제 6 장 농업에 대한 기상학의 응용

6.1 서론

농업 활동의 모든 면이 기상에 의존하기 때문에 농업에 있어 기상학의 응용은 필수적이다. 이장에서는 농민(최종수혜자)이 작물과 가축의 지속적인 건강을 유지하고 보호하는일, 작물 생산량과 상품 가격을 높이는 일, 까다로운 작업상 문제를 해결하는 일, 농장 경영의 효율성을 향상시킴으로써 얻을 수 있는 잠재적인 이익을 인식하도록 하기 위해 응용기상의 유용성에 관한 많은 예들을 수록하고 있다.

이 목적을 달성하기 위해서는 적절한 기상자료 제공과 조언업무뿐만 아니라 기상대와 농업 관련조직 및 농민간에 활발한 협력이 요구되어 진다.

6.1.1 농업기상정보의 응용분야

농업기상 정보는 여러 가지 농업연구에 매우 중요함은 물론 영농 계획 수립 및 관리의 여러단계에서 활용된다. 다음과 같이 일반적인 응용 분야로 구분된다.

(A) 장기계획

특정 농업지대 또는 특정사업을 위한 장기계획이다. 예컨대 이것은 식량작물을 생산하는데 필요한 자본 투자의 타당성 여부와 사료 생산 및 가축을 위한 지역개발 여부에 관한 계획을 다룬다. 이러한 결정은 대개 대기후 자료로부터 얻어지는 농업기후정보를 근거로 한다. 기후학 및 생물학적 자료를 결합하여 식물 및 작물생장모형을 만들 때 좀더 상세한 정보를 얻을 수 있다.

예를 들어 de Wit 등 (1971)은 실제 생장과 모의생장 실험을 비교하여 식물 및 작물생장의 역학모형을 묘사했다. 그 결과 옥수수 초기 생장의 모의 실험에 대한 정확성은 토양표면에서의 평균온도 및 수분상태의 정확한 예측에 의존한다는 것을 강조했다.

(B) 중기선택

중기선택은 수개월 이상의 기간 동안에 걸쳐 이루어진다. 여기서는 물수지 및 에너지 수지에 대한 문제를 다룬다. Hudson(1971)은 Sudan Gezira 관개계획에서 두 품종의 목화 수확량이 각 계절의 기상에 의해 어떠한 영향을 받는지를 보여주었다. 만약 계절기상을 적시에 예보할 수 있었다면 적절한 품종을 심을 수 있었을 것이다. 현재 알맞은 작물 및 품종에 대한 평가는 상이한 계절형의 발생확률에 기초를 두고 있음에 틀림없다.

(C) 단기작업결정

수시간 - 수일 동안의 단기간에 관련된 단기작업 결정은 재배, 관개, 농약살포 및 수확과 같은 작업을 위하여 작물상태 및 현재나 미래 기상에 근거하는 결정이 포함된다.

6.1.2 기상활용에 따른 이익

기상학적인 조언과 도움을 농업실무에 활용함으로써 많은 이익을 보게된다. 특정지역의 특정사업의 생산성은 부적합한 기후 및 날씨로부터 생기는 여러 종류의 손실을 줄이고 또한 노동력과 장비를 좀더 합리적으로 사용함으로써 증가될 수 있다. 더 큰 경제적인 노력의 성과는 농장에서 거의 가치가 없는 일이나 잠재적으로 해(害)를 주는 활동을 줄임으로써 얻어지게 된다. 이 모든 노력은 생산 경쟁력을 증가시키고 최종 생산비를 줄이는데 도움을 준다.

6.1.3 기상활용 사례의 선정근거

이 장에 주어진 기상응용은 WMO Technical Note No.119 (부록 Ⅰ참조)에 수록된 "실제적인 농업기상 문제 분류"에 의거한다.

일반적 유형의 문제에 따라 생산량 향상; 생산에 따르는 위험을 회피; 생리현상 및 생장, 전략, 전술 등에 따라 분류된다.

이러한 분류에 있어 각 항목에 대한 개선은 어렵지만 본 목적을 위해 2가지 기본 주제로 재분류하였다.

(A) 정부 혹은 다른 큰 행정집단을 위한 응용;

(B) 농부 혹은 농민단체를 위한 응용;

농업에 기상활용의 사례를 선택하는 데 있어서 상업분야에서 사용할 것으로 알려진 예들을 우선적으로 선택하였다.

이러한 선택은 연구원들이 포장에서 후속 작업의 기회를 자주 갖지 못하기 때문에 어려움이 있다. 또한 서로 다른 기후에 대한 인용사례를 시도하였으나 현장활용의 많은 부분이 쉽게 이용할 수 있는 출판물 등에 기록되지 않았다는 점이다.

6.2 정부 혹은 다른 큰 행정단체(부처)를 위한 응용들

주택, 공장, 도로 및 위락 시설의 건설로 토지 경합이 심한 선진국에서는 정부가 국가자원을 기획할 때 농업에 대한 기본적인 정보가 필요하다. 개발도상국가에서 기본적인 정보자료는 다른 목적을 위해 필요하며, 종종 어떤 영농 체계가 가장 적합한 것인가를 결정하기 위한 목적으로 쓰이기도 한다. 농업기상은 넓은 미개발지를 개발할 때 특히 중요하다.

그러한 기상의 활용을 위해서는 일반적으로 기존의 기상자료의 사용 또는 포장현장평가 자료 중 어느 하나의 조사방법이 요구되나 때로는 둘다 필요하기도 하다.

6.2.1 대규모 농업기후 조사

1970년 Barbados (WMO Publication No.310 참조)에서 개최된 WMO 농업기상 심포지엄에서는 대규모 기후조사 가운데 가장 중요한 몇 가지 현장활용이 지적되었다.

대규모 농업기후조사는 작물품종 및 가축선택; 파종, 건초 만들기 및 수확적기 결정; 건조지역 농사 가능 지역 및 관개 가능지역 설정; 조림 및 재조림 계획; 농작물 및 농산품 증산을 위한 기후변수의 최적 범위 파악; 방목지의 농업적 이용에 관한 잠재력 설정; 효율적인 작물저장 및 수송의 필요성과 가능성을 결정하는 것 등을 포함한다. 이러한 활용의 예가 다음절에 실려있다.

6.2.1.1 근동지역의 농업기후 조사

근동의 준건조 및 건조지역에 관한 농업기후학은 WMO Technical Note No.56에 서술되어 있다. 이 보고서는 FAO, UNESCO, WMO의 공동사업에 따른 보고문이다.

주요 목표 중 하나는 건조지 농업이 가능한 지역과 관개가 필요한 지역의 한계지역을 추정하는 것이다. 이 분야를 위한 유용한 요약 논문은 농업 기후학적 방법에 관한 Reading Symposium에서 Wallen(1968)이 제출하였다.

건조지역에서는 축산업이 유리한 반면에 준건조 지역에서는 곡물생산 및 축산업이 주요 활동이다. 지중해성 기후에서, 온도는 작물재베에 제한요인이 아니며 기본 제한요인은 건조도이다. 이는 대기요소(연 강수량과 강수량의 연중 변화도)로부터 도출된 표준요소 및 그들의 상호 관계에 의해 표현된다.

건조지 농업지역에서는 이들 기준에 대한 이론적인 근사값을 설정할 수 있다. 예를 들어 연 강수량이 240mm, 연중 강수변화량이 37%가 가장 근사한 값이다.

작물흉작이 10년중 2년정도 받아들여진다고 가정할 때 매년 연간 최소강수량은 지역에 따라 크게 다른 것으로 나타났다.

건조지 농업에 대한 이론적인 한계 범위가 평균 강수량 분포도 위에 그려질 수 있어 최소 허용 강수량은 평균 연 강수량으로 표현될 수 있다. 이 경계는 미래 영농체계를 계획하는데 매우 중요하다. 생육기간은 또한 천수농법과 관련하여 중요한데 이러한 지역에서는 확실히 강수기간과 일치하고 있다.

