항공작전 수행에 있어 가장 중요한 요소는 무엇보다도 안전이라고 할 수 있다. 따라서 대한민국 공군에서는 항공작전의 안전성과 효율성을 높이기 위해 전문적인 항공안전 시스템을 구축하여 임무를 수행하고 있다. 하지만 이러한 노력에도 불구하고 여름철 급격히 돌변하는 악기상은 정확한 강도와 발생시간을 예측하기가 어렵고 위험요소 역시 매우 크기 때문에, 여전히 비행안전 저해요소로 작용한다. 이러한 대기의 불안정 환경과 위험 기상은 일반적으로 대기 안정도지수로 감지할
수 있으며, 특히 이 안정도지수를 통해 대류의 이전단계 및 초기단계를 탐지하고 진단하는 데 활용할 수 있다.
이 연구에서 마이크로파 위성으로부터 얻은 연직 프로파일을 통해 안정도지수를 산출하였다. 이를 현업에 사용중인 수치모델예측자료와 비교하고 지상관측인 라디오 존데 자료를 통해 평가를 실시하였다. 특히 라디오존데 관측이 수행되지 않는 시공간의위성관측 자료를 확보하여 예보도구로 활용하기 위해 진행하였다. 위성관측 자료는 전천후 기상조건에 대한 관측을 만족시키기 위해서 마이크로파 위성인 NOAA-19 (National Oceanic and Atmospheric Administration-19) 자료를 바탕으로 수행하였고, 최적의 온·습도 프로파일을 확보하기 위한 일차원 변분법을 수행하기 위해 MIRS (Microwave Integrated Retrieval System) 프로그램을 활용하였다. 수치예보모델 자료는 기상청에서 제공하는 지역예보모델인 RDAPS (Regional Data Assimilation and Prediction System) 자료를 사용하였다. 지역예보모델이 6시간 간격의 분석-예측 순환체계로 운영되고 있는 실제 예보 상황을 고려하여 발표시간 +6H 예측자료를 비교대상으로 선정하였다. 그리고 한반도에서 주로 사용되는 대기 안정도지수인 KI (K-index), SSI (Showalter Stability index), CT (Cross Total index), TT (Total Totals index) 에 대해서 진행하였다. 검증방법으로는 오산과 광주 관측소의 라디오존데 자료를 기준으로 산출한 값들과 시공간적으로 50km 반경, 1시간 이내의 자료를 상호 비교하였다. 또한 대기 불안정의 영향을 받는 특정 사례에 대한 적용을 위해 기상청에서 제공하는 분석장으로부터 계산한 안정도지수를 기준으로 산출한 결과물을 한반도 지도상에서 비교하였다. 우선 각 자료들의 온도를 안정도지수의 계산에 필요한 고도별 (850, 700, 500 hPa)로 비교한 결과 라디오존데와 MIRS 의 상관계수는 오산 관측소 기준 0.949 ~ 0.973, 광주가 0.939 ~ 0.968로 분석되었다. 라디오존데와 지역예보모델의 상관계수는 오산이 0.982 ~ 0.987, 광주가 0.981 ~ 0.987 으로 나타났다. 습도(이슬점 온도)에 대해서는 라디오존데와 MIRS 의 상관계수는 오산이0.723 ~ 0.759, 광주가 0.779 ~ 0.796 이었다. 지역예보모델의 경우에는 오산이
0.768 ~ 0.863, 광주가 0.825 ~ 0.877 으로 나타났다. 이처럼 두 자료 모두 습도 보다 온도 프로파일이 비교적 잘 일치하는 모습을 보였다. 그리고 온도와 이슬점 온도의 모든 자료에서 지역예보모델이 MIRS 보다 상관성이 높게 나타났다.
각 안정도지수 산출물들을 비교한 결과도 역시 모든 지수에서 지역예보모델이 MIRS 보다 상관도가 좋게 나타났다. 그리고 각 지수별 안정-불안정 카테고리를 선정하여 POD (Probability of detection), FAR (False alarm rate), PC (Proportion Correct), HSS (Heidke skill score) 를 비교하였는데 4가지의 지수들이 공통적으로 유사한 결과를 보였다. 한 예로 SSI 지수의 경우, MIRS / RDAPS 는 오산에서 각각 POD 0.789 / 0.901, FAR 0.356 / 0.254, PC 0.790 / 0.869, HSS 0.548 / 0.715 였고, 광주에서 POD 0.752 / 0.863, FAR 0.414 / 0.273, PC 0.752 / 0.853, HSS 0.469 / 0.677 로 RDAPS 가 라디오존데 관측의 결과에 더 일치하는 모습을 보여주었다.
온습도프로파일과 대기 안정도지수의 수치상으로는 지역예보모델 대비 MIRS 자료의 성능이 다소 떨어지는 것으로 분석되었다. 하지만, 대류시스템 상의 악기상 조건에 대해서 사례를 선정하여 실제 낙뢰 관측영상, 구름 영상에 대해 MIRS
자료와 기상청의 지역예보모델 분석장을 이용하여 비교한 결과, MIRS 를 통해 신뢰성 있는 대기 안정도의 필드를 생성하였고 불안정한 대기 상태의 영역을 식별하였으며, 종관규모의 대류 시그널을 포착하였다. 또한 낙뢰가 관측된 지점 중에서 라디오존데 관측이 수행되지 않는 곳에 대한 불안정도를 RDAPS 분석장보다 MIRS 에서 더 잘 포착한 사례를 찾을 수 있었다. 따라서 마이크로파 위성자료를 바탕으로 한 MIRS 안정도지수 산출물은 단기 예측을 위한 추가 도구로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.