| 초록 |
□ 연구개요 우리나라를 포함한 동아시아 지역에서는 지구온난화가 진행되고 있는 상황임에도 불구하고 겨울철 강하고 긴 한파가 빈번히 발생하는 역설적인 상황을 경험하고 있음. 동아시아 한파의 경우, 풍상측에서의 파동 전파나 블로킹 발달에 따른 영향으로 발생하는데, 이러한 한파의 발생과 연관된 대륙 규모의 공간적인 순환장 구조는 수일~수십일의 시간규모를 가지고 발달‧소멸하기 때문에 내·외부 기후 변동성과 연관되어 있을 가능성이 매우 높음. 성층권 변동은 수일 및 수십일의 시간규모에서 한파를 유발하거나 유지 발달시키는 순환장 구조에 기여할 수 있어 그 과정에 대한 명확한 규명이 필요하고, 성층권 순환장에 영향을 미치는 기후 변동성에 대한 조사를 통해 수일~수십 일의 시간규모에서 기후변동성-성층권-동아시아 한파 사이의 관계 및 그 일련의 역학과정에 대한 이해를 높이고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 - 겨울철 하부 성층권 순환 패턴별 동아시아 한파에 미치는 영향 : 본 연구에서는 수일~수십일 규모에서 하부 성층권 변동이 동아시아 한파에 미치는 영향에 대해 분석함. 동아시아 한파에 영향을 미치는 성층권 순환 패턴을 추출하기 위해 한파 발생 전 하부 성층권 순환장의 경험적 직교함수 분석을 통해 3개의 모드를 추출함. 첫 번째 모드는 성층권 극소용돌이가 강하거나 약해지는 변동 성분이고(Polar_cap 모드), 2~3번째 모드는 쌍극자 모드로 변동하는 성분(Scandinavian & Laptev 모드)이다. 각 모드의 유라시아 지역 성층권 순환장은 한파 발생 전부터 대류권 순환장과 커플되어 있으며, 동아시아 한파를 유발하는 파동 패턴의 발달과 지속에 영향을 미치는 것으로 분석됨. 특히 Laptev 모드(Cluster 3) 때 북시베리아 지역에서의 성층권-대류권 순환장이 커플되어 고기압성 순환장이 강하고 오래 지속되어 그 남쪽의 동아시아 기압골을 깊게 발달시키고 오래 지속하여 한파가 강하고 길게 지속시키는데 기여하는 것으로 나타남. - 하부 성층권 순환 패턴별 원격 기후 변동성과의 관련성 : 동아시아 한파에 영향을 미치는 성층권 순환 패턴을 유발하는 원격 기후 변동성을 분석한 결과, Polar_cap 모드(cluster 6번) 성층권 순환장 변동이 최성기가 되기 전 인도양과 서태평양의 대류활동이 강화되는 매든-줄리안 진동(MJO) 5~7번 위상이 많이 발생하는 것으로 나타남. MJO 5~7번과 관련된 북태평양 원격상관 패턴은 성층권으로 전파되는 파수 1과 2의 정상파를 모두 강화시켜 한파 발생 전 Polar_cap 모드의 유발에 기여한 것으로 나타남. Sandinavian 모드(Cluster 7)는 라니냐 타입 열대 상태와 관련된 원격상관 패턴(북태평양 고기압성 및 캐나다 저기압성 편차)이 정상파 파수 2의 강화에 기여한 것으로 판단되고, Laptev 모드(Cluster 3번)의 경우, 북대서양 해수면 온도의 쌍극자 모드와 관련된 알라스카-북미 쌍극자 패턴이 파수 2의 강화에 기여한 것으로 분석됨. - 기후모형 실험을 통한 수입일 시간규모 하부 성층권 순환-동아시아 한파 역학 규명 : 기후모형 실험을 통한 수입일 시간규모 하부 성층권 순환-동아시아 한파 영향을 조사하기 위해 역학모형(CAM6) 실험을 수행하였음. Cluster 3번과 관련된 한파 사례들에 대하여 70hPa 이상 성층권을 Cluster 8번 합성 패턴으로 초기화하여 적분하고, 성층권이 Cluster 3번일 때의 적분 결과의 차이를 비교하여 성층권의 동아시아 한파 발생 및 유지의 특성에 미치는 영향을 분석함. 비록 강도는 다소 약하지만, 북시베리아 지역에서의 성층권과 대류권 커플링에 의해 Cluster 3번에서 나타난 고기압성 편차가 약화되고 그 남쪽으로 동아시아 기압골이 약화되어 한파 기간 동안 동아시아 기온이 상대적으로 높게 모의됨. 이는 성층권과 대류권의 커플링이 한파의 발달 및 유지와 관련된 대류권 순환장에 영향을 미칠 수 있음을 의미함. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 북반구 성층권 돌연승온과 같은 변동성은 수일~수십일 시간규모동안 대류권 순환에 영향을 미칠 수 있어, 대류권 변동 및 극한기상 현상의 중요한 예측 원천이 되는 변동성 중 하나임. 수십일 규모에서 성층권 순환의 동아시아 한파 발생에 미치는 영향에 대한 역학 이해는 한파와 연관된 성층권 순환의 공간적인 패턴을 이해하고, 수일~수주의 지연 상관에 대한 정보를 제공함으로서 겨울철 동아시아 한파 예측성 향상에 기여할 수 있음. - 기후 모형 실험 역학과정 검증에서 나온 결과들은 기후 모형의 동아시아 한파, 성층권 변동성 및 다양한 기후 변동성들의 원격상관 패턴 등의 성능 평가를 겸하므로, 기후 모형의 수십일 규모 한파 예측에 대한 간접적이 정보 제공 가능함. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
