초음파 풍속계가 일기예보를 개선할 수 있을까요?

우리는 수 세기 동안 풍속계를 이용해 풍속을 측정해 왔지만, 최근의 기술 발전으로 더욱 신뢰할 수 있고 정확한 일기 예보를 제공할 수 있게 되었습니다. 초음파 풍속계는 기존 방식에 비해 빠르고 정확하게 풍속을 측정합니다.
대기과학 센터에서는 다양한 지역의 정확한 일기 예보를 위해 일상적인 측정이나 상세한 연구를 수행할 때 이러한 장비를 자주 사용합니다. 특정 환경 조건으로 인해 측정이 제한될 수 있지만, 몇 가지 조정을 통해 이러한 문제를 극복할 수 있습니다.
풍속계는 15세기에 등장한 이후 꾸준히 개선되고 발전해 왔습니다. 19세기 중반에 처음 개발된 전통적인 풍속계는 데이터 기록 장치에 연결된 원형 풍향계 배열을 사용했습니다. 1920년대에는 풍향계의 개수가 세 개로 늘어나면서 더욱 빠르고 일관된 반응을 보여 돌풍 측정에 도움이 되었습니다. 현재는 음파 풍속계가 더욱 높은 정확도와 해상도를 제공하여 기상 예측의 다음 단계로 주목받고 있습니다.
1970년대에 개발된 초음파 풍속계는 초음파를 이용하여 풍속을 즉시 측정하고, 한 쌍의 센서 사이를 이동하는 음파가 바람에 의해 가속되는지 감속되는지를 판단합니다.
현재 초음파 풍속계는 널리 상용화되어 다양한 목적과 장소에서 사용되고 있습니다. 2차원(풍속 및 풍향) 초음파 풍속계는 기상 관측소, 선박, 풍력 터빈, 항공 분야는 물론, 심지어 대양 한가운데 떠 있는 기상 부표에서도 널리 사용되고 있습니다.
초음파 풍속계는 일반적으로 20Hz에서 100Hz에 이르는 매우 높은 시간 해상도로 측정할 수 있어 난류 측정에 매우 적합합니다. 이러한 범위의 속도와 해상도는 더욱 정확한 측정을 가능하게 합니다. 초음파 풍속계는 오늘날 기상 관측소에서 가장 최신 기상 장비 중 하나이며, 풍향을 측정하는 풍향계보다도 더 중요한 역할을 합니다.
기존 풍속계와 달리 음파 풍속계는 작동에 필요한 움직이는 부품이 없습니다. 두 센서 사이를 음파가 이동하는 데 걸리는 시간을 측정합니다. 이 시간은 센서 사이의 거리에 따라 결정되며, 음속은 온도, 압력, 그리고 대기 중의 오염 물질(오염 물질, 염분, 먼지, 안개 등)에 따라 달라집니다.
센서 간 속도 정보를 얻기 위해 각 센서는 송신기와 수신기 역할을 번갈아 수행하며, 따라서 센서 간에 양방향으로 펄스가 전송됩니다.
비행 속도는 각 방향의 펄스 시간을 기준으로 결정되며, 서로 다른 세 축에 세 쌍의 센서를 배치하여 3차원 풍속, 풍향 및 풍향을 측정합니다.
대기과학센터에는 16개의 초음파 풍속계가 있는데, 그중 하나는 100Hz에서 작동할 수 있고, 두 개는 50Hz에서 작동할 수 있으며, 나머지 대부분은 20Hz에서 작동할 수 있어 대부분의 작업에 충분히 빠른 속도를 제공합니다.
두 개의 계측기는 결빙 환경에서 사용하기 위한 결빙 방지 가열 장치를 갖추고 있습니다. 대부분 아날로그 입력이 있어 온도, 습도, 압력 및 미량 가스와 같은 추가 센서를 연결할 수 있습니다.
초음파 풍속계는 NABMLEX와 같은 프로젝트에서 다양한 높이의 풍속을 측정하는 데 사용되었으며, Cityflux는 도시의 여러 지역에서 다양한 측정값을 얻었습니다.
도시 대기 오염을 연구하는 시티플럭스(CityFlux) 프로젝트 팀은 “시티플럭스의 핵심은 강한 바람이 도시 거리의 ‘협곡’에서 미세먼지를 얼마나 빨리 날려 보내는지 측정함으로써 두 가지 문제를 동시에 연구하는 것입니다. 그 위의 공기는 우리가 살고 숨 쉬는 곳이며, 바람에 날려갈 수 있는 곳입니다.”라고 밝혔습니다.

초음파 풍속계는 풍속 측정 분야의 최신 주요 발전으로, 일기 예보의 정확도를 향상시키고 기존 계측기에 문제를 일으킬 수 있는 폭우와 같은 악조건에도 영향을 받지 않습니다.

더욱 정확한 풍속 데이터는 다가오는 날씨 상황을 파악하고 일상생활과 업무에 대비하는 데 도움이 됩니다.