이 생육기간은 연중변이 월값과 평균강수량의 월값에서 추정된다. 대체로 강수기간은 한 지역에서 모두 같은 시기에 시작하지만 끝나는 것은 상당히 다르다. 이러한 조사에서 물수지에 대한 연구는 매우 바람직하나 미개발 지역에서은 기초자료가 존재하지 않는다. 이런 지역에 대해서는 Black(1956)에 의해 작성된 지도에 Penman(1948)의 복사량값을 사용하여 잠재증발량 값이 계산되었다. 생장을 위한 토양수분이 부족한 날은 추정되었다. 이들은 추파소맥에 대한 평년 출수일과의 비교는 건조 농법의 실행가능성에 대한 검증을 제공하였다. 이 계산은 농업현장과 잘 부합되었으며 또한 다양한 강수변수에 기초한 건조지역 농법의 한계에 대한 추정방법의 타당성을 입증하였다. 비록 온도가 건조지역 농업과의 관계에 있어 제한적인 요소는 아니지만 작물과 품종을 결정하는데 지배적인 요소인 것이다. 온도자료는 농업적 기후구분에 따라 12지역으로 나누는데 사용되며 그들의 대륙도를 산정하고 작물 발육과 생장기간의 시작시기, 지속기간, 끝나는 시기를 정하는데 사용된다. 농업기후적 구분지역을 다른 비슷한 지역과 비교하는 것은 새로운 품종과 식물의 도입을 우려하게 되는 결론에 도달하게 된다. 예컨대 북부 이라크에서의 기온은 남부 이라크의 밀보다 시리아로부터 도입된 밀 품종이 더 적당하다는 것을 알 수 있다.

건조지역 농업의 몇몇 경계지역에서 몇년 동안 관측된 강수량 통계자료에 의하면 유리한 농사를 짓기 위해서는 단지 약간의 물이 더 필요하다는 것을 나타내고 있다.

이 필요한 물의 양은 인도와 파키스탄처럼 관개시설을 통한 지표수나 지하수의 사용에 의해 가능하게 된다.

6.2.1.2 서아프리카에서의 농업기후 조사

아프리카 사하라 남쪽 반건조지역의 농업기후에 대해서는 WMO Technical Note No.86 에 기술되어 있으며 몇 가지 연구측면에 대한 의견이 농업기후학적 방법에 관한 Reading Symposiu,에서 Cocheme(1968)에 의해 제안되었다. 그 조사는 여름강우가 내리는 세네갈로부터 챠드에 이르는 서아프리카 지역에서의 건조지 농업을 다루었다.

주식작물은 목초 및 두과작물로 주요 환금작물, 면화 및 땅콩 등이다. 일반적으로 건기 때문에 한해에 주작물을 연속적으로 재배하기는 불가능하다. 이 지역은 높은 복사량과 지속적인 고온이 나타난다. 물의 가용성이 작물생장기 발육기간 및 밀도를 결정하는 주요 인자이다. 즉 이것은 상이한 작물에 대한 파종과 수확의 적기를 추정하는데 중요하다. 여러 수준의 물 가용도를 증발산량과 평균강수량을 사용하여 정의하고 있다. 즉 R > EPT(증발산량) 일때는 다습이고 R > 0.5ETP(증발산량) 일 때는 습윤 기간이다. 습윤기간의 시작은 전통적인 파종기와 일치하는 경향이 있고 다습기간은 가장 활발한 생장기중의 일부이다.

생장주기의 생물학적 기간은 재식에서 수확까지의 기간이다. 즉 생장기에 필요한 물이 가장 풍부한 시기는 습윤 기간과 이후 비축된 물을 작물이 이용할 수 있는 저장 기간이다.

그 지역에서 가장 널리 재배되고 있는 목화품종은 Gossypium var.로 물 이용에 대한 자료 이용의 예를 보여준 경우이다. 물을 이용할 수 있는 기간과 생물학적 현상 시기가 상호비교를 통해 목화의 기후지대 구분도가 작성되었다. 이 지도에 의하면 습윤기간과 비축기간의 합을 평균한 일수가 150과 170일인 등치선상내가 재배적지 임을 보여주고 있다.

6.2.2 기후적 재배한계 평가

특정 농업활동에 대한 기후적 제약요인을 평가하기 위한 농업기후자료의 사용 예가 Yao(1973)에 의해서 기술되었다. 그는 땅콩생산과 수분관계를 중앙 탄자니아에서 조사하였는데 지표면 부근과 깊은 근권내 모두 적절한 토양수분이 필요하다는 점을 밝혔다.

증발산위의 계산된 값을 가용 물용량으로 설정된 25mm 제한치에 이를 때까지 물 수지 작성에 사용하였다. 이 한계값을 초과할 경우에는 실제 증발산량값은 전체 근권을 포장요수량 상태로 복원하는데 필요한 물의 양에 결정되는 가장 낮은 값을 갖는 것으로 추정하였다.

이 방법은 건조 표토 일수와 지속 일수를 나타내며 중앙 탄자니아에서 땅콩 작물이 매10년 중에 평균하여 3-4년 정도 극심 또는 완전한 피해를 입을 수 있음을 피해를 보여 주었다. 근권 전체에 대한 수분 요구량은 가능증발산량에 대한 실제증발산량의 백분율인 R - index로 추정되었다. 이 값이 60 이하가 되면 작물은 수분 장해를 겪으므로 관개가 필요한 것으로 여겼고 R - index가 90을 초과하면 수분 부족은 무시할 수 있는 것으로 가정하였다. R - index에 따르면 중앙 탄자니아에서는 관개가 필요함을 나타내었다. 매 1, 2, 3월에는 그해의 50%-25% 정도가 필요하게 된다.

중앙 탄나지아와 미국 동부 해안 평원에서의 결과를 상호 비교한 바 비록 온도조건은 탄자니아가 더 알맞다 하더라도 강우체제는 미국이 훨씬 유리하다는 것을 나타내었다. 전반적으로 만약 관개를 할 수 없다면 중앙 탄자니아에서 땅콩을 성공적으로 재배할 수 있는 확률은 너무 낮아서 이러한 토지 사용을 정당화시키지 못할 것이 확실하다.

6.2.3 중규모 농업기후 조사

영농체계가 확립된 선진 지역에서는 이미 주요한 기후의 영향은 현행 작물선택에 중요사항이다. 그러므로 농업과 원예지대에 대한 기후조사는 미기후보다 중규모 기후에 더욱 관심을 둔다. 장기간에 걸친 중규모 기후관측은 거의 찾아보기 힘들어서 역설적으로 관련자료가 부족하기는 개발도상지역이나 다를 바 없다. Hogg(1968 a,b)는 영국에서의 경험을 근거로 중규모 기후조사에 대한 조사원칙을 기술했다. 이러한 조사의 하나로는 농지사용 계획에 유용한 일련의 지도(1:63360)를 마련할 목적으로 수행된 영국과 웨일즈 지방의 농지 분류가 있다. 각 지도는 농업적인 이용의 장기적인 제약요인으로 작용하는 물리적 특성의 수준에 따라 전국 토지를 5개 등급으로 구분하였다. 이러한 제한요인은 재배가능 작물의 범위, 수확량, 수량 안전성 및 생산비용에 영향을 미침으로써 단일 또는 다요인적으로 작용한다.

농지등급은 기후(특히 강우, 증산, 기온, 노출), 토양(특히 습윤, 깊이, 토성, 구조, 굳기, 유효수분 용량 및 토지기본(특히 경사도)과 같은 주요 인자를 포함한 물리적 특성에만 근거하고 있다. 이 요인들 간에는 어느 정도 상호 연관성이 존재한다.

Ⅰ 등급 토지는 농지 사용에 대한 물리적 제약요인이 전혀 없거나 있어도 매우 적다. 한편 Ⅴ등급 토지의 기후 제약요인으로는 흔히 노출 및 호우(연간 152mm)가 포함된다.

이런 형태의 조사에서 기상학자는 두 가지 방법으로 도움을 줄 수 있다. 첫째 온도, 일사, 일조, 강우, 관개에 필요한 자료 측정 및 강풍과 서리 같은 농업적으로 중요한 현상의 출현 빈도와 같은 기본 자료를 제공하고 둘째로 어떤 중요한 중기후 변동을 알아내기 위해 직접 현장조사에 참여하는 것이다. 현장 평가는 그 수행이 매우 어렵고 할 경우 주관적이기는 하나 여전히 조사의 불편적 가치를 높힌다. 몇몇 지역은 등급 체계상 기후적으로 중립된 것으로 간주되므로 기상학자가 모든 현장 조사에 참가할 필요는 없다. 이와는 달리 기후의 영향이 어떤 지역에서는 결정적일 수 있으므로 그런 지역에서의 현장 조사는 필수적이다. 서부 해안 지역을 하나의 예로 들 수 있는데 여기에서는 조기 재배 작물의 이점이 바람 노출로 인한 피해 위험에 의해 상쇄될 것인지를 결정하기 어렵다.

