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제 1 장 일기예보가 왜 필요한가?

2. 일기예보의 필요성

인간은 장래를 위해 계획한다. 그러나 장래라는 것은 본질적으로 미지의 기간이기 때문에 인간은 장래 일을 불안하게 생각한다. 사람은 생각치 못했던 현상이 갑자기 닥쳐오면 매우 불안을 느끼게 된다.
인간의 활동이 개입되는 분야, 예를 들면 경제분야 등과는 달리 자연과학 분야에서는 해당 현상의 본질과 본성을 어느 정도 알면 어느 정도까지는 장래 일을 예측할 수 있다. 더구나 시간적으로 가까운 장래의 현상일수록 비교적 잘 예측할 수 있음은 말할 것도 없다.
천문학은 거의 진공 중에 떠 있는 천체를 단순화하여 점(點)으로 생각하고 그 운동을 연구하고 있으므로 상당히 정확한 예측이 가능하여 일식(日食)이나 월식 등은 초(秒)까지도 예측할 수 있다. 인공위성이 정확히 발사될 수 있는 것도 컴퓨터로 정확하게 그 궤도를 계산할 수 있기 때문이다.
의학(醫學)분야에서도 인간의 수명 예측이나 병의 치료 예측 등은 인간의 정신작용이나 약의 효과 등이 복잡하게 얽혀져서 나타나기 때문에 그 예측은 매우 어렵다. 그러나 병리, 진단, 임상을 자연과학적으로 다루면 이러한 어려움이 크게 극복될 수 있다.
최근 주목을 끌고 있는 것 중의 하나가 지진이다. 지진(地震)은 규모 8급 정도의 해저형 거대지진(巨大地震)의 예측은 가능하다고 보고 있다. 즉 이러한 지진이 나타나기 전에는 전조현상(前兆現象)이 나타난다. 그러나 규모 7급 이하가 되면 아직도 예측은 어렵다.
기타 다른 여러 분야에서도 예측은 매우 중요하다. 만일 확실한 예측을 할 수 있다면 그에 대한 대책도 마련하기 쉽고 그만큼 불안도 해소될 것이다. 경우에 따라서는 오히려 인간에게 이롭게 전환시키는 방책을 생각해낼 수도 있게 될 것이다.
기상청은 재해방지, 교통안전, 산업증진 및 국제협력 등을 목적으로 일하고 있다. 기상청은 현재 과학기술처의 외청기관으로서 법률(기상업무법)에 의해 일기예보를 수행하도록 되어 있는 중앙행정기관이다. 이는 기상청의 일이 사회 공익(公益)에 대한 영향이 크기 때문이다.
일기예보를 이용면에서 보면 우선 재해방지(방재)에 대한 이용을 들 수 있다. 기상청은 재해 발생을 예측하여 주의를 환기시키는 정보인 주의보, 중대한 재해의 우려가 있을 것을 경고하는 정보인 경보, 그리고 주의보나 경보를 보충하는 역할의 정보 등을 적시에 작성하여 정부기관, 자치단체, 방재기관, 방송보도기관, 소방, 전력, 철도, 선박, 항공, 통신 등 각종 관련 기관들은 물론이고 전국민을 대상으로 제공하고 있다.
산업진흥을 위한 일기예보의 적용분야는 농업, 경제, 사회생활, 교육 등 매우 다양하다. 농업에 대해서는 경작작물의 선택체계는 물론 작황(作況)에도 일기와 기후의 영향이 매우 크고, 임업에도 큰 영향을 미치며, 제조산업면에서는 공장설계, 관리 등, 그리고 전력수급계획, 어업, 상업, 무역, 레저산업 등과도 관계가 깊고, 주식투자에도 영향을 미친다. 기후 변동 및 이상기후 문제는 농작물, 에너지, 인구 식량 등 경제의 흐름을 좌우하므로 일기예보의 사명은 매우 크다.
사회활동에서도 체감(體感)과 의복, 질병, 건축, 태양열의 이용, 수자원, 생물과 계절, 화재예방, 도시설계, 댐건설, 원자력발전소 건설 등 일기예보의 적용분야는 셀 수 없이 많다.
이처럼 일기예보가 우리 인간의 생활에 크든 작든 관계가 있으므로 우리는 일기예보를 떠나서는 살 수 없다고 해도 과언이 아닐 것이다.
이상과 같이 일기예보는 모든 분야에 걸쳐 이용되므로 기상청의 일기예보는 불특정다수인(不特定多數人)이 이용한다는 점을 염두에 두고 발표하고 있다.

