[논문]매든-줄리안 진동의 위상에 따른 동아시아 지역의 강수와 순환의 변동성

한상대; 서경환

doi:10.5467/jkess.2009.30.3.282

매든-줄리안 진동의 위상에 따른 동아시아 지역의 강수와 순환의 변동성
East Asian Precipitation and Circulation Response to the Madden-Julian Oscillation 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.30 no.3, 2009년, pp.282 - 293

한상대 (부산대학교 지구환경시스템학부) , 서경환 (부산대학교 지구환경시스템학부)

초록
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본 연구는 겨울철과 여름철에 8개의 다른 MJO 전파 위상에 따라 동아시아 지역에서 강수와 기온, 순환 아노말리에 대하여 매든-줄리안 진동(MJO)/계절내 진동(ISO)의 영향에 대하여 고찰하였다. MJO의 중심이 동인도양에 위치한 3번 위상과 MJO의 중심이 서반구에 위치한 8번 위상에서 한반도의 겨울철 강수 패턴이 비선형적으로 나타난다. 이 두 위상에서 MJO의 강도가 2보다 작은 경우 양의 아노말리가 나타나는 반면에 2보다 큰 경우 음의 강수 아노말리가 나타났다. MJO 강도가 클 때 나타나는 이러한 음의 강수 아노말리는 한반도가 고기압성 아노말리 영역에 놓이고 북풍계열의 바람에 의한 한랭 건조한 바람의 이류에 의해 형성된다. 또한 본 연구에서는 여름철 ISO의 동진 및 북진 전파 위상에 따른 강수와 순환의 반응을 연구하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study examines the effects of the Madden-Julian oscillation (MJO) or the Intraseasonal Oscillation (ISO) on precipitation, temperature and circulation anomalies over East Asia according to the eight different MJO phases during the winter and summer seasons. A nonlinear response appears the wintertime precipitation pattern during the phase of 3 (where the MJO center is located over the Eastern Indian Ocean) and 8 (where the MJO center is located over the Western Hemisphere) over the Korean Peninsula. That is, for these phases, the positive precipitation anomalies appear for the MJO intensity less than 2 standard deviations while the negative precipitation anomalies appear in the case of the MJO intensity greater than 2 standard deviations. The negative precipitation anomaly in the latter case is duandard d stronger anomalous anticyclone formed over the Korean Peninsula and cold and dry advection by northerly winds. The response of precipitation and circulation to the boreal summer ISO is also investigated.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

MJO의 강도에 따라 아노말리가 다르게 나타나는 이유에 대해서 살펴보기 위해 한반도 주변의 고해상도 자료를 제공하는 RDAPS의 유선도와 지위고도자료를 분석해 보았다. Fig.
발표된 연구들도 대부분 여름철에 비해 강한 MJO가 나타나는 겨울철에 대한 연구가 중심을 이루고 있다. 그래서 본 연구에서는 MJO에 대해서 겨울철뿐만 아니라, 여름철에 대해서도 분석하여 동아시아 지역과의 관계도 알아 볼 것이다.
Wheeler and Hendon(2004)에서 정의한 RMM index(Real-time Multivariate MJO Index)를 이용하여, MJO의 위상(Phase)을 8가지로 구분하고, MJ。의 강도가 1보다 크게 나타나는 날들을 뽑아 평균하여 분석하였다. 본 연구에서는 MJO의 강도를 다르게 하여 그 위상에 따라 동아시아 지역, 특히, 한반도 지역이 어떻게 반응하는가에 대하여 살펴보았다.
본 연구에서는 적도 부근에서 발생하여 강한 구름을 동반하는 대규모 파동인 매든-줄리안 진동과 한반도와 그 주변 지역의 강수량, 기온, 바람장과의 관계를 겨울철과 여름철로 구분하여 살펴보았다. OLR을 EOF 분석하여 2가지의 PC 모드를 구하고, 그 시계열을 이용하여 MJO의 생애주기를 8개 위상으로 구분하였으며, MU)의 강도를 다르게 하여 그 값보다 크게 나타나는 날들에 대해 강수량, 기온, 바람장 자료를 합성하여 MJ。의 위상에 반응하는 아노말리 패턴을 살펴보았다.

제안 방법

RDAPS 분석장 자료는 수평해상도가 30km(171xl91)이며, 1,000hPa부터 50hPa까지 24개의 층과 surface 층의 자료이다. 12시간 간격(00 UTC, 12 UTC)으로 만들어진 자료로, 본 연구에서는 2000년 1월부터 2004년 12월까지의 지위고도, Zonal wind, Meridional wind를 사용하였다.
, 2006). 본 연구에서는 후자의 방법을 이용하여 분석할 것이다.
본 연구에서도 EOF 분석을 통해 만들어진 PC 시계열을 8개의 위상으로 구분하여 하층(850hPa 또는 950hPa)의 유선함수와 지상 2 m 온도, 기상관측소 강수와 온도 자료를 분석하였다. PC₁ 과 PC₂는 1 standard deviation에 대해 normalization된 값이며, 이두 PC를 이용하여 MJO의 강도를 MaHhews(2004)에서 사용된 것처럼 다음의 식을 이용하여 계산하였다.
그들은 동아시아 지역에서 MUO와 관련된 겨울철 강수의 변화와 대규모 순환의 특성에 대해 연구하였다. Wheeler and Hendon(2004)에서 정의한 RMM index(Real-time Multivariate MJO Index)를 이용하여, MJO의 위상(Phase)을 8가지로 구분하고, MJ。의 강도가 1보다 크게 나타나는 날들을 뽑아 평균하여 분석하였다. 본 연구에서는 MJO의 강도를 다르게 하여 그 위상에 따라 동아시아 지역, 특히, 한반도 지역이 어떻게 반응하는가에 대하여 살펴보았다.
, 2005)에서 보이는 전형적인 형태와 같으므로 여기서는 생략한다. 이 두 모드를 이용하여 동아시아 지역의 각 기상장들을 분석하였다.
특히 위의 강수 아노말리 패턴이 MJO의 강도에 따라 선형적인 반응이 나타나는지를 살펴보기 위하여 MJO 강도가 2인 경우의 각 위상에 대하여 강수 아노말리 합성장을 만들어 비교 하였다(Fig. 3). Fig.

