(2) Observations

Observations

 

지상과 고고도에서 수집된 데이터는 모든 기상 예보, 주의보, 그리고 브리핑의 기초를 형성한다. 기상 관측에는 네 가지 유형이 있다: surface, upper air, radar, 그리고 satellite.

 

Surface Aviation Weather Observations

 

surface aviation weather observations(METARs)는 각 지상 관측소의 현재 기상 요소들을 모은 것이다. 최신 기상 정보를 지속적으로 제공하는 정부와 민간 계약 시설들을 통해 네트워크가 구성된다. automated weather sources(예를 들어 AWOS – Automated Weather Observing Systems, ASOS – Automated Surface Observing Systems) 또한 surface observations 수집에 중요한 역할을 한다.

 

surface observations는 특정 공항의 현지 기상 조건과 그 외 관련 정보를 제공한다. 이러한 정보에는 type of report, station identifier, date and time, modifier(단, 필요한 경우), wind, visibility, RVR(runway visual range), weather phenomena, sky condition, temperature/dew point, altimeter reading, 그리고 remarks가 포함된다. surface observation을 위한 정보는 사람, 자동 관측소, 혹은 기상 관측자에 의해 업데이트 되는 자동 관측소로부터 수집될 수 있다. 어떠한 형태이든 surface observation은 각 공항에 대한 귀중한 정보를 제공한다. 해당 보고는 작은 범위만을 다룬다. 허나 조종사가 여러 관측소를 동시에 확인할 경우 넓은 지역의 기상을 제대로 파악할 수 있다.

 

Air Route Traffic Control Center(ARTCC)

 

ARTCC는 en route structure에서 IFR(instrument flight rules)로 비행을 수행하는 항공기간의 분리를 유지하는 역할을 한다. center radars(ARSR – Air Route Surveillance Radar)는 terminal radars와 동일한 기술을 사용하여 transponder returns를 수신 및 추적한다. 이전의 center radars는 기상을 slashes(light precipitation)와 Hs(moderate rainfall) 영역으로 표시하였다. 레이더가 더 높은 강도의 precipitation을 감지할 수 없으므로 조종사는 moderate rainfall을 나타내는 영역을 경계해야 했다. 새로운 radar displays는 세 가지 색조의 푸른색으로 기상을 나타낸다. 관제사는 화면에 표시될 기상의 강도를 선택할 수 있다. 높은 강도의 weather displays는 ATC로 하여금 aircraft data blocks를 보기 어렵게 만든다. 따라서 조종사는 ATC가 계속 기상을 보고 있으리라 예상해서는 안 된다.

 

Upper Air Observations

 

upper air observations는 surface observations보다 더 어렵다. 고고도 기상 현상을 관측할 수 있는 몇 가지 방법이 있다: radiosonde observations, PIREPs(pilot weather reports), AMDAR(Aircraft Meteorological Data Relay), 그리고 MDCRS(Meteorological Data Collection and Reporting System). 라디오존데는 수소(혹은 헬륨) 풍선에 매달린 작은 계기이다. 풍선을 띄우면 이는 약 1,000 fpm의 속도로 상승한다. 풍선이 상승하는 동안 계기는 다양한 데이터(예를 들어 온도, 습도, 기압, 그리고 풍속 및 풍향)를 수집한다. 정보가 수집되면 이는 무선 송신기를 통해 지상 관측소로 전송된다.

 

풍선은 2시간 이상 떠있을 수 있고, 115,000ft의 고도까지 상승할 수 있으며, 125마일까지 편류할 수 있다. 이 동안 화씨 –130도 만큼의 낮은 기온을, 그리고 해수면의 수천 분의 1만큼 낮은 기압을 경험할 수 있다.

 

풍선이 상승함에 따라 압력이 감소하기 때문에 풍선은 신축성의 한계까지 팽창한다. 이 시점은 지름이 20ft 이상으로 증가하였을 때이다. 이때 풍선이 터지고 라디오존데는 지구로 떨어진다. 이러한 하강은 낙하산을 통해 느려진다. 낙하산은 땅 위의 사람들과 물체들을 보호한다. 매년 75,000개 이상의 풍선이 발사되며 이 중 20%가 회수된다. 반납을 위한 지침서가 각 라디오존데의 측면에 인쇄되어 있다.

 

조종사 또한 upper air observations에 대한 중요한 정보원이다. 이들은 난기류, 착빙, 그리고 구름 높이에 대한 유일한 실시간 정보원이다. 이러한 정보는 비행 중인 조종사들에 의해 수집 및 제출된다. PIREP과 라디오존데는 비행 계획에 중요한 상층 조건 정보를 제공한다. 많은 국내외 항공사들은 DataLink system을 통해 자동으로 in flight weather observations를 전송하는 계기를 항공기에 장착하였다.

