기온 (氣溫)

자연지리

개념

정의

지표면으로부터 1.5m 높이에 있는 대기의 온도.

역사적 고찰

근대에 이르러 기온 관측이 시작되기 전에는 정확한 수치를 얻을 수 없었으므로, 여러 가지 기후 관련 현상을 면밀히 관찰하여 기온의 춥고 따뜻함을 표현하였다. 『삼국사기』, 『고려사』, 『조선왕조실록』, 『증보문헌비고』 등의 옛 문헌을 보면 추위와 따뜻함을 나타낸 내용이 보인다. 추위를 나타내는 표현에는 빠른 서리, 가을의 눈, 늦은 봄의 서리와 눈, 식물의 동사(凍死), 때 아닌 여름의 서리와 눈 등이 있다. 따뜻함의 표현으로는 겨울의 개화(開花), 무빙(無氷), 무설(無雪) 등이 있다.

또한 자연이나 사람의 행동 등을 서술하여 춥고 더운 상태를 묘사하기도 하였다. 예를 들어 『고려사』에는 냉하(冷夏)의 표현으로, 예종 2년 6월조에 “여름이 겨울과 같았다”고 하였고, 명종 15년 여름조에는 “여름에 파리가 없었다”고 하였다. 고종 13년 6월에는 “여름에 갓옷을 입었다”고 되어 있고, 충선왕 1년 6월과 2년 5월조에는 “여름에 추워서 겨울옷을 입는 사람이 있었다”고 하였으며, 공민왕 3년 5∼6월과 12년 6월조에도 “여름이 가을과 같았다”고 하였다.

내용

기온은 백엽상(instrument shelter) 안에 설치된 온도계로 관측한다. 현재 우리나라 기상청에서는 1.5m의 높이에서 기온을 관측하고 있는데, 이것은 인류가 호흡하며 생활하는 높이에 해당한다. 백엽상 안에는 건구온도(dry bulb temperature)와 습구온도(wet bulb temperature)를 관측할 수 있는 두 개의 수은 온도계와 최고 · 최저 온도계, 그리고 연속적으로 기온을 관측할 수 있는 자기기록 온도계가 설치되어 있다. 일반적으로 최고 온도계는 수은으로 제작하며, 최저 온도계는 얼지 않게 알코올로 제작한다. 자기기록 온도계는 쌍금속판(bimetal)을 이용한 것으로, 관측한 값은 기온의 절대값을 얻기에는 어려움이 있으나 최고 기온과 최저 기온이 출현한 시각을 파악하는 데 유용하다. 우리나라 기상청에서는 매 시간 기온을 관측하며, 일 평균값은 3시간 간격으로 관측한 값의 평균을 사용하고 있다.

기온 단위는 섭씨온도(℃)와 화씨온도(℉)가 있으며, 우리나라를 포함한 동양과 유럽에서는 섭씨온도 단위를 사용하고 미국을 포함한 영어권에서는 화씨온도를 사용하고 있다. 물의 어는점과 끓는점의 차이가 섭씨로는 100℃ 차이이고, 화씨로는 180℉ 차이인데, 두 개 단위의 관계는 ‘℃=(℉-32)/1.8, ℉=(1.8×℃)+32’로 표현할 수 있다.

지구 자전에 의하여 기온의 일 변화가 일어난다. 지표면은 일출 직후부터 가열되기 시작한다. 대기가 고요한 상태일 경우에 열은 전도에 의해서 지표면에서 대기경계층(boundary layer)으로 빠르게 이동한다. 바람이 불고 있을 때는 훨씬 빠른 속도로 아래의 열이 위쪽으로 이동한다. 일 최고기온은 일사량이 최고에 이르는 정오에서 수 시간 뒤에 나타나며 낮의 길이가 길수록 그 시간은 더 늦어질 수 있다. 태양이 자오선을 지난 뒤에는 일사량이 감소하기 시작하면서 지표면과 경계층에서 냉각이 시작된다. 일 최저기온은 일출 직후 태양복사량과 지구복사량이 균형을 이룰 때 나타난다. 지구 표면은 태양복사에 의해서 가열된 뒤에 지구복사 에너지를 방출하므로, 지구복사 에너지의 극대값과 극소값이 출현하는 시각은 일사량의 일 변화보다 지체된다. 일 최고기온과 일 최저기온의 차이를 기온의 일교차(diurnal range, daily temperature range)라고 한다. 흐린 날에는 구름이 일사량을 차단하고 있어서 지표면이 쉽게 가열되지 않을 뿐만 아니라, 야간에도 대기 중에 수증기가 열을 많이 저장하고 있어서 일교차가 작다. 그러나 대기 중에 습도가 적은 맑은 날에는 지구복사 에너지가 대기로 쉽게 전달되어 빠르게 가열되며, 야간에는 열을 잡아두지 못하므로 빠르게 냉각되어 일교차가 크다.