Knoch(1963)는 1:25000 축척에서 약 10㎞ × 6㎞ 지역에 대한 중기후 조사의 우수한 사례를 발표했는데 이는 영농계획 및 일반적인 토지 이용에 가치가 크다. 그 출판물에서 그는 입사 복사에 미치는 경사도와 경사향의 영향을 강조하고, 또한 서리 위험, 강풍, 토양 건조 및 토양 침식 등의 지역을 구분하였다.

Primault(1964)는 스위스 북부 Vaud에 대한 기후학적인 연구를 농업과 원예에 적합한 지역 구분 작업을 통해서 지역개발계획을 세우는데 유용하게 사용토록 하였다.

특히 농업 현장작업에 관한 기상의 영향에 관해 논하였다. 강수와 구름 자료가 이용되고 서로 다른 종류의 날(강수일, 12시간 강수, 2순위 작업일, 1순위 작업일 및 맑은날)의 평균 및 극 최대, 최저 빈도를 파종, 곡류 및 감자수확과 같은 표준적인 농작업 기간과 관련지었다.

Utaaker(1968)는 기온이 식물생장에 중요한 기후요소인 온대지역에서 중규모 농업기후 조사에 적용될 수 있는 온도생장지수를 제시하였다. 이는 호흡평형(RE)으로서 알려지게 됐고 적절한 상대호흡에 따라 가중치를 두는 매시 기온의 합계로부터 구해진다. 가중인자는 1.06(10 - 10.9℃)까지 변한다. RE의 지역적 분포는 국지적(생물) 기후학적 자료 및 작업과 일치한다. RE 지도는 농업경영을 계획하는데 성공적으로 사용되어 왔으나 기온관측 또는 추정이 용이한 곳에서만 적용될 수 있다.

6.3 독농가 또는 농민 단체를 위한 응용

이러한 응용은 농민단체, 때때로 농부 개인이 직접적인 관심을 가지고 있는 여러 가지 주제로 구성된다. 이들 영농의 장·단기적 측면과 관련되기 때문에, 모두 다음 논의에서 다루어질 것이다. 이 주제들은 WMO Technical Note No.119 에 수록된 것들 중에서 선정하였으며, 농업생산의 증진이나 생산물에 대한 위험 방지를 위한 응용이 주로 다루어진다.

WMO Technical Note No.118은 식물을 악기상으로부터 보호할 수 있는 방법에 대해 기술하고 있다.

6.3.1 생산 증진

6.3.1.1 관개

작물 생산은 필연적으로 태양 에너지, 물 그리고 토양양분을 경제적인 최종산물로 변환시키는 것으로 볼 수 있다. 농부는 작물의 기하구조를 조작한다던가 그늘을 만드는 것 외에는 태양 에너지를 거의 조절하지 못하지만, 물이 충분하다면, 종종 토양과 식물의 수분 상태에 대해 상당한 조절을 할 수 있다. 농부는 또한 토양 양분에 대한 조절 수단도 가지고 있다.

어떤 종류의 관개는 거의 농사만큼이나 오래되었다. 하지만 적기에 정확한 양의 물을 제공하는 개념은 Penman(1948), Slayter(1955), Turc(1954,1955), Rijtema(1959) 같은 사람들의 많은 이론적 연구로부터 유래하였다. 이론을 현업화시키기 위한 상당한 노력이 HMSO(1967), Baier와 Robertson(1965) 등에 의해 경주되었다.

참조(부록 Ⅰ 참조) :

WMO Technical Notes Nos.21, 97.

넓은 의미로서, 관개는 강수량과 증발산량 및 토양수분의 측정 또는 추정을 포함한다.

Technical Note No.97은 증발산량과 토양수분에 대해 자세히 다루고 있다. 토양수분의 경우 단지 몇 가지 평가기술만이 농업 현장에서의 일상작업에 적합한 것으로 밝혀졌다(2.3.1.7항 참조). 관개된 작물로부터의 증발산량 추정에 대한 기상학적 기술은 자유수면 증발량의 측정에 기초하고, 일상적인 농업적 활용에 가장 적절한 것으로 여겨지고 있다. 그러나 기상학적 변수에 기초한 공식(Penman 식과 같은)도 또한 흔히 사용되고 있다. Thornthwaite(1949)와 Blaney 및 Criddle(1962)에 의한 경험식을 사용하는 경우 정확도가 다소 떨어진다.

관개시 기상학적 방법의 적용은 전술적 혹은 전략적 목적에 맞도록 수행되어야 한다. 첫 번째는 물을 대는 시기와 양에 대한 지침을 제공하는 것이고, 두 번째는 관개계획 수립시와 특정지역의 영농시스템에 관개할 가치가 있는지 충분한 물이 있는지 알아보는데 그 목적이 있다.

6.3.1.1.1 전략적 응용

전략적 응용은 보통 근사적인 수분 수지표의 계산을 뜻한다. 이것은 중앙부서에서 제공하는 잠재증발산량 추정과 기본 정보를 이용하여 농부나 재배자들이 쉽게 계산할 수 있다. 그러나 그들 자신의 관개 요구량을 계산하는 농부는 거의 없고, 그들은 중앙에서 계산된 일반적인 값을 사용하는 경향이 훨씬 크다.

잉글랜드와 웨일즈 지방에서는 잠재증산량 추정값이 자문단이나 농민들에 의해 한 달에 두 번씩 배포된다. 잠재증산량은 거의 포장용수량 수준에 토양을 유지하기 위해 충분한 관개가 정기적으로 이루어지는 그런 지표의 경우에 유효하게 사용된다. 물의 사용과 그 비용에 대한 제한관개에 대한 관심을 끌어내었으며 수분수지표상에 나타난 것보다 상당히 적은 물을 사용함을 의미한다. 작물수량은 완전 관개에서 적을 수도 있지만 물을 대는데 드는 비용때문에 물 소모가 큰 작물의 경우에 에어커당 이익은 오히려 적어지게 된다(Winter et al., 1970). 어떤 작물은 수분에 민감한 단계가 있어서 이런 시기에 도달할 때 관개는 더욱 효용성이 높아진다. 예를 들어 완두는 개화초기의 관개에 뚜렷한 반응을 보인다.

영국의 남해안 부근에 시설재배농민들을 위한 상황실이 설립되었다. 재배농가들은 그들의 급수시간을 조정하는데 국지 복사측정에 기초한 증산량 추정값을 이용하고 있다.

캐나다에서는 Baier와 Robertson에 의해 다목적용 토양-수분 수지가 고안되었는데, 이것은 표준기후 자료, 천문자료표, 특정 토양-수분의 특성에 대한 지식에 근거하고 있다. 토양-수분의 실제 측정자료와 수지방정식으로부터 얻은 추정값을 비교한 바 민족할만 하였다. 이 기술은 실제 증발산량, 토양 중 여러 깊이에서의 토양수분 함유량, 그리고 특정 보수력과 방출 특성을 지닌 토양의 특정 작물의 근권내 토양수분 부족에 대한 일별 추정값을 제공한다(5.7항 참조).

프랑스의 여러 지방에서도 농부들에게 실질적인 도움을 주고 있다. 그리고 Lagard는 파리 부근에서 농부들이 자체적으로 정보 채널을 만든 과정을 약술하였다. 국가 기상대는 관개하는 사람이 작성한 관측값으로부터 추정된 ETP 값을 단기 강수 예보와 함께 배포한다. 관개하는 사람은 토양, 작물의 군락 및 뿌리 특성을 고려해서 물 수지를 지속적으로 점검한다.

6.3.1.1.2 전술적 응용

관개 계획 단계에서 농부들이 이용 가능한 전문가의 조언이 관개시기에 관한 매일 매일의 지침보다 더욱 널리 사용되는 것 같다. 매우 일반적인 언급까지도 농부와 관리자까지도 전망을 하는데 영향을 미칠 만큼 중요하다. 예컨대 중국 북부평원에서 작물생산과 관련지어 강수확률을 연구한 Yao(1969)는 적절한 수분이 공급될 확률이 봄에는 10∼40%, 여름에는 30∼50%에 불과하다고 결론지었다.

