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문제 정의
- 그러나 2000년대 후반 이후에는 한국에 영향을 주는 태풍의 빈도가 비 정상적으로 낮아져 태풍 계절 예보자들이 예보에 대해 상당한 어려움을 겪고 있으며, 더욱이 위의 연구들은 2000년대 초반까지만의 자료가 사용됨으로써 한국 영향 또는 상륙 태풍의 활동에 대해 재조사가 이루어져야 한다는 의견이 제기되어왔다(최기선과 김태룡, 2011; 최기선 외, 2009). 따라서 이 연구는 2010년까지 업데이트 된 자료를 이용하여 한국 상륙 태풍의 장기추세를 조사하고, 한국 상륙 태풍 활동의 최근 변화를 분석 한다.
- 연직 바람 시어는 태풍의 발생과 발달에 영향을 준다. 연직 바람 시어 값이 높으면 대류권 상층과 하층 사이에 바람 차가 커져 태풍의 발생에 용이하지 못하며, 태풍 상하층간의 분리현상이 발생하여 태풍의 발달에도 좋지 못한 환경을 제공해 준다. 따라서이 연구는 두 기간 사이에 태풍의 발생 및 강도차의 원인이 되는 종관환경을 살펴보기 위해 연직 바람 시어를 분석하였다(Fig.
- 위에서 살펴본 것처럼 두 기간 사이에 한반도 상륙 태풍의 활동 차를 야기하는 종관 환경에 대해 살펴보았다. 여기서 그 차이를 좀 더 명확하게 알아보기 위해서 각 기간의 평균은 태풍들이 한반도에 상륙할 당시의 월 자료가 평균된 것이다.
제안 방법
- 1981년을 기준으로 1951-1980년 기간(P1)과 1981-2010년 기간(P2) 동안 한반도에 상륙한 태풍의 빈도를 비교해 보았다. P1기간에는 2개 이상의 상륙빈도를 기록한 해가 단지 3년(1952, 1959, 1962) 밖에 없지만, P2기간에는 무려 9년이나 된다.
- 해수면 온도 역시 태풍의 발생 및 발달과 연관된다. 따라서 이 연구는 두 기간 사이에 해수면 온도차를 분석하였다(Fig. 9b). 전체적으로 북서태평양 영역에서 20°N를 경계로 남고·북저의 해수면 온도 아노말리의 공간분포를 나타낸다.
- 지금까지 살펴보았듯이, 이러한 태풍의 발생과 태풍의 이동 특성들은 태풍의 강도에 영향을 줄 수 있다. 따라서 일본 지역특별기상센터에서 제공하는 6시간 간격의 태풍 최적 경로 자료를 이용하여 두 기간에 대한 태풍들의 한반도 상륙시 평균 중심기압을 분석하였다(Fig. 6). P1기간과 P2기간에 태풍 중심기압은 기후평균보다 각각 높고 낮다.
- 연직 바람 시어 값이 높으면 대류권 상층과 하층 사이에 바람 차가 커져 태풍의 발생에 용이하지 못하며, 태풍 상하층간의 분리현상이 발생하여 태풍의 발달에도 좋지 못한 환경을 제공해 준다. 따라서이 연구는 두 기간 사이에 태풍의 발생 및 강도차의 원인이 되는 종관환경을 살펴보기 위해 연직 바람 시어를 분석하였다(Fig. 9a). 열대 및 아열대 서태펑 양에서는 두 기간 사이에 850 hPa 지위고도차의 분포와 같이 북서-고, 남동-저의 연직 바람 시어 아노말리의 공간패턴을 나타낸다.
- 또한 두 기간 사이에 월별 태풍의 한반도 상륙 빈도를 비교해 보았다(Figs. 1b and 1c). P1기간에는 8월에 태풍의 상륙이 집중되어 P1기간의 총 상륙 빈도의 약 65%를 차지하고 있다(Fig.
- 이 연구는 5º ×5º의 격자간격마다 태풍의 발생 및 이동빈도를 계산하였다.
- 이 자료는 태풍의 이름, 위·경도 위치, 최소 중심기압, 중심 최대풍속(Maximum Sustained Wind Speed; MSWS) 등의 변수가 6시간 간격으로 이루어져 있다.
- 이와 더불어 500 hPa 유선 차에서도 고기압 아노말리의 영향이 한반도까지 미치는 것은 P2기간의 북태평양 고기압이 P1기간 보다 좀 더 북쪽에 위치함을 의미한다. 이를 좀더 명확하게 알아보기 위해 두 기간에 대해 북태평양 고기압의 위치를 비교해 보았다(Fig. 8a). 여기서 북태평양 고기압은 5875 gpm보다 큰 값을 가지는 영역으로 정의된다.