기온의 연 변화는 지구 공전에 의한 태양고도 변화에 의하여 발생한다. 대체로 태양고도가 높은 시기에는 기온이 높고 태양고도가 낮은 시기에는 기온이 낮다. 태양복사 에너지에 의해서 지표면이 가열된 뒤에 대기가 가열되기 시작하므로, 일 년 중 가장 더운 날은 태양고도가 가장 높은 하지(夏至)가 지난 후에 나타나며, 가장 추운 달은 태양고도가 가장 낮은 동지(冬至)를 지나서 출현한다. 연중 가장 더운 날을 최난월(warmest month)이라고 하고 그 달의 평균기온을 최난월 평균기온이라고 한다. 반면 가장 추운 달을 최한월(coldest month)이라고 하고 그 달의 평균기온을 최한월 평균기온이라고 한다. 최난월은 7월 혹은 8월로 지역에 따라 다를 수 있다. 최한월은 대부분 1월에 나타나며 간혹 2월인 경우도 있다. 일반적으로 대륙성 기후의 성격이 강한 지역에서는 최난월이 7월에 나타나고, 최한월은 1월에 출현한다. 반면 해양성 기후가 강한 지역에서는 그보다 약간 지연되어 각각 8월과 2월에 나타나기도 한다. 최난월 평균기온과 최한월 평균기온 차이를 기온의 연교차(annual temperature range)라고 한다. 연교차는 기후 특성이 대륙성인지, 해양성인지를 파악하는 데 하나의 지표가 될 수 있다. 일반적으로 저위도에서 고위도 지방으로 갈수록 연교차가 크다. 같은 위도 지역에서는 해안에서 내륙으로 갈수록 연교차가 커진다.

대류권에서는 지표면에서부터 고도가 높아짐에 따라 평균 0.65℃/100m씩 기온이 하강한다. 그 값을 환경기온감률 또는 기온감률(temperature lapse rate)이라고 한다. 이와 같이 고도 상승에 따른 기온 하강은 대류권과 성층권 사이의 경계면인 대류권계면(對流圈界面)까지 나타나며 권계면 부근에서는 온도변화가 거의 없다. 대류권의 환경기온감률은 대류권계면에서의 평균기온 -56.5℃와 지표면의 평균기온 15℃의 차이에서 구한 것이다. 즉, 그 차이를 권계면의 평균고도인 11km로 나눈 값이다. 기온은 고도의 상승에 따라 낮아지는 것이 일반적이다. 그러나 간혹 그와 반대로 지표면에 가까울수록 기온이 낮고 고도가 높은 곳의 기온이 높은 경우가 있다. 이런 상태를 기온역전(temperature inversion)이라고 하며, 그러한 층을 역전층(inversion layer)이라고 한다. 중위도 지방에서 발생하는 역전층의 고도는 수백 ｍ인 경우가 대부분이며 그 위로는 정상적인 기온 분포를 하고 있다.