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제 1 장 일기예보가 왜 필요한가?

4. 확률예보의 중요성

다. 경제적 가치

예보의 경제적인 가치는 경제조건과 예보를 내는 방식, 즉 예보를 사용하는 방법에 따라서도 달라진다.
원래 예보의 적중률은 각 경우마다 다르다. 확신할 수 있는 예보도 있고 확신할 수는 없으나 가능성만을 예측하는 경우도 있다. 그래서 개개의 예보에 대해 적중률을 알 수 있으면, 경제조건을 고려하여 대책 여부를 정하도록 하면 좋겠다는 생각을 하게 된다. 즉, A라는 예보의 적중률 이 인 조건을 만족하는 경우에는 대책을 세우고 그렇지 않으면 방치하도록 한다. 이것은 미국의 톰슨이 처음 제안한 것으로서, 그 내용을 음미해 보면 가장 좋은 방법임을 알게 된다.
이제 그림 1-3에서 종축에는 손해와 경비를 합한 실질적인 손실을 나타내고, 아무 대책 없이 방치해둔 경우의 손실을 100으로 했다. 그리고 횡축에는 경제조건(C/L)을 나타내고 있다. 경제가치가 가장 큰 예보는 100% 맞는 완전예보이며, 이 경우 실질적인 손실은 원점과 c를 잇는 직선이다. 그리고 항상 대책을 취하는 경우는 원점과 a를 이은 직선과 같이 된다. 이 예에서는 A가 나타날 확률을 28%로 가정했기 때문에 a는 C/L이 0.28인 점이 된다. 또 보통의 예보는 e, d, b를 연결한 직선이 된다. 이것은 전체 적중률 P를 72%로 한 경우의 예이다.

실질적 손실이 작은 쪽이 좋은 대책이기 때문에 이 그림에서 예보에 의한 대책이 그렇지 않은 것보다 좋은 경우는 d로부터 b의 범위이다. C/L가 d점보다 작은 때는 항상 손실 대책을 세워 놓는 것이 유리하며, d보다 큰 경우는 오히려 방치하는 것이 유리하다. 즉 예보가 유리한 경우는 의외로 한정되어 있는 것이다. 그리고 톰슨의 설명에서처럼 각개 예보에 대한 적중률을 추정하여 그에 따라 대책 여부를 결정하는 방법을 취한 경우는 그림에서 점선으로 표현한 것과 같은 결과를 얻는다. 즉 C/L가 작을 때는 항상 대책을 세우는 경우와 거의 일치한다. 그리고 중간에서는 예보를 이용한 경우, 큰 때는 오히려 방치한 경우가 이상적인 대책이 된다고 볼 수 있다.
이와 같이 개개의 일기예보에 신뢰도를 붙여 발표하는 이유는 이러한 예보를 이용할 때에 매우 이용가치가 높은 것이 사실이어서 선진국에서 오래전부터 사용하고 있다. 미국에서는 1966년에, 그리고 일본에서는 1980년부터, 그리고 우리나라에서는 1987년부터 강수 예측에 대한 확률을 발표하기 시작했다.

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제 1 장 일기예보가 왜 필요한가?