 

AMDAR(Aircraft Meteorological Data Relay)은 자동화된 기상 관측을 제공하기 위해 상업용 항공기를 사용하는 국제 프로그램이다. AMDAR 프로그램은 바람, 온도, 습도/수증기, 난기류, 그리고 착빙 정보를 측정하는 항공기 센서를 통해 하루에 약 220,000 ~ 230,000건의 항공기 관측 자료를 전 세계적으로 제공한다. AMDAR의 vertical profiles와 en route observations는 향상된 기상 분석 및 예보를 통해 항공기 안전과 운영 효율을 증가시킨다. 이 정보는 ACARS(Aircraft Communications Addressing and Reporting System)의 VHF(Very High Frequency) 통신을 통해, ASDRA(Aircraft to Satellite Data Acquisition and Relay)의 위성 링크를 통해 다운링크 된다.

 

MDCRS(Meteorological Data Collection and Reporting System)은 미국에서 사용되는 자동화된 기상 관측 프로그램이다. 이 프로그램은 participating airline의 실시간 고고도 기상 관측 자료를 수집 및 배포한다. 기상 요소들은 ACARS를 통해 다운링크 되어 ARINC에 의해 관리된다. 그런 다음 ARINC는 해당 정보를 BUFR(Binary Universal Form for the Representation of Meteorological Data) 형식으로 NWS에, 그리고 미가공 데이터 형식으로 ESRL(Earth Science Research Laboratory) 및 participating airline에 전달한다. 1,500대 이상의 항공기가 바람과 온도 데이터를 보고하며 일부 항공기는 난기류와 습도/수증기 정보도 제공한다. 각 participating airline은 특정 수준의 기상 데이터를 제공하기 위해 항전 장치 제조업체와 협력하여 해당 장비를 프로그래밍 한다. 상승, 순항, 그리고 하강 데이터가 FDAMS(Flight Data Acquisition and Monitoring System)을 통해 수집된 다음 ACARS를 통해 전송된다. 항공기가 ACARS 범위를 벗어난 경우 ASDAR를 통해 보고가 전달될 수 있다. 허나 대부분의 경우 항공기가 ACARS 범위 내에 들어오기 전까지 보고가 중단된다.

 

Radar Observations

 

precipitation과 wind에 대한 정보를 제공하는 네 가지 유형의 레이더가 있다.

 

1. 보통 Doppler radar라 불리는 WSR-88D NEXRAD radar는 주변 지역에 다가오는 기상을 알려준다. doppler radar는 두 가지 작동 모드가 있다: clear air와 precipitation. Clear air mode에서는 레이더가 섬세하게 작동한다. 왜냐하면 느린 안테나 회전 덕분에 대기를 더 오래 조사할 수 있기 때문이다. 이 모드에서는 약 10분마다 이미지가 업데이트 된다.

 

precipitation targets는 강한 return signals를 제공한다. 따라서 precipitation이 존재하는 경우 레이더는 Precipitation mode로 작동한다. 이 모드에서는 안테나 회전이 빠르므로 이미지가 더 빠른 속도로 업데이트 된다(대략 약 4 ~ 6분 간격). 어떤 모드에서든 강도 값이 dBZ로 측정되며 레이더 이미지에 색깔로 표시된다. [그림 13-1] 강도는 ATC 목적을 위한 intensity terminology(phraseology)와 관련되어 있다. [그림 13-2와 13-3]

2. 일부 주요 공항에 설치된 FAA terminal Doppler weather radar(TDWR) 또한 악기상 경보를 제공한다. 이를 통해 조종사는 wind shear, gust fronts, 그리고 heavy precipitation을 인지할 수 있다.

 

3. precipitation 감지에 사용되는 세 번째 종류의 레이더는 FAA airport surveillance radar이다. 이러한 레이더는 주로 항공기를 탐지하는데 사용되지만 precipitation의 위치와 강도 또한 탐지한다.

 

4. Airborne radar는 기상의 위치를 파악하기 위해 항공기가 운반하는 장비이다. airborne radars는 일반적으로 C band(약 6 GHz)나 X band(약 10 GHz)에서 작동한다. 이는 heavy precipitation을 통과하여 뇌우의 크기를 결정할 수 있다. 또한 이는 강도가 약한 precipitation으로부터 충분한 반사를 허용한다.