지표면의 기온 분포는 복잡하여 어떤 곳에서는 등치선(等値線)이 극지방으로 활 모양처럼 굽기도 하고 그 반대로 적도로 굽는 곳도 있다. 한 지점에서 구한 관측값을 평균 해수면의 값으로 환산한 해면경정(海面更正)의 세계 등온선도를 보면, 굽은 부분이 있기는 하지만 적도에서 극지방으로 가면서 기온이 낮아지고 어느 정도는 위도를 나타낸 선과 평행하게 보인다. 이것은 위도가 기온 분포에 영향을 미치는 가장 큰 요인이라는 것을 잘 보여 준다. 그 밖에 수륙분포, 해류, 지형, 해발고도 등도 기온 분포에 크게 영향을 미친다. 각 경도를 나타내는 선에서 기온이 가장 높은 지점을 연결한 선을 열적도(熱赤道)라고 한다. 열적도는 열대수렴대의 이동과 관련되어 계절에 따라 남북으로 이동하며, 위도상의 적도와는 일치하지 않는다. 연 평균기온값을 보면 열적도가 북반구에 위치하지만, 1월에는 해양에서는 적도 북쪽에 있으며 남아메리카와 아프리카, 오스트레일리아 등 대륙에서는 적도 남쪽으로 치우친다. 이것은 태양이 남반구쪽으로 이동하였으므로 북반구 대륙은 냉각되는 반면 남반구 대륙은 가열되기 때문이다. 이에 반하여 7월의 열적도는 대체로 적도 북쪽에 위치하여 유라시아대륙과 북아메리카대륙에서는 북위 30° 이북까지 치우쳐 있다.

현황

우리나라의 기온 분포에는 위도, 해양, 지형의 영향이 크게 반영되었다. 비슷한 위도대인 인천과 강릉의 1월 평균기온을 비교해 보면, 강릉이 0.3℃로 -2.4℃인 인천보다 2.7℃ 더 높다. 이와 같은 동해안과 서해안의 기온 차이는 지형의 영향과 더불어 주변의 해양과 해류가 서로 다르게 영향을 미치기 때문이다. 겨울철에 우리나라 동해안의 기온이 서해안보다 높은 것에는 지형에 의한 장벽효과도 중요하다. 큰 산맥이 있는 경우, 바람받이쪽과 바람그늘쪽의 기온 분포가 크게 다르다. 태백산맥이 찬 북서계절풍을 막아주는 역할을 하기 때문에 산맥의 연속성이 뚜렷한 중부지방에서 동해안과 서해안 간의 기온 차이가 더욱 분명하다. 우리나라 등온선 분포에는 지형의 영향이 잘 반영되어 있다. 함경산맥에서부터 태백산맥을 따라 등온선이 남쪽으로 깊게 활처럼 굽어 있다. 중부지방에서 동 · 서 간 차이가 뚜렷한 데 반하여, 남부지방에서는 동 · 서 간 차이보다는 소백산맥이 지나는 산지와 해안 간 기온 차이가 크다. 뿐만 아니라 남부지방에서는 태백산맥보다 소백산맥을 따라서 등온선의 굽은 정도가 뚜렷하다. 즉, 해발고도가 높은 곳을 따라서 주변보다 기온이 낮은 것이 잘 나타난다.

우리나라에서 기온의 가장 낮은 기록은 1933년 1월 12일에 중강진의 -43.6℃이며, 개마고원이 우리나라 가장 추운 곳이라고 할 수 있다. 남한에서는 1981년 1월 5일에 양평에서 -32.6℃가 기록되었다. 양평과 홍천, 원주 등 중부 내륙지방과 철원은 다른 지방보다 낮은 기온값이 자주 출현하는 곳이다. 우리나라에서 가장 높은 기온을 기록한 곳은 대구로 2018년 8월 1일 41℃를 기록하였다. 1942년 여름은 전국적으로 기온이 높은 편이었는데, 대구는 최고값을 기록한 8월 1일을 포함하여 35℃ 이상의 최고기온이 28일 동안(7월 8일∼8월 4일) 지속되었고 7월 28일부터 31일까지는 40℃를 육박하는 고온이 계속되었다.

참고문헌

『한국의 기후＆문화 산책』(이승호, 푸른길, 2009)

『기후학』(이승호, 푸른길, 2007)

『기후학의 기초』(이승호, 두솔, 2002)

『한국의 기후』(이현영, 법문사, 2000)

『기후학개론』(김연옥, 정익사, 1999)

『한국의 기후와 문화』(김연옥, 이화여자대학교출판부, 1985)

www.kma.go.kr

집필자

이승호