3. 일기예보의 가치

가. 정보적 가치

일기예보의 가치라는 것은 반드시 일기예보가 맞았다 틀렸다 하는데 있는 것이 아니고, 일기예보를 이용해 어떤 구체적인 행위를 한 경우에 나타나는 이익을 가지고 판단하는 것이 타당하다.
물론 일반적으로 일기예보의 적중률이 높은 편이 이익도 크지만 일기예보의 발표방법이나 이용방법에 의해서도 이익은 크게 달라진다. 이러한 이용방법의 문제가 일반적으로는 별로 논의되지 않았었으나, 제2차 세계대전 중 군사문제에 일기예보를 이용하기 시작하면서부터 연구가 진행되기 시작했다.
우선 최근 매우 발전해가고 있는 정보론(情報論)에 의해 일기예보의 가치를 평가해 본다. 정보론에 의하면 어떤 일기가 일어날 확률을 P, 그 일기가 일어날 예측의 적중률을 S라 할 때 그 예측의 정보량(Ⅰ)은 다음 식으로 표시된다.

여기서 I의 단위는 비트(bit)이다. I는 클수록 정보의 가치가 크다고 생각한다. 절대로 일어나지 않을 확률을 가진 것의 일어날 가능성을 알려주면 뉴스가치(news value)는 크고, 또 적중률이 높으면 신뢰성이 크므로 정보가치가 커지기 때문이다.
예를 들어 「내일 태풍이 온다」는 예측을 생각해 보자. 어느 특정한 날에 태풍이 올 확률은 작다. 그 확률을 백분지 1, 즉 0.01이라 하자. 만일 적중률이 50% 즉 0.5라면 정보량 I는

로서 I가 매우 크므로 정보의 가치가 매우 크다.
한편 「내일은 태풍이 오지 않는다」는 예보의 정보량을 생각해본다. 태풍이 오지 않을 확률은 0.99 이므로 오지 않겠다는 예측이 적중해도 정보량은 0.02 bit가 되어 극히 작은 값이 된다. 기후학적으로도 태풍이 오지 않을 것이 거의 확실하므로 「태풍이 오지 않는다」는 예보를 내면 그 적중률은 99%이지만 정보량은 거의 0일 수밖에 없다.
이상과 같이 기후학적으로 태풍이 올 확률은 매우 적기 때문에 「태풍이 온다」는 예보는 적중률이 상당히 낮아도 정보량으로는 높아 예보의 가치는 매우 크다.

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제 1 장 일기예보가 왜 필요한가?

3. 일기예보의 가치

나. 심리적 가치

일기예보에는 여러 종류가 있는데 그 중에서도 일반적으로 생활에 큰 영향을 미치는 것일수록 사회의 관심이 높고 심리적인 가치도 크다. 이것을 수치적으로 측정하기는 어려우나, 예를 들면 신문에 실리는 날씨기사의 분량도 하나의 지표가 될 것이다. 일본에서 조사된 바에 의하면 표 1-1의 예에서와 같이 몇 가지 날씨로 구분하여 각 날씨가 일어난 횟수와 1회당 기사의 길이를 숫자로 나타내고 있다.
 이것을 보면 풍·수해 등 재해를 일으킬 수 있는 기사는 길고 따라서 관심도 높다. 대체로 사망자, 행방불명자수에 비례해서 기사가 길어지고 있다. 그리고 가옥 등의 피해와는 대개 그 제곱근에 비례하여 기사가 길어진다. 상식적으로도 알 수 있는 바와 같이 인명피해를 낼 수 있는 기상은 심리적 가치가 커서 인명피해 수에 거의 비례하여 기사의 길이가 길어지고 있다.
 다음에 재해를 일으키는 기상에 대한 사회의 관심을 보면 피해에 대해 연속적으로 관심이 높아지는 것이 아니고 몇 개의 단계적인 변화가 있는 것 같다. 제1단계는 사망, 행방불명 또는 가옥 등의 피해가 발생하기 시작하는 단계, 제2단계는 사망자가 50명이상, 또는 가옥의 손실이 500동 이상된 경우, 제3단계는 사망 500명 이상, 또는 가옥손실 10,000동 이상인 경우이다.

표1-1 기상 정보 신문 기사의 길이(일본)

(일본 아사히(朝日)신문 1965∼67년분에 의함)

 제1단계 재해에서 그치면 곧 잊혀지는 경향이 있지만, 제2단계가 되면 많은 경우 특별조사가 행해지며 보고서가 나온다. 매우 드문 경우이지만 제3단계는 사회의 관심이 매우 높고 특별 대책이 취해지는 수가 많다.