대상 데이터

5° 간격인 144x73 격자의 일평균 자료이다. 1979년부터 2006년 까지 28 년간 27(1979/1980-2005/2006)개의 겨울철(DJF; 12월, 1월, 2월)과 28(1979-2006)개의 여름철(JJA; 6월, 7월, 8월) 자료를 사용하였다.
따라서 본 연구에서는 기상청의 지역모델인 RDAPS의 분석장을 이용하였다. RDAPS 분석장 자료는 수평해상도가 30km(171xl91)이며, 1,000hPa부터 50hPa까지 24개의 층과 surface 층의 자료이다. 12시간 간격(00 UTC, 12 UTC)으로 만들어진 자료로, 본 연구에서는 2000년 1월부터 2004년 12월까지의 지위고도, Zonal wind, Meridional wind를 사용하였다.
. 경도 격자가 2.5°x2.5°인 일평균 자료로 1979년부터 2006년까지 28년간의 자료를 사용했으며, 유선함수(PSI, strean血nction)는 Zonal wind와 Meridional wind를 이용하여 구하였다.
이 기준으로 한국 60개, 중국 611개, 일본 132개, 대만 30개를 선정해 총 833개의 기상관측소에서 26개의 겨울철과 27개의 여름철 자료로 구분하여 사용하였다. 기상관측소 온도 자료는 일평균 기온이며, 강수와 같은 기준으로 한국 60개, 중국 183개, 일본 141개를 선정해 총 342개의 기상관측소에서 27년간의 자료를 사용하였다. 일본의 온도자료는 자료 기간이 짧아 1996년까지의 자료만을 사용하였고, 대만의 온도 자료는 확보되지 않아 분석에서 제외하였다.
동아시아 지역의 강수와 온도를 분석하기 위해서 동아시아 4개국 기상청에서 제공된 기상관측소(Wfeather Station) 자료를 이용하였다. 기상관측소 강수 자료는 일 총 강수량이며, 분석 자료에서 기상관측소 선정기준은 1979년부터 2005년까지 27년간 자료의 끊어짐이 없는 것이다.
분석에 필요한 자료는 동아시아 4개국(한국, 중국, 일본, 대만) 기상청에서 제공된 기상관측소 자료 (precipitation, temperature)와 NCEP(National Centers for Environmental Prediction)/NCAR(National Center for Atmospheric Research) 재분석 자료(zonal wind, meridional wind, temperature (2m above ground))오+ NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration) 의 OLR(outgoing longwave radiation) 자료, 한국 기상청 지역모델인 RDAPS(Regional Data Assimilation and Prediction System)의 분석장을 이용하였다.
기상관측소 강수 자료는 일 총 강수량이며, 분석 자료에서 기상관측소 선정기준은 1979년부터 2005년까지 27년간 자료의 끊어짐이 없는 것이다. 이 기준으로 한국 60개, 중국 611개, 일본 132개, 대만 30개를 선정해 총 833개의 기상관측소에서 26개의 겨울철과 27개의 여름철 자료로 구분하여 사용하였다. 기상관측소 온도 자료는 일평균 기온이며, 강수와 같은 기준으로 한국 60개, 중국 183개, 일본 141개를 선정해 총 342개의 기상관측소에서 27년간의 자료를 사용하였다.

데이터처리

식 (2)를 이용하여 MJO의 강도가 2보다 큰 값을 나타내는 날들에 대해서 평균하여 합성(composite) 분석을 하였다. 겨울철 MJO의 강도가 1인 경우 각 위상에서의 발달 과정을 나타내 보면, Fig.

이론/모형

따라서 본 연구에서는 기상청의 지역모델인 RDAPS의 분석장을 이용하였다. RDAPS 분석장 자료는 수평해상도가 30km(171xl91)이며, 1,000hPa부터 50hPa까지 24개의 층과 surface 층의 자료이다.
, Matthews, 2000; Wheeler and Hendon, 2004; Seo and Kim, 2003). 본 논문에서는 OLR의 EOF 분석을 통하여 구한 PQPrincipal Component) 시계열의 모드 100개를 아래의 식을 이용해 구했다.

성능/효과

여름철 ISO의 복잡한 전파구조에 따라 한반도 지역의 강수 아노말리 역시 다양한 패턴으로 나타났다. 위상 1과 6에서처럼 한반도에서 강수 아노말리가 양과 음의 값이 혼재되어 나타나지만, 전체적으로는 위상 1에서 중국 남부지역과 대만에서 형성된 양의 강수 아노말리가 북진하면서 위상 3에서는 한반도에 나타나며, 이때 중국 남부지방에서 형성된 음의 아노말리도 북쪽으로 이동하며 화중지방과 한반도에 음의 아노말리가 나타나는 것을 보았다(Fig. 11).

후속연구

지금까지의 분석을 토대로 하여 대기대순환 모델과 대기-해양 접합 모델 실험을 더 수행하게 된다면 분석을 통해 알게된 MJO와 동아시아 지역 기상장들과의 관계에 대한 메커니즘도 파악할 수 있을 것이라 생각된다.

참고문헌 (17)

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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