Hogg는 "잉글랜드와 웨일즈에 대한 장기 관개 요구량 도감"에서 매우 다른 접근방법의 예를 들었다(Hogg,1967와 Hogg,1970a). 그 도감은 20년에 걸친 표준 물수지표에 기초한 지도인데, 20년 전체 필요량과 가장 건조한 해의 필요량 및 특정 변수를 직접 읽어낼 수 있다. 그 지도는 작물과 토양에 관한 지식을 바탕으로 경작전문가가 선택할 수 있도록 다양한 기간과 관개계획에 관련된 사항을 포함하고 있다. 몇년에 걸친 윤작 작물의 관개에 필요한 물의 양이 추정될 수 있다. 이러한 추정은 물이 충분한지, 그 비용 및 만약 저수지 시설이 있다면 저수용량을 계산하는데 이용될 수 있다. 또한 지도는 제안에 대한 지원 적합성 여부를 결정하는데 사용된다. 이러한 타당성 여부는 공급된 물의 ha-cm당 증가된 총이익에 좌우되기 때문이다.

Coligado et al.(1968)는 6가지 다른 보수력과 3가지 다른 작물 물 이용율을 지닌 토양에 의한 관개요구량을 추정하기 위해 간이수지기법을 사용하였다. 자료는 캐나다의 다양한 기후지대를 대표하는 59개 지역에 대해 주 및 계절별 관개에 필요한 물의 양을 확률에 기초하여 표 양식으로 제공된다. 30년 이상의 기간 동안 관측된 일별 강수량과 추정된 잠재증발량의 수지에 의해 결정된 관개요구량관 월 기후평년값과 관계식을 개발하는데 사용하였다. 평균과 예상 관개요구량은 월 평년자료가 이용 가능한 캐나다의 700개 지역에 대해 추정되었다. 이들 자료는 Sly에 의해 지도형식으로 표현되었고, 다른 지역의 관개에 필요한 물을 비교하는데 유용하다.

프랑스에서는 Brochet와 Gerbier(1970)는 잠재증발산량을 포함한 중요 농업기후변수를 추정하기 위해 쉽게 이용할 수 있는 대기후자료를 사용하였다. 각각에 대한 평균값은 3월에서 10월 기간중의 평균 잠재 물수지를 작성하기 위해 상응하는 평균강수량과 조합되었다. 비록 이들이 관개에 필요한 물의 양에 대한 직접적 추정값을 제공하지는 못하지만, 작물재배 계획을 수립하는데에는 보편적인 가치가 있음은 확실하다.

6.3.1.2 바람으로부터의 보호

WMO Technical Note No.59에서는 바람막이 설비와 방풍림에 대하여 포괄적으로 다룬다. Van Eimern(1968)은 농업기후학적 방법론에 관한 Reading Symposium에서 바람에 대한 방풍시설 계획 수립에 관한 몇 가지 문제점을 논하였다. Marshall(1967)은 초지와 논, 밭작물의 생산성에 관한 바람막이의 영향에 대한 문헌을 검토하였고, 환경에 미치는 바람막의 영향과 작물생장에 미치는 환경변형의 영향을 다루었다.

이런 일련의 연구들은 풍속의 감속이 작물에 대한 물리적 피해를 경감시킬 수 있고 토양-식물-대기 체계의 열과 수분수지를 변경 시킬 수 있다는 것을 분명히 보여주고 있다. Bouchet et al.(1968)은 잠재증발산량 감소는 작물 생산량의 증가를 동반하며 이러한 감소를 이끄는 한 방법은 바람막이 시설을 설치하는 것이라는 견해를 피력하였다. 그러나 자연방풍림 또는 바람막이 시설과 그들이 보호하는 작물 사이에는 경합이 있을 수도 있다. 또한 환경의 변화는 해충과 식물의 질병분포에 영향을 줄 수도 있다(Lewis 1965, 1967.) 이러한 영향은 건조지역과 습윤 기후지역간 매우 다르게 나타날 수도 있다.

방풍 시설이 특정 작물의 생산량을 뚜렷하게 증대시킨 예는 많지만 이것이 통계적인 확고한 뒷받침을 받고 있는 것은 아닌데 이는 주로 거대한 방풍시스템을 다룰 때 반복을 하기가 매우 어려운데 기인한다. 또한 농민과 원예 재배농들이 방풍시설을 사용하여 이익을 보는 반면 다른 사람들은 그렇지 못한 경우도 분명있다. 농업기상학자들은 방풍시설에 관한 연구에 많은 노력을 바쳤으나 그들의 연구 결과를 농사에 적용한 단적인 예를 찾기는 매우 힘들다.

Van Eimern(1968)은 다양한 농업분야에 따른 서로 다른 방풍시설의 필요성에 대해 간단히 논하였다. Rhone 계곡에서는 채소재배농들이 별다른 도움없이 재식하여 유지해온 조밀한 방풍림 체계를 설치하여 지중해 연안의 차거운 북서풍으로부터 그들의 작물을 보호하고 있다. 네델란드북동부의 간척지 농가에서는 농기계 작업에 방해되지 않는 기존 방풍림에 의해 보호를 한다. 독일 연방공화국 Munich 근교의 바람에 날리기 쉬운 토탄 지대에서는 바람의 감소가 붉은 파리의 증가를 야기할 수 있기 때문에 대부분 방풍대를 설치하지 않고 있다. 이들은 농부들이 방풍시설의 경제적 가치를 그들 나름대로 평가를 하고, 그에 따라 행동한다는 것을 의미한다. 그들은 특정 작물에 대한 영향뿐만 아니라 전체 농장의 경영에까지도 관심을 가질 것이다.

방풍시설의 경제적 가치에 대한 증거는 거의 없는데 부정적이거나 주관적이다. Hogg와 Carter(1962)는 영국의 중부 지방에서 상치를 다루면서, 외벽에 의해 방풍된 작물은 상당한 수량증거를 보였지만 방풍벽의 비용이 그 지역의 고소득 작물의 경우에만 상쇄될 수 있다고 결론지었다. Lomas와 Gat(1967)는 이스라엘 근해의 감귤 생산에 미치는 바람에 실려온 염분의 영향을 조사했다. 그들은 해변으로부터 2000m까지 염분의 농도가 상당하다는 것을 발견하고 감귤 생산을 보호하기 위한 방풍시설의 밀집으로 경제성이 낮은 바다 근처에서의 감귤생산이 가능하다는 결론을 내었다. 스코틀랜드에서 Waister(1971 a, b)는 투과율 63%인 6m의 플라스틱 망을 설치하여 나무딸기와 딸기의 수량에 상당한 증가가 있음을 보였다. 나무딸기의 경우, 그는 만약 재료와 유지비에 드는 1야드당 비용이 2파운드 이하인 경우, 이윤을 낼 수 있다고 결론지었다. 딸기에 대해서도 그는 수확량의 증가가 비용의 2배가 넘는 것으로 계산하였다. 독일에서 King(1970)은 사탕무 총생산과 수확된 설탕분의 품질에 미치는 방풍림의 긍정적인 효과가 부정적인 효과를 웃돈다는 점을 발견하였다. 더욱이 한랭 다습한 해에 조차도 생산량이 3% 증가하였다.

Russel과 Doney(1970)는 양에 대한 자연방사의 효과를 연구했는데, 스코틀랜드 검은 암양은 실내에서 보다 실외 환경에서 최고 15% 정도의 사료가 더 필요하다는 것을 발견하였다.

그럼에도 불구하고 그들은 우리를 짓는데 드는 비용과 비교해서 값이 싸다고 여기고 겨울 동안 기후적 노출에 따른 비용은 그해 다른 철에 값싸게 비축된 것으로부터 충당되어질 수 있다고 제안했다.

일반적으로 기상학적인 인자가 노출과 관련된 결정에 크게 영향을 미치는 것 같지 않다. 그러나 일단 방풍 시설을 제공하도록 결정이 나면, 기후적인 요소는 일단의 길잡이 역할을 한다. 특히 중기후적 바람 조사가 미리 행해진다면 방풍 시설의 방향과 설치 거리에 관한 문제는 기상학적 응용으로 간주될 수 있다. 그러나 Van Eimern(1968)이 지적한 바와 같이 서리 위험을 추정할 때 사용하는 방법과 유사한 표준적 방법이 바람 조사를 수행하는데에는 아직 확립되어 있지 않다.

6.3.1.3 그늘

다양한 종류의 방풍시설이 태양으로부터 그늘을 제공하는데도 사용될 수 있다. 잘 알려진 예로는 카카오, 커피 혹은 차나무를 보호하기 위해 이들보다 더 크게 성장하는 차광림(shading trees)을 사용하는 경우이다.

이 차광물은 여름 기간 동안의 열 부하 때문에 일어나는 젖소 착유량 손실을 줄이는데 이용될 수 있다. Hahn과 McQuigg(1970)는 그런 환경변경으로부터 발생하는 경제적인 이익을 나타내기 위해 확률적 기법을 사용하였다. 그들의 연구는 온-습도 지수(THI)에 기초한 것으로 온-습도 지수는 건구온도와 이슬점 온도의 시간별 값으로부터 유도되었다.

THI 분포함수는 관련생산량 감소와 함께 여름철의 일정 TH확률을 계산 가능토록 하였다. 콜롬비아(Missouri)에서는 일 22.5㎏의 우유를 생산하는 소의 경우 계절당 거의 90㎏의 총 손실을 가져왔고, 매일 45㎏을 생산하는 소는 150㎏에 이르는 손실을 가져왔다. 이러한 현상은 환경조절의 경제성을 추정하기 위한 합리적 근거를 제시한다.

6.3.1.4 작물 피복

6.3.1.4.1 유리

작물에 대한 피복의 사용은 전부터 확립되어 예컨대 온실은 온대 기후지대에서는 약 1세기 동안 이용되어 왔다. 온실은 주로 열 손실을 막고 식물의 완벽한 관수 조절에 기여했다. 최근의 공기중 CO2 증가는 시설 재배에 있어서 또 하나의 새로운 기술로 발전하였다. 온실에 대한 자세한 논의는 WMO Technical Note No.131에 실려있다.

작물 피복에 유리를 사용하기 되기까지에는 원래 많은 시행 착오를 거쳐 완성되었다. 여러 나라의 기상학자들은 환경조절의 개선에 밀접히 관여해왔다. 어떤 작물에 있어서 환경 조절의 정도는 상이한 생육단계의 최적온도에 대해 확고한 조언을 해주는 것과 같다(예, 토마토). 낮과 밤동안 유지되어야 하는 환경온도를 구분하는 것이 가능하다. 이러한 지식은 특정 작물의 생산성에 대한 시안설계로 이어진다.

기상학자가 환경 조절에 대한 연구에 더욱 많은 지원을 해야하는 분야가 있다. 또한 상당수준의 실질적인 도움을 다음과 같은 분야에 줄 수 있다.

(a) 장소(위치): 온실설치 후보지역의 장점을 비교하는데 있어, 표준 복사 자료는 각 지역의 입사량(그리고 작물성장) 추정을 위해 위도와 평균 운량을 고려하여 조정되어 질 수 있다. 차양과 복사와 같은 요소는 균형이 이루어져야 한다. 과도하게 노출된 지역은 추가 연료 소모와 물리적인 피해의 위험 때문에 바람직하지 못하다.

(b) 온실 설계: 설계상의 여러 요인에 의해 작물에 이르는 복사량이 영향을 받는다. Kingham과 Smith(1971)는 단순, 사각형 단면 바닥에 도달하는 전천복사량을 위치(위도와 복사 특성), 시간, 면적, 방향의 함수로써 계산하였다. 이 상세한 작업은 중요한 문제점에 대한 실용적인 답을 제공하기 위해 기상학자와 원예 상담자가 협력한 중요하고 흥미있는 사례이다.

(c) 연료 소비: 만약 작물의 재배원안이 일정 수준의 온도를 요구한다면, 필요한 연료량은 일정 온도 이하의 도-일 수로부터 계산될 수 있다. 기상학자들은 사용하기 쉬운 형태로 이런 자료를 제공함으로써 커다란 도움을 줄 수 있다. 평년에 특정작물을 생산하는데 필요한 연료량도 같은 방법으로 추정할 수 있고, 이른 생산비 평가에 중요한 인자이다(Hogg, 1970b). 난방시스템의 용량은 예상되는 최대요구량에 좌우된다. 각 지역에 대한 극온의 확률값 추정은 중요하다. 설사 그 답이 정확하지 않다 하더라도 그 추정값은 여전히 값어치가 높으며 이값은 대개 장소의 영향에 대한 보정을 포함한다.

6.3.1.4.2 플라스틱과 기타 재료

최근 플라스틱 제품이 유리 제품을 대체하고 있다. 이들의 복사 특성에 대한 결정은 근본적으로 기상학자가 맡고 있다. Hanson(1963)은 온실의 복사효과의 관점에서 몇가지 플라스틱 필름을 비교 가능토록 한 햇빛의 투과와 순야간 복사손실에 관한 그림을 제시하였다.

Shadbolt et al.(1962)는 채소 생산에 사용되는 저급 플라스틱 피복재내에서 기록된 조도를 조사하였다. 더 큰 피해 위험부담 때문에 플라스틱 시설에 대한 애로사항이 온실보다 더욱 중요시된다.

6.3.1.5 지표면 피복

그루터기와 플라스틱이나 석유 제품 같은 합성 물질로 된 여러 종류의 토양 피복재가 식물에 유리하도록 토양내의 열과 수분균형을 변경하는데 사용된다. 많은 정보가 농업과 원예서적에 산재해 있지만 토양환경 변형에 대한 평가를 기상학적인 의미를 지니고 있다.

Jack et al.(1955)은 특히 기계화된 그루터기 피복 농법과 관련하여 토양 특성에 미치는 피복의 영향을 검토하였다. Rowe-Dutton(1957)은 채소 발육과 생장, 생산물의 품질 및 경제적인 가치를 포함한 채소 생산에 피복이 미치는 과정에 대해 논하였다.

참고(부록Ⅰ) :

WMO Technical Note No. 136

Bonfiglioli(1967)는 토양으로부터의 야간복사를 다루었다. Bull(1963)은 아프리카 동부 커피 생산지 토양에서 관개와 피복 효과를 검토하였다.: Rao(1964), Pattabhiraman(1965)은 인도에서 같은 작물에 대한 효과를 고찰하였다.

씨를 뿌린 후 이랑을 따라 깔은 석유 제품 피복재의 영향이 몇몇 작물에 대해 조사되었다. Milner(1963)는 아리조나에서 면화는 1/3, 멜론은 1/6정도 생산량이 증가한 결과를 인용하였다. Sale(1966)은 또한 영국에서 특히 무, 월동 완두콩 그리고 관개재배 상치 등 많은 원예작물의 생산량이 증가하였음을 보고하였다. 많은 작물에서 피복에 드는 추가비용을 보상하고도 남는 작물의 생산량 증가를 가져왔다.

피복재는 때때로 종 모양의 유리 덮개와 함께 사용되지만, 이런 방법으로 생장한 딸기의 환경 변형은 매우 복잡한 것으로 알려져 있다.

6.3.1.6 가축 사육시설

WMO 기술서 No, 107은 동물실험에 대한 기상학적 관측을 다룬다. 토종 또는 도입 가축의 적정 성장을 확보하기 위한 국지환경의 변형은 농업기상학자의 직접인 관심의 대상이 되었다. 개개의 동물이나 동물 집단간 복사, 대류, 전도와 증발을 포함한 열과 수분 교환작용도 관심사가 된다. 이러한 사항에 대한 이해는 상세한 실내 기후조건을 조성하기 위해 필요한 통풍과 단열, 그리고 냉난방을 위한 운영 비용 추산에 대해 조언을 할 수 있게 해준다.

Smith(1964 a,b,c)는 동물우리에서 통풍율의 중요성과 농장 규모에서도 쉽게 적용될 수 있는 간단한 건습방법에 의해 어떻게 측정될 수 있는가를 보여 주었다. 근처의 장애물에 의한 양력 및 흡입력의 교차 발생이 일어나므로 특히 다른 차폐물과 연관지어져 동물 차폐물의 상대 위치도 또한 중요하다.

다양한 디자인의 계사에 필요한 세심한 환경 조절을 위해서는 많은 기상자료의 활용이 필요하다. 온대 위도에서는 열적 요소를 계량화하는데 주로 이용하였다; 온실의 가열에 관해서는 특정한 한계이하의 도-일이 실제로 매우 유용한 것으로 판명되었다. 경제적으로, 영국에서도 온도조절은 총생산비의 약 70% 정도에 이르는 동물 사료소비에 영향을 미치기 때문에 매우 중요하다.

열대 지방에서는 기후학적인 정보가 가금류의 생산성을 위한 환경조절의 실용성을 결정하는데 사용된다. 상대습도 자료는 고온건조지역에서는 증발 냉각이 가능하기 때문에 특히 중요하지만 습한 지역에서는 그렇지 않다. 다른 중요한 요소는 낮동안의 온도 범위이며, 이것은 때때로 완충재로 이용되는 고열 재료를 포함한 건축에 이용된 재료에 영향을 미치기 때문이다.

6.3.1.7 저장고

어떤 작물은 저장이 생산만큼 중요하다. 날씨는 식료품의 품질에 영향을 미치고 저장 환경을 변화시킨다.

6.3.1.7.1 과일

사과의 최적 저장 상태를 유지하기 위해서는 정확한 성숙기에 수확해야 한다. 생육기간 중 특히 수확전 4-6주 동안의 날씨에 영향을 받는 여러 가지 성숙지수가 고안되었다. 그러나 적정 저장 상태를 유지하기 위한 품종별 수확시기는 아직도 추정에 의존하고 있는 형편이다. 또한 저장과정에서 생기는 사과의 특정 생리장애는 생육기의 날씨와 관계가 있으나, 현재 일반적인 지침은 저장에 미치는 날씨의 영향에 대한 개괄적인 지침만이 주어지고 있을 뿐이다.

Brown(1955)과 Gannaway와 Cremins(1959)는 미국에서 복숭아 성숙기 추정을 위해 온도를 이용하는 방법을 제안하였다. 이것은 성숙도가 저장기간에 영향을 크게 미치기 때문에 수송 계획 수립시 중요한 요소가 된다.

6.3.1.7.2 곡물

안전한 저장을 위해서, 곡물은 시원하고 건조함을 유지하여야 하며 이것은 창고용 건물 또는 구조의 특성에 의해 그리고 외부적 환경에 의해 영향을 받는 요건이다. 외부로부터의 열 흡수는 최소로 하는 반면에 저장고의 열 방출은 최대로 유지한다. 또한 곡물과 외부환경간의 수분교환은 일반적으로 곡물의 수분함량 감소를 초래한다. 그러나 때때로 고온 건조 곡물을 해충 감염을 막기 위해 냉각할 경우 이에 수반되는 수분 증가는 허용 수준 이하로 유지되어야 한다. 저장고의 위치와 설계 그리고 건물 재료는 모두 기상학적 요소의 영향을 받게 될 수 있다. 예컨대 냉각시설이 없는 열대건조 지역에서는 공기가 가장 차가운 밤에 통풍 가능한 공간이 확보된 고열용량 시설이 유리하다. 일교차 범위가 적은 온난다습 지역에서는 뛰어난 저장고를 설계하기가 어렵다.

곡물저장의 초기단계에서는 외부 공기의 온도와 수분 특성은 여하한 실용성 연구의 경우에도 중요한 요소이기 때문에 환기할 필요가 있다. 과거 일기 기록이 잘 되어 있는 곳에서, 저장된 곡물의 온도와 수분함량에 대한 모의연구가 오스트리아에서 처럼 실행될 수 있다(Sutherland, 1967).

6.3.2 생산물 위험 회피

생산물 피해 위험은 기상의 직접적 결과이거나 (예: 서리) 기상의 영향을 받은 생물학적 매개물(동식물을 가해하는 병해충)에 의한 간접적 일 수 있다.

6.3.2.1 직접 기상재해

6.3.2.1.1 서리

서리의 발생은 주로 고부가가치 작물에 미치는 경제적 영향과 보호 가능한 작물들때문에 많은 농업기상학자들에 의해 상세히 연구되어졌다. WMO 기술서 No.51은 서리 피해에 대한 보호 대책을 다루고, WMO 기술서 No.118은 몇 가지 예를 들고 있다. Schnell (1963, 1965)은 서리와 서리 방지의 모든 측면에 대한 포괄적인 연구를 발표하였다. 기상학자들은 플로리다 퀸스랜드의 파인애플 생산지로부터 고위도 저온 온대 과일과 채소생산에 이르는 환경에서의 서리 문제해결을 위한 재배자들에게 도움을 주었다. 그 자문은 주로 서리 피해의 두 가지 측면, 즉 장소 선정과 피해 방지에 관한 것들이다.

6.3.2.1.1.1 장소

재배자들이 위험지역에 서리에 민감한 작물을 심는 것을 막을 수 있기 때문에 위치 평가는 기본사항이다. 경지 특성과 지도의 연구에 기초한 일반적인 견해도 약간은 일리가 있다. 그러나 두세 계절에 대한 관측 자료 수집이 가능한 지역은 어느 곳에서든지 장기간의 서리 위험을 추정하기 위한 시도를 해야만 한다. 이들은 확률로 표현되어 재배자들이 재정적 위험을 평가 할 수 있어야 한다. 서리 조사 방법간에 다소 차이는 있다.: Schnell(1965)은 북 Wuttemberg와 북 Baden에 있는 포도원의 평균 및 최대 서리 피해 자료를 포함한 독일에서 사용된 방법을 서술하였다. 이것은 각 지역별 방재서비스에 대한 특정 조언이 첨부된 지도상에 표시되었다.(Baier 1955). Hogg(1970 b) 는 특정 지역에서 blackcurrant(흑조) 재배농을 위한 서리 피해액의 추정값을 제시하면서 영국식 방법을 논의했다.

일반 도로나 자동차도로를 계획할 때, 흔히 기존 채소밭이나 과수원에 미치는 건조물의 예상 영향과 관련하여 유용한 기상상담이 이루어지기도 한다. 제방이 계획되는 경우에는 하강기류 발생에 매우 중요한 변화가 올 수 있다. 이런 여건에서는 관측 자료의 수집이 불가능하나 발생지역의 예상 냉기 깊이에 대한 가정을 하므로써, 가두어진 냉기의 예상 깊이가 계산될 수 있다. 비록 그 계산 결과가 개략적인 것일지라도, 재배농의 영농정책에 영향을 줄 수 있을 정도의 정확성은 충분하기도 하다.

6.3.2.1.1.2 서리 피해의 보호

작물은 덮거나 공기를 데운다든지 공기를 섞거나 물을 뿌리는 등 서리피해에 대한 식물 보호 방법은 광범위하다. Desjardins and Siminovitch (1968)는 식물 피복재로 복사 냉각에 의한 서리에 매우 효과적인 단백질류 거품을 사용하는 캐나다의 연구를 기술하였다.

Valli(1970)는 강한 역전 상태에서 약 2℃ 유지될 수 있는 미국 애펠러치아 과일 재배 지역에서 천연가스에 의한 공기 가열 방법에 대해 보고하였다.

적절한 보호 방법의 선택은 경제 요인에 달려 있으므로 서리의 예상 빈도와 기간 같은 기상 자료는 필수적이다. 만약 살수 방법이 상용된다면, 필요한 저장용량은 계속적으로 밤에 서리가 내릴 가능성과 살수가 필요한 전체 기간으로부터 계산된다. Tarbard(1971)은 프랑스에서 사용되고 있는 다양한 서리 보호 방법의 비용에 대한 연구를 하였는데, 그는 보호 시스템의 설치가 고부가 작물을 제외하고는 엄격한 경제적인 기준으로 보아 항상 정당화 되기는 어렵다는 점을 시사하였다. 그는 공급의 연속성 같은 다른 요소들 역시 중요하다는 것을 지적하였다.

6.3.2.1.2 우박

서리와 같이 우박도 단시간에 고부가가치 작물을 파괴시키므로 많은 나라에서는 우박 발생빈도와 우박에 대한 피해를 줄이고자 노력하고 있다. WMO 기술서 No.118은 작은 우박이나 단단하지 않은 우박을 생성시킬 목적으로 미사일이나 항공기를 이용해 우박을 형성하는 구름에 응결핵을 첨가시키는 것을 기본으로 하는 보호 방안에 대해 간단히 요약하고 있다.

Gaivoronskii et al.(1969)가 인용한 우크라이나의 실험결과는 4년 동안 미사일로 옥소를 뿌린 결과 매년 22∼93%까지 우박 피해가 감소한 것을 시사하였다. 케냐에서는 Henderson (1968)에 의해 로켓 발사의 사용이 보고되었는데 비록 폭풍이 빈번하였음에도 그는 차나무의 피해를 감소시키는 결과를 보였다. Schleusener(1968)가 주로 우박 억제를 위한 미국의 연구를 검토한 바 낮은 응결핵 살포율이 우박을 증가 사키거나 대체로 파괴성 우박을 감소시킨다는 긍정적인 증거는 없다는 결론을 내렸다.

우박 억제 결과를 해석하는 경우 상당히 깊은 주의가 필요하다는 것이 확실하다. 만약 우박 억제를 한번도 시도해 보지 않았다면, 우박 발생시 어떠한 상황이 일어날지에 대한 결정이 매우 어렵기 때문이다.

6.3.2.2 간접 기상재해

이상적으로 동·식물에 대한 해충과 질병의 영향을 극복하기 위한 기상학적 응용은 그에 대한 기후의 영향뿐만 아니라 병원균과 숙주의 복잡한 생활상을 완전히 이해하여야 한다. 실제 유용한 조언은 기상과 생물학적 관련 현상간의 통계적 관계에 기초하여 제공될 수 있다.

6.3.2.2.1 농작물 해충

아래 요약된 두 연구는 해충 퇴치를 위해 국제적으로 이용될 수 있는 중요한 정보를 제공한다. 그러나 농부 개개인이 활용 하기는 어렵다.

6.3.2.2.1.1 알 풍뎅이

WMO 기술서 No.41에는 유럽에서 알풍뎅이 서식에 적당한 기후 지역을 설명하기 위해 조직된 유럽·지중해 식물 보호 협회를 위해 마련되었다. 알풍뎅이는 아시아로부터 미국 동부에 이르기까지 퍼져있고, 매년 초지, 식물, 나무에 막대한 피해를 초래하고 있다. 살아있는 알풍뎅이가 항공기를 통해 중부 유럽에 도착하였다.

알풍뎅이는 대부분의 생활사를 굼벵이 상태로 땅 밑에서 보낸다. 따라서 적절한 환경적 모형에는 여름강수(토양수분 대신)와 여름 및 겨울 토양온도가 고려되어야 한다. 주요 위험 지역은 중부 유럽이지만 그 외 지역에서도 일단 서식하게 되면 실제 분포는 중규모 기후에 의해 많은 영향을 받게 된다.

6.3.2.2.1.2 사막 메뚜기

사막 메뚜기 이동에 대한 기상학적 설명은 WMO 기술서 No.54에 기술되어 있다 . 메뚜기 무리의 이동과 번식에 대한 예보는 효과적인 방제를 위해 필수적이다. 왜냐하면 이들은 기상 인자에 의해 크게 영향을 받기 때문이다. 습윤토양은 활발한 번식과 메뚜기의 먹이가 되는 식생의 유지에 필요하기 때문이다. 20mm 정도의 비에 상승하는 토양 습기가 필요하지만 이는 고지대로부터의 유거수에 의해 공급될 수 있다. 기류 수렴의 결과로 강우가 보기 드물게 사막 메뚜기의 비래와 연관되기도 한다. 근년의 강우 발생에 관한 지식은 특정 지역의 메뚜기 번식 기회를 펑가하는데 도움이 된다.

메뚜기 떼의 이동은 5일부터 두달까지 기간 중에 600∼3500㎞ 거리까지 이동하는 것으로 되고 있다. 메뚜기 떼의 이동은 대체적으로 저층 바람장에 의해 결정되는데 이것이 일정하든 안하든 간에 열대 수렴대의 계절적 변이에 지배되거나 혹은 온대 저기압에 의해 영향 받는다. 특히 이상 바람이나 강수가 관측되었을 때, 기상 정보는 사막 메뚜기를 방제하는데 그 가치가 매우 높다. 대체적으로 메뚜기 이동에 관한 과거 기록은 한달 또는 그 이상에 대한 예측이 필요할 때 더욱 가치가 있지만 시간 규모가 축소 될 수록 기상자료는 더욱 유용하게 된다.

근래 1967년과 1968년에 일어난 메뚜기 집단의 재발생(Rainey, 1969)은 Pedgley와 Symmons(1968)에 의하면, 많은 지역에 내린 이상 강수의 결과인 것이 거의 확실하다. 이와 같은 강수의 양, 범위, 시기는 몇 세대에 걸친 왕성한 번식을 조장하여 소집단이던 메뚜기가 잠재적인 위험으로 변하게 된다. 계절적 및 종관적 바람유형 둘다 강수 지역간의 메뚜기의 이동에 영향을 준다.

6.3.2.2.2 작물 병해

기상자료를 이용한 감자 역병과 기타 식물 질병 그리고 해충에 대한 예보(기술서 No.10), 사과 반점병 발생에 관한 기상 조건의 영향(기술서 No.55), 밀 녹병의 역학에 영향을 미치는 기상 요소(기술서 No.99)와 같은 몇몇 WMO 기술서는 식물의 병해에 관하여 다루고 있다.

식물 병해 퇴치를 위해 노력하는 농부에게 도움이 되고자 하는 기상학적 응용은 각각의 병원균이 퍼지는 기간에 따라 다르다. 균류질병인 감자 역병과 같은 병원균은 숙주식물과 그 자신에게 기후 조건이 적절할 때마다 증가하고 확산하며 년중 내내 발생 할 수도 있다. 몇몇 지역에서는 검은 밀녹병 같은 병원균은 일년 이상은 생존할 능력이 없을 수도 있으며 먼 발생지역으로부터 충분한 양이 수송되지 않을 경우 재발생하지 못하는 경우도 있다.

6.3.2.2.2.1 감자 역병

이 질병의 확산에 대응하는 적절한 경고를 발하기 위한 시스템의 개발은 몇 가지 중요한 기상기술에 초점이 맞춰진다. 가장 초기의 방식(네덜란드 규칙)은 이슬, 온도, 구름 정도와 강수 네가지 표준을 기초로 사용한 van Evendingen(1926)의 연구에 의존한다. 이 방법은 Beaumont(1947)의 더욱 단순한 기준으로 대치되었는데 48시간에 걸친 온도와 습도로 임계 기간을 정한 것이다. 이는 영국과 웨일즈에서의 임계 기간의 분포를 나타내는 챠트를 이용하여 종관자료를 현업에서 이용 가능하도록 하였다. 약제살포에 대한 조언은 기상학자와 상의한 다음 병리학자가 제공한다. 개선되어야 할 챠트에 임계기간을 기록하는 기기(Grainger, 1955)와 농부가 스스로의 지침으로 사용하기 위한 단순화한 기준(Smith, 1966)이 있다.

약간 다른 기준을 사용한 나라에서는 방법도 다르게 발전되었다. 아일랜드 Bourke(1957)는 기상학자들이 Beaumont 기간에 습하고 따뜻한 날씨의 출현에 대한 예보를 시도하여야 한다고 제안하였다. 그는 역병 발생에 대하여 가장 유리 또는 불리한 종관 상태를 구분하였다. 네덜란드에서는 표준기준을 18시간 주기의 기상상황을 이용해 재 정의하였으며 종관모델을 경고 예측을 위한 근거로 채택하였다(de Weille, 1968).

이 질병의 다른 측면을 다루고 있지만, 미국의 연구는 기상학이 일반적인 문제에 고도로 정교한 방법으로 어떻게 적용될 수 있는지를 보여주고 있다. Waggoner와 Horsfall(1969)은 감자와 토마토의 역병 초기발병의 심각성과 날씨에 관한 모의 실험을 수행하였다. 날씨와 병원균과의 관계에 대해 알려진 모든 정보가 수집되었고 부족함을 메꾸기 위해 중요한 실험을 수행하였다. 모의실험 모델은 매3시간 관측된 온도, 상대습도, 풍속, 일사와 강수량 자료를 사용한다. 날씨와 병해 정도에 관한 수년간에 자료를 사용한 결과 모델은 실제 전염성을 잘 모사하였다. 기상 변경이나 다른 기후형도 역시 조사되었다. 그 결과 이스라엘에서는 이슬이 형성되어 위험했음에도, 미국 코네티것주에서 주간의 관개가 조기 역병을 유도하는데 장해가 되지 않는다는 것을 보여주다.

6.2.2.2.2. 검은 밀 녹병

이 병은 공중 병원균포자 접종원의 확산에 의해 퍼지는데 북미에서는 그것이 멕시코로부터 미시시피지역을 지나 캐나다의 대초원까지 어어지고 있다. 그러나 유럽에서는 지중해가 아프리카로부터의 포자 수송에 장애가 되어 영국과 아일랜드는 대륙으로부터 완전히 차단되어 있다.

이런 조건에서 대기순환 경로는 여러 발원지로부터의 감염 가능성을 제시하는데 커다란 도움이 될 수 있다.

이들 질병에 대한 경고 체제는 없는데 대개 화학방제 방법이 미흡하기 때문이다. 미래에는 유럽에서의 포자 채집장치의 사용이 지상과 상층 일기도에 기초한 공기 순환도에 의해 충분히 보완될 수 있을 것으로 추측할 수 있다. 이들 자료는 포자채집이 아직 아니되는 지역에 대한 포자자료를 외삽하는데 이용될 수 있다. 또한 순환도의 일상적인 조사는 다소 서서히 진행되는 포자 감염이 조사되기 이전에 포자의 예상 이동 여부를 나타낼 수 도 있다. 발원지로부터 밀 재배지대까지의 이동에 대해 높은 확률을 보이는 종관 상태에 대한 인식도 밀 녹병의 특정 발육 단계에서는 가치가 있을 수 있다.

Schein(1968)은 새로운 작물이 도입되는 경우에 대기순환경로가 유용할 수 있다는 제안을 하였다. 일단 안전 지역에 대해 작물을 선택하고나서 이보다 약간 이른철에 재배하는 세계의 다른 지역을 조사하였다. 또한 탁월한 기상 패턴 중 어떤 것이 감염지역으로부터 새로운 지역으로 공기를 끌어오는지를 조사하였다. 그러나 이상기상 현상도 극히 중요할 수 있다는 점이 강조되어야만 한다. 검은 녹병의 경우 1950∼1951년에 북미 전역에 퍼진 15B 종은 드물지만 적기에 넓은 지역에 걸쳐 적절한 시차로 기상학적 요인과 생물학적 요인이 최적의 조합을 이룬데 기인하였다.

6.3.2.2.3 동물 질병

최근 가축의 전염병과 현재 기상간의 실질적인 관계규명에 상당한 진전을 보이고 있다. WMO 기술서 No. 113에 이에 대한 설명이 실려있다.

가축 질병의 문제 해결을 위한 기상학자들의 접근방법은 기본적으로 식물 질병에 대한 것과 거의 같다. 그러나 동물들은 식물과 달리 죽지않는 한 쉽게 조사되지 않는다. 이상적으로 질병에 대한 연구는 모든 단계에서 물리적 환경과의 관계를 정립하기 위하여 실행되어야 한다. 이것이 가능할 때에도 미시적 규모에 대한 실험적 발견은 쉽게 이용할 수 있는 거시적 규모의 표준 관측 자료에 기초를 둔 믿을만한 추정으로 번역되어져야 한다. 이 단계에서 훈련받은 기상학자의 도움은 귀중한 것이며 예를 들어 이들 관측자료를 적용할 방법을 고안하는데 도움을 주어 귀중하다. 주된 어려움 중의 하나는 강수량처럼 직접적인 측정치 뿐만 아니라 토양수분처럼 유도된 변수 같은 가장 효과적인 매개 벼수를 선택하는 것이다. 농업에 있어 실제적인 도움은 농부들이 취한 조치가 비용이 많이 들 수 있기 때문에 허용 가능한 정확도 표준에 근접해야만 하고 동시에 가능한 한 단순해야 하며 그렇지 않으면 결코 사용되지 않는다는 것을 항상 기억해야만 한다.

동물 질병은 여러 가지 많은 기원을 지니고 있다. 그것들은 바람에 실려, 기생 의해, 균에 의해 혹은 환경적 또는 영양분 결핍으로 인해 빚어질 수 있다. 다음절에서는 세가지 질병에 대해 표준 기상자료가 경고체계에서 이용될 수 있는 다양한 방법을 예시하였다.

6.3.2.2.3.1 구제역

1968∼1969년 동안 영국과 웨일즈에서 심하게 유행한 이 질병은 자세히 연구되었고 Smith와 Hugh∼Johnes(1969) 그리고 Wright(1969)에 의해 그 결과가 발표되었다. 자세히 연구된 조기 유행병은 질병 유포의 약 90%가 기상학적 요인에 의한다는 것을 나타낸다. 또 하나의 알려진 바이러스 기원이 활동할 때, 다음 2주 동안의 유포 방향은 강수 기간 동안 지표에서 300m까지의 바람 방향에 따라 제한된 구역에 한정된다. 공중에 떠서 퍼진 거리는 30㎞ 이내가 지배적이다. 비는 공기로부터의 바이러스의 하강에 크게 도움을 준다. 흔히 공중으로부터 바이러스가 식물의 잎이나 동물 사료에 떨어지게 된다. 암시적으로 Primault(1958)는 스위스에서 질별 발생이 있기 전에 한가지 중요한 결론은 질병의 발생이 확실시되는 어느 곳에서 든지 농업기상학자들이 지금 그 분야에 대해 준비하고 있다는 것이다. 질병이 확산될 것 같은 위험 지역을 정의하는데 이용될 국지 기상 관측 자료를 제공하는 것이 그들의 업무이다.

6.3.2.2.3.2 양의 안면 습진

이 질병은 균에 의해 생긴 병으로 경고시스템이 뉴질랜드(Pobertson, 1963, 1968)에서 고안 되었다. 초목에서 현존하는 균과 질병 사이에 정확한 관계가 정립되기 전에는 토양 온도와 강수 자료가 경고 자료로 사용되었다. 다습과 21∼27℃ 범위의 주변 기온은 포자의 성장에 유리하고, 균의 발견이 실험적 접근을 강화하였다. 종자 traps와 계산값은 기상학적 증거를 확인하기 위해 현재 사용된다.

6.3.2.2.3.3. 양의 Fascioliasis

이것은 기상충병(간디스토마로 알려진)의 예인데, 이들의 복잡한 생활상은 잘 알려져 있다. 적절한 기상 벼수를 선택하므로써 질병에 대한 통제를 위한 적절한 예보 체제를 고안하는 것이 가능하다(Ollerenshaw 1966).

생활 주기에 있어서 가장 민감한 단계는 디스토마의 중간숙주, 달팽이(Lymnea trunculata)와 관계가 있다. 디스토마 알이 부화하여 생긴 조그마한 유충이 24시간 이내에 달팽이로 들어가지 못하면, 그것들은 죽게될 것이다. 그러므로 어떤 장소에서건 질병의 정도는 달팽이 성장에 적합한 습기있는 목초지의 현존 여부에 밀접히 관련되어있다. 월 습윤지수는 강수량, 강수일수 그리고 계산된 잠재 증발산량에 기초하여 고안되었다(Penman's method).

6.4 기타 응용

이미 언급된 것 외에 농업에 대한 많은 다른 응용분야가 있다. 이것들은 그 중요성 때문에 다른장에서 상세히 설명되었다. 중요한 것 중 하나는 발아에서 최종 수량에 이르기까지의 식물의 생리생장에 관련이 있다. 이들은 이미 다루어진 관개, 차폐, 피복과 질병에 대한 활용에 의해 다소 영향을 받게 된다. 몇몇 작물들에 대해서는 가공용 작물의 수확 시기를 결정하기 위한 도일이나 특정지수의 이용을 포함한 다른 응용분야가 예시될 수 있다(Holmes and Robertson(1959), Valli(1968) and Durand(1969)).

또하나 큰 분야는 포장작업과 관계가 있다. 경작, 파종, 살포와 수확은 모두 날씨에 많이 의존하기 때문에, 기상학자들은 이들 작업에 적절한 기상확률을 평가하므로써 상당한 도움을 줄 수 있다.

농부에게 중용한 모든 분야에 있어 기상학자들이 개개의 문제에 대해 생물 또는 농업 전문가와 긴밀히 협력하여 일해야 한다는 것이 가장 중요하다. 이것은 비록 개개의 농장에서 사용될 수 있는 합리적이고 타당성 있는 해결책을 제시할 수 있는 가능성을 가장 높이게 될 것이다.