- 이 연구는 1951-2010년(60년) 동안 한반도에 상륙한 태풍의 변동에 대해 통계적 변동시점 분석을 적용한 후, 1981년 이후로 상륙빈도가 급격하게 증가하고 있음을 보였다. 이후 1981년 이후 기간(P2)과 이전 기간(P1) 사이에 차의 분석을 통해 1980년대 초반 이후에 상륙빈도가 급격하게 증가하게 된 원인을 조사하였다.
- 이후 P2기간과 P1기간 사이에 태풍의 활동 및 이와 원인이 되는 종관 환경 차를 분석해 본다.
- 이후, 한반도 상륙 태풍들만을 선택하여 전체진로를 분석하였다(Fig. 4). 먼저 태풍의 발생에서는 앞서 분석된 것처럼 전체적으로 P2기간 동안의 태풍들이 서태평양의 동쪽해역에서 좀 더 발생한 것을 볼 수 있다.
- 태풍의 발생 및 발달의 특징을 분석하기 위해 이 연구는 연직 바람 시어(vertical wind shear)를 분석하였으며, 다음과 같은 식으로 구해진다.
- 한편, P2기간에 동아시아 대륙에 저기압 아노말리가 강화된 원인을 알아보기 위해 이전 봄(3-5월) 동안의 적설량을 조사하였다. P2기간에 동아시아의 대부분의 지역에서 좀 더 적은 적설량이 관측되었다.
- 한편, 한반도 상륙 태풍들만을 대상으로 한반도 상륙 진로의 특성을 분석하였다(Fig. 5). P2기간 동안의 태풍들보다 좀 더 서쪽에서 이동한 P1기간 동안의 태풍들은 전체적으로 황해를 경유한 뒤 한반도 서해안의 중북부 지역에 주로 상륙하는 경향을 보인다.
- 다음으로 많은 빈도는 7월과 9월 순이며, 따라서 7-9월에 한반도에 상륙한 태풍의 빈도(53개)가 전체 빈도의 약 95% 이상을 차지한다. 한편, 한반도 상륙 태풍의 년 변동을 살펴보았다(Fig. 2). 1960년대 초반까지는 2개 이상의 빈도가 존재하지만 1960년대 후반부터 1980년까지는 상륙하지 않은 빈도가 더 많다(bar graph).
- 한편, 한반도 상륙 태풍의 빈도 변동에 대해 통계적 변동시점 분석을 수행해 보았다(solid line with closed circle in Fig. 2). 이 통계분석법은 시계열에서 중요한 변화시점을 객관적으로 찾아주는데, 이 통계분석법에 대한 좀 더 자세한 사항은 Elsner et al.
대상 데이터
- 이 연구는 지위고도(Geopotential height), 동서 및 남북바람, 가강수량(Precipitable water), 적설(Water equivalent of accumulated snow depth), 현열(Sensible heat net flux) 등의 변수를 포함하고 있는 National Centers for Environmental PredictionNational Center for Atmospheric Research(NCEPNCAR) 재분석 자료를 사용하였다(Kalnay et al., 1996; Kistler et al., 2001). 여기서 지위고도, 바람, 및 가강수량 자료는 위경도 2.
- Figure 1a는 1951-2010년(60년) 동안 한반도에 상륙한 태풍의 월별 빈도의 퍼센티지를 나타낸다. 총 55개가 한국에 상륙하였으며, 이 중 약 절반(27개)이 8월에 집중되어 있다. 다음으로 많은 빈도는 7월과 9월 순이며, 따라서 7-9월에 한반도에 상륙한 태풍의 빈도(53개)가 전체 빈도의 약 95% 이상을 차지한다.
- 태풍 자료는 일본 동경에 위치한 지역특별기상센터(Regional Specialized Meteorological Centers-Tokyo Typhoon Center)로부터 제공받았다(http://www.jma.go.jp/ jma/jma-eng/jma-center/rsmc-hp-pub-eg/trackarchives. html). 이 자료는 태풍의 이름, 위·경도 위치, 최소 중심기압, 중심 최대풍속(Maximum Sustained Wind Speed; MSWS) 등의 변수가 6시간 간격으로 이루어져 있다.
데이터처리
- 이 연구에서의 유의성 테스트는 Student’s t-test가 사용되었다(Wilks, 1995).
