날이 흐려지다가 비가 내리고, 비가 그치면 하늘이 개는 날씨 변화는 자연스러운 일이다. 하지만 이런 변화를 미리 예상하는 예보 과정은 복잡한 방정식을 거쳐야 하는 수리의 영역이다. 대기의 상태와 움직임을 계산해내는 데 필수적인 소프트웨어인 수치예보모델을 기상청이 새롭게 개발했다.

기상청은 18일 한국형 지역수치예보모델을 개발해 이번달부터 정식으로 운영하고 있다고 밝혔다. 1997년부터 일본전지구모델을, 2010년부터 10년가량 영국통합모델(UM)을 써온 기상청은 한국형 전지구수치예보모델(KIM)을 개발해 2020년 4월28일부터 운영 중이다. 현재 날씨에 수치예보모델로 계산한 날씨의 변화값을 더해야 미래 날씨를 알아낼 수 있어 정확한 변화 계산이 중요하다. 지난해 기준 KIM의 수치예보 정확도는 99.2%로, 권영철 기상청 수치모델링센터장은 이날 브리핑에서 “수치예보모델 정확도가 2010년보다 5∼7% 정도 향상됐다고 판단한다”고 말했다.

그러나 지구 전체에서 수집된 방대한 데이터를 다뤄야 해 좁은 지역을 대상으로 한 상세 예보에는 약점이 있다. KIM은 12㎞ 간격 격자로 지표면을 구분했다고 가정하고, 해당 구역은 ‘동일한 지역’으로 계산한다. 12㎞ 격자 안에 한라산이 있어도 하나의 지형고도 값으로 계산된다. 그러면 한라산 지형에 따른 효과는 수치예보모델에 표현될 수 없다. 12㎞ 안에서 발생하는 국지적인 날씨 변화는 상세하게 예측할 수 없는 것이다. 권 센터장은 “작은 규모의 기상현상은 5㎞ 수준에서 발생한다”고 설명했다.

국지적인 집중호우가 빈번해지는 등 상세예보 분석 필요성이 높아지며 개발된 한국형 지역수치예보모델(RDAPS-KIM)은 한반도와 주변 동아시아 지역을 3㎞ 간격으로 촘촘하게 계산한다. 기존 KIM에 비해 해상도는 16배 높아졌다. 휴대전화 해상도가 높아질수록 카메라 화면이 선명하게 나타나듯이, 개선된 모델에서 강수영역이 더 좁고 분명하게 표현된다. 또한 한라산 고도 변화에 따른 지형효과가 반영되는 등 작은 규모의 기상현상도 잘 예측할 수 있게 됐다.

기상청은 새 수치예보모델을 통해 여름철 국지성 집중호우 예측 성능도 오를 것으로 기대한다. 기상청이 지난해 7∼8월 여름철 예보를 시험한 결과, KIM보다 지역수치예보모델의 6시간 누적강수 예측 성능이 10∼19%가량 향상됐다. 강수 유무를 구분하는 0.1㎜ 예측 정확도는 1일 기준 20.8%, 3일 기준 19.5% 상승했다. 15㎜의 강한 강수를 예측하는 정확도도 1일 예측 시 19.1%, 3일 예측 시 9.5% 향상됐다.

자국에서 개발한 독자적인 수치예보모델을 보유한 나라는 미국, 영국, 일본, 중국, 캐나다 등 우리나라를 포함해 9개국뿐이다. 권 센터장은 “올해 말에서 내년 초에 1㎞ 분석 기상자료까지 생산할 계획”이라며 “1㎞ 간격 자료가 나오면 재생에너지 생산, 산불이나 홍수 등 재해 대응, 항공기상 등 다양한 기상정보 수요를 지원할 체계가 구축될 것”이라고 밝혔다.