표 1-2 풍수해에 대한 사회의 반응 정도와 기상 요소 값

 그리고 이와 같은 피해가 일어나는 경우 일강수량 및 최대풍속을 조사해 보면 대체로 표 1-2와 같은 경우라고 볼 수 있다. 이 표준은 하나의 예시에 불과하며 장소에 따라, 또한 경우에 따라 상당히 다를 수가 있다.
 사회의 관심은 악기상의 강도에 따라 결정되는 것이 아니라 피해정도에 따라 결정된다. 예를 들면 매일 강한 바람이 부는 곳에서는 바람에 대한 대책이 세워져 있으므로 15m/s 정도의 바람에 대해서는 별로 큰 관심을 갖지 않는다. 그러나 바람이 약한 곳에서는 바람이 10.m/s 이상이면 관심을 갖는 경우도 있다. 또 눈이 많이 내리는 곳에서는 수 cm의 눈은 문제되지 않으나 눈이 적은 곳에서는 수 cm의 눈도 교통기관에 영향을 미치므로 문제가 된다.
 재해가 일어날 염려가 있는 경우에 예상되는 재해의 정도에 따라 재해 유발 기상 예보를 주의보, 경보로 나누는 것은 자연스럽다. 그리고 주의보나 경보를 발표하는 조건은 사회의 상황에 따라 다르므로 지방별로, 또는 재해 대책의 진전 정도를 고려하여 미리 조사하여 정해 둘 필요가 있는 것이다.
 커다란 재해가 발생하면 자칫 인심이 동요하고 유언비어가 발생하여 인재(人災)를 일으키는 수도 있다. 유언비어의 강도는 문제의 중요성과 증거의 애매성에 비례한다고 한다. 현재는 기상정보가 매우 정확해져 일반적으로 기상재해에 대해서는 별다른 유언비어가 없으나 옛날에는 유언비어가 심하여 경제공황(經濟恐慌) 사태가 일어났다는 기록도 있다.
 용어의 선택 문제도 기상정보의 심리적 효과에 크게 영향을 미친다. 예를 들면 맑음을 보통 「좋은 날씨」, 비에 대해서는 「나쁜 날씨」라는 표현을 쓴다. 그러나 가뭄이 계속되고 있는 때는 맑음이 나쁜 날씨이고 비가 좋은 날씨이다. 따라서 일기예보에서는 되도록 주관적인 단어는 쓰지 않는다.
 기상정보의 구체적인 활용을 위해서도 용어의 뜻(정의)에 유의할 필요가 있다. 예를 들면 보통 일기예보에서 쓰는 풍속은 10분 평균값이다. 그러나 건물에 대한 풍압(風壓)을 생각할 때는 순간풍속을 쓰게 된다. 같은 바람이 불고 있을 때 최대풍속은 순간풍속 쪽이 크고 10분 평균풍속 쪽이 작다. 그 차이는 대략 1.4:1이다. 때때로 이들이 섞여 쓰이므로 오해를 일으키는 수가 있다.
 기상기술자와 일반인이 쓰고 있는 용어가 때로는 일치하지 않는 수가 있다. 이것도 예보문(豫報文)을 작성할 때는 주의할 필요가 있다.

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제 1 장 일기예보가 왜 필요한가?

3. 일기예보의 가치

다. 경제적 가치

일기예보의 가치는 일기예보를 이용하여 얻을 수 있는 경제효과로 나타내는 것이 가장 합리적이라는 것을 앞서 말한 바 있다. 그러나 경제효과를 추정한다는 것은 결코 간단한 일이 아니다. 이 경제효과는 일기예보를 이용하기 위한 기초가 되는 것이므로, 강한 태풍으로 인하여 재해가 일어나는 경우를 예로 들어 일기예보의 경제효과를 생각해 본다.
 재해를 일으키는 강한 태풍내습을 A라 하자. A가 일어날 경우 아무 대책 없이 방치해 두면 L이라는 손실이 생기나, 경비 C를 들여 노력하면 재해를 완전히 방지할 수 있다고 하자. A는 언제나 일어나는 것이 아니고 기후학적으로는 W라는 확률로 발생한다. 따라서 이 A에 대하여 아무런 대책을 취하지 않으면 L×W만큼의 피해가 발생한다. 그리고 항상 대책을 세워두면 피해는 일어나지 않으나 그러자면 경비 C가 소요되므로 어느 의미에서는 이것도 손실이 된다. 그리하여 C와 L×W를 비교하여 C가 L×W보다 작으면 항상 대책을 세워두는 편이 보다 이익이 되며, C가 L×W보다 크면 오히려 대책없이 방치해 두는 편이 이익이 된다.
 다음에는 A가 있으리라는 예보가 있으면 대책을 세우고 그러한 예보가 없으면 방치해둔다고 했을 경우에 손실의 기대값을 조사해 보자. 충분히 긴 기간에 대해 A에 관한 예보를 하여 그 결과 표1-3과 같은 결과를 얻었다고 가정하자. 즉, A가 일어난다는 예보에 대해 A가 실제 일어난 경우를 M, A가 안 일어난 경우를 m이라 한다. 그리고 A가 안 일어난다는 예보(A')에 대해 A가 일어난 경우를 n, 안 일어난 경우를 N이라 한다. 이때 A예보의 적중률을 P₁, A'예보의 적중률을 P₂, 전체 적중률을  P라 하면 다음과 같다.

표 1-3 예보 분할표

여기서 W는 현상 A가 일어날 기후학적인 확률로서 다음과 같이 표현된다.

 여기서 주의할 점은 예보의 질은 한가지만의 적중률로는 결정되지 않고, P₁과 P₂혹은 P₁과 P와 같이 두 가지 인자가 필요하다. 즉 비가 온다는 예보의 적중률만으로 예보의 질을 표시할 수 없고, 비가 오지 않는다는 예보의 적중률도 함께 평가해야 한다. 또 A예보를 발표하는 비율을 W'라 하면 다음과 같이 표시된다.

 W'는 A예보를 내는 근거의 신뢰성을 변경하는데 따라 변경될 수 있다. 이에 대해 A현상이 일어나는 기상학적 확률 W는 인위적으로는 변경할 수가 없다.
 이 모델에서 예보 이용대책을 세워 투자했을 경우에 생기는 실질적인 경비와 손실인 를 구해 보면 다음과 같다.

 그래서 예보를 이용했음에도 불구하고 발생하는 실질적인 손해가 예보를 이용하지 않고 방치해둔 경우에 발생하는 손실의 예상값(L×W)보다는 물론이고 완전 대책을 세웠을 경우의 경비(C)보다도 작을 경우에 예보의 가치가 있음이 명백하다. 이 조건을 식으로 표시하면 다음과 같다.

 즉, 예보의 가치가 크려면 물론 가 커야함은 물론이다.
 그리고 예보의 가치는 현상 A가 일어날 확률 W와 경제조건 C/L에도 좌우된다. 예를 들어 C/L이 작아 1/100인 경우에는 적중률 는 99% 이상이 되어야 한다.
 예보의 경제적 가치에 대하여 좀 더 깊이 생각해 보자. 난수표(亂數表)로부터 실황과 예보의 수치적인 모델을 몬테카를로법을 응용하여 만들어 본다. 즉 난수표에서 연속된 두 자를 취해 그 합이 실황을 나타낸다고 하자. 실황의 두 숫자 중 하나를 공통으로 하는 또 다른 두수의 합을 구해 예보값이라 생각하자. 이때 실황값과 예보값 사이의 상관관계는 0.5인 실황값과 예보값과의 모델이 될 것이다. 이 수치는 0에서 18까지인데 편의상 A라는 현상은 12이상이라 하자. 이것은 난수를 취하고 있으므로 A가 될 확률은 28%가 된다.
 그런데 A현상의 예보값은 반드시 12이상을 택할 필요가 있는 것은 아니다. 임의로 변경시킬 수 있어서 16이상을 택해도 좋고 8이상을 택해도 좋다. 이 예보값을 변화시키면 앞에서 기술한 A라는 예보의 적중률 , A'라는 예보의 적중률 , 그리고 A예보를 발표할 비율 W'도 변한다.
 앞에서 언급한 것과 같은 모델의 실황값과 예보값 420개조를 작성하여 예보 분할표를 만들고 A예보를 낼 기준을 여러 가지로 변경시키면서 여러 가지 적중률, 또 예보를 낼 비율 등을 계산한 것이 표 1-4이다.

표 1-4 예보 기준을 변경했을 때의 적중률의 변화

이 표로부터 알 수 있는 바와 같이 예보의 기준, 즉 A예보를 낼 비율을 변화시켜 가면 적중률은 변한다. 기준을 강화하여 확실한 경우만 A라 예보하면 A예보의 적중률 은 높아지나 A'쪽 은 낮아진다. 이 기준을 완화하면 은 떨어지고 A'예보의 적중률 은 증가한다.
 또 일반예보의 적중률(P)은 예보기준이 적당한 경우 극대가 되고 그보다 기준을 강화해도, 또는 완화해도 적중률은 작아진다. 보통의 경우에는 이 조건은 예보를 내는 비율이 기후학적인 확률과 거의 같아진 경우이며 예보 분할표(표 1-3)에서는 n과 m이 같아지는 경우이다.
 그렇다고 해서 n과 m이 같아지는 예보가 가장 좋다는 의미는 물론 아니다. 바람직한 좋은 예보는 경제조건에 따라 달라진다. A가 일어난 경우 L만큼 피해가 생기고, 대책비 C를 투입하면 재해는 완전히 방지된다고 할 때, 현재의 모델을 예보로 사용한 경우에 실질적인 손실이 어떻게 변할지 조사해 볼 필요가 있다.
 편의상 손해 L은 100으로 하고 예보기준 및 C/L값을 여러 가지로 변화시켜, 실질적인 손실을 구해보면 표 1-5와 같이 된다. 가장 좋은 예보라는 것은 실질적인 손해가 가장 작은 경우이다. 대책비 C를 많이 필요로 할수록 예보기준을 강화할 필요가 있다. 그러나 어느 정도 이상이 되면 오히려 아무 대책도 취하지 않고 방치하는 것이 이익이 된다. 이 경우는 표에서 C/L이 0.5이상인 경우가 된다.

표 1-5 예보의 기준과 경제효과

＊: 손해가 가장 적은 경우

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제 1 장 일기예보가 왜 필요한가?

일기예보(日氣豫報)란 현재까지의 지식을 이용하여 끊임 없이 변화하며 이동하는 일기 현상의 장래를 예측하고 이를 이용자에게 통보하는 일련의 작업이라고 할 수 있다.
오늘날의 사회는 정보를 필요로 하고 있다. 정보가 다양해야 하며 또한 많은 정보가 요구되면 일기예보에 대한 요구도 가속적으로 증가하게 된다.
우선 예보의 의미와 예보의 필요성부터 알아본다.

1. 예보의 의미

예보(豫報)라는 말과 비슷한 단어가 많이 있다. 예지, 예측, 예상, 예언 등이 그것들이다. 이들은 모두 비슷한 내용을 가지고 있으나 예지(豫知), 예측(豫測)이란 말은 어떤 근거에 따라 판단되는 장래의 일에 대한 추정이고, 예상(豫想)은 방법 여하에는 상관없이 시행된 장래의 일에 대한 추정이며, 예언(豫言)은 장래 일어나리라 생각되는 것을 발표하는 것이다.
이들과는 달리 예보란 장래의 대책을 위하여 장차 일어날 일을 어떤 근거에 따라 예측해서 알리는 것이다. 따라서 예보는 예측보다는 한 걸음 발전된 행위라고 할 수 있다.
또 주의보, 경보라는 것도 있다. 이것은 재해발생을 예측하여 주의를 촉구하는 것이어서 넓은 의미로 보면 예보의 범주에 들어가는데 일기예보보다는 한층 더 발전된 행위라 할 수 있다.
일반적으로 「예보(豫報)」라는 단어에는 예측과 통보라는 두 가지 의미가 포함되어 있다.
일기예측이란 현재의 대기 구조를 알고 어떤 모델을 설정하여 이를 기초로 장래를 향해 연장시켜 나가는 것이다. 이런 의미로서 실황 예보(實況豫報, nowcast)는 현재의 일기실황을 파악해 조금 후까지 연장시킴으로서 가까운 장래의 일기를 예보하는 것이라고 할 수 있다.
따라서 실황 값을 정확하게 파악한다는 것은 이제까지 예보의 주류를 이루었던 경험적 예보법에서는 물론이고 오늘날의 수치예보(數値豫報)에서도 매우 중요한 일로 되어 있다. 특히 수치예보에서는 실황값으로부터 초기값(初期値)을 얻어내는 객관해석(客觀解析) 작업을 해야 하는데 이를 위해 세계 각국이 실황값을 얻기 위해 전력을 기울이고 있는 중이다.
예측은 시간적으로 먼 장래에 대한 것일수록 정확도가 떨어지는 것은 당연하다. 그리고 지구반경이 약 6300km 인데 비하여 일기예보를 위해 다루는 대기의 두께는 겨우 수 10km 밖에 되지 않아 대기는 지구표면의 영향(경계조건)을 심하게 받고 있다. 초기값이 완벽해도 2∼3주 후까지의 일기를 예측하자면 지구 표면의 영향을 너무 크게 받게 되어 매우 어렵게 된다. 따라서 장기예보에서는 대기를 단순화하거나 대기를 통계적인 대규모 구조로 취급한다.
단기예보를 위해서는 아직 밝혀지지 않은 부분에 대한 연구가 더욱 필요하다. 장기예보와 기타예보 기간에 대한 시간과 공간 규모를 나타낸 것이 그림 1-1이다. 드리고 예보기간에 따라 기상관측 자료를 수집해야 하는 범위를 나타낸 것이 그림 1-2이다.

예보의 대상 시각(예를 들면 3일 후)의 일기예측을 위해 현재의 실황값을 얻어내고 그것을 분석 처리하기 위한 시간을 뺀 나머지 시간을 예측유효시간(valid time)이라 한다. 예를 들면 예측대상시간을 24시간으로하여 현재의 실황값을 입수·처리하여 예보를 작성·발표하는데 12시간이 걸렸다면 예측유효시간은 12시간이 되는 셈이다.
예측이 아무리 정확하다 해도 예측유효시간이 너무 짧다면 예보의 의미가 없어진다. 예측 정보를 이용할 시간적 여유가 없기 때문이다. 차라리 정확도가 다소 떨어진다 하더라도 예측유효시간을 길게 하기 위해 일기실황 파악과 자료 처리 시간을 단축하여 신속하게 예보하는 것이 더 중요한 일일 수도 있다. 악기상(惡氣象)이 빠르게 접근해 올 ?는 더욱 그러하다.
예보는 그 목적에 따라 여러 가지 종류가 있을 수 있다. 목적에 따라 예보를 내는 방법이 다르기 때문이다.
대규모 기상 현상을 예측하기 위해서는 기상관측소를 드문드문 배치시켜도 좋을 것이다. 예를 들면 약 100km에 관측소 1개의 비율로 관측소를 설치하면 직경 1000km이상 큰 규모인 고·저기압 등의 현상은 충분히 파악할 수 있다.
작은 저기압, 작은 전선 등 작은 규모의 기상 현상을 파악하려면 수 10km에 1개 관측소의 비율이면 충분할 것이다. 그리고 관측 종목(요소)도 예보의 목적에 따라 달라지는 것이 당연하다.
따라서 예보가 맞았다 또는 틀렸다 하는 것도 사람마다 기상현상의 규모, 일기요소(맑음, 흐림, 비 등), 시간변화, 양(기온, 강수량 등) 등에 대하여 바라는 것이 다르기 때문에 사람에 따라서 평가가 달라진다.