이론/모형
- (2010)은 Ho et al.(2004)의 연구에서 사용된 통계적 변동시점 분석을 한국 상륙 태풍 빈도변화에 적용하였다. 그 결과 그들은 지난 54년(1951-2004)의 분석 기간이 세 기간으로 구분될 수 있음을 보였고, 특히, 강한 태풍의 상륙빈도가 최근 기간에 가장 높았음을 강조하였다.
성능/효과
- (2004)의 연구에서 사용된 통계적 변동시점 분석을 한국 상륙 태풍 빈도변화에 적용하였다. 그 결과 그들은 지난 54년(1951-2004)의 분석 기간이 세 기간으로 구분될 수 있음을 보였고, 특히, 강한 태풍의 상륙빈도가 최근 기간에 가장 높았음을 강조하였다. Park et al.
- 2007). 둘째, P1기간의 태풍들이 P2기간의 태풍들보다 중국대륙의 경유 빈도가 높아 지형의 영향으로 인해 P1기간의 태풍 강도가 더 약화된다.
- 1960년대 후반까지는 t 값이 완만하게 증가하다가 그 이후 급격하게 감소하기 시작하여 1981년에 최소의 값을 나타낸다. 따라서 본 연구에서는 한반도 상륙 태풍의 빈도 변동에서 regime shift가 1981년에 존재함을 알 수 있다. Choi et al.
- P2기간에 동아시아의 대부분의 지역에서 좀 더 적은 적설량이 관측되었다. 따라서 봄부터 시작된 동아시아 대륙의 가열로 인해 여름철 이 지역에 저기압 아노말리가 발달할 수 있었으며(이는 현열분석으로부터 확인됨), 결국 한반도로 태풍을 이동시킬 수 있는 남풍 아노말리의 지향 류가 형성될 수 있었다.
- 이후 1980년대 초반부터 상륙 빈도가 증가하기 시작한다. 따라서 전체적으로는 상륙 빈도의 추세가 약하게 증가하지만 통계적으로 유의하지 못하다(Y=0.006X+0.74, R2=0.01).
- 이 연구는 1951-2010년(60년) 동안 한반도에 상륙한 태풍의 변동에 대해 통계적 변동시점 분석을 적용한 후, 1981년 이후로 상륙빈도가 급격하게 증가하고 있음을 보였다. 이후 1981년 이후 기간(P2)과 이전 기간(P1) 사이에 차의 분석을 통해 1980년대 초반 이후에 상륙빈도가 급격하게 증가하게 된 원인을 조사하였다.
- Figure 3a는 P2기간과 P1기간 사이에 5º ×5º의 격자간격마다 태풍의 평균 발생빈도 차를 분석한 것이다. 전체적으로, P1기간에 태풍들은 남중국해 부근에 주로 발생하지만, P2기간에는 필리핀 남동쪽 먼 해상에서 발생하는 특성을 나타낸다. 이로 인해 두 기간 사이에 태풍 발생빈도 차의 공간분포는 15ºN, 135ºE를 기준으로 북서-저빈도, 남동-고빈도의 패턴을 나타낸다.
- 이 분석결과에서는 P1과 P2기간 동안 태풍의 주 이동경로에 대해 남서에서 북동 방향으로 파열과 같은 공간패턴을 나타낸다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, P1기간 동안 태풍들은 필리핀 남동 먼 해상으로 부터 중국 남부 지역을 향해 주로 이동하는 반면, P2기간 동안에는 필리핀 북동 먼 해상으로부터 동아시아 중위도 지역(한국 및 일본)을 향해 이동하는 경향이 강함을 알 수 있다. 즉, 앞서 P2기간의 태풍들이 P1기간의 태풍들보다 좀 더 동쪽에서 발생하였던 결과처럼, P2기간의 태풍들이 P1기간의 태풍들보다 좀더 동쪽에서 이동하였음을 알 수 있다.
- 이렇게 P1기간의 태풍 강도가 P2기간 보다 약한 것은 다음과 같이 두 가지의 원인으로 볼 수 있다. 첫째, 한반도의 남해에는 고온의 쿠로시오 난류가 지나고 있는 반면, 황해에는 저층냉수의 영향으로 저수온이 형성 되어 있다. 따라서 저수온의 황해를 경유하는 P1기간에의 태풍 강도가 더 약화될 수 밖에 없다(Moon et al.
후속연구
- 더욱이 이 태풍들은 한반도를 통과한 후에는 일본에 까지 영향을 미친다. 따라서 이 연구의 결과는 한반도뿐만 아니라 이웃국가들에서의 태풍 특성및 태풍 계절예보