다.

영국 내에서 Shipping Forecast는 BBC 라디오 방송으로 영국 열도 해안 주변의 바다에 대한 일기 예보와 예보를 방송합니다.기상청에서 제작하고 해양 및 해안경비대를 대신해 BBC 라디오 4에서 하루에 4번 방송한다.Navtex 시스템을 통해 전송되는 예보는 유사한 형식과 동일한 해역을 사용합니다.영국 제도 주변의 물은 기상 구역으로도 알려진 해수 구역으로 [51]나뉜다.

국립기상청 해양기상예보 담당지역

미국 국립 기상국 내에서 1995년에 설립된 해양 예측 센터(OPC)는 국립 환경 예측 센터([52]NCEP)의 원래 6개 서비스 센터 중 하나입니다.2003년 1월 12일까지 이 단체의 이름은 해양예측센터였다.[53]OPC는 대서양에서 북위 31도, 서경 35도, 북위 30도, 동경 160도 동쪽의 북동태평양 해역에 대해 최대 5일 전에 예보했다.최근까지 OPC는 북위 20도 북쪽과 서경 60도 동쪽의 열대성 저기압의 예측 지점을 국립 허리케인 [54]센터에 제공했다.OPC는 Ocean Forecast Branch와 Ocean Applications Branch라는 두 개의 분기로 구성되어 있습니다.국립허리케인센터는 서경 35도와 서경 140도 사이의 대서양 31도선과 태평양 30도선 이남의 해양지역을 포괄한다.호놀룰루 기상청에서는 북위 30도에서 [55]적도에 이르는 서경 140도에서 동경 160도 사이의 지역을 예보하고 있습니다.

남반구

국립허리케인센터의 책임지역은 태평양 남반구 지역을 포함하며 서경 120도 동쪽 18.5도까지 내려갑니다.NWS 호놀룰루 예보국은 이 방정식의 남쪽을 동경 160도와 [55]서경 120도 사이의 남위 25도로 예측하고 있다.

레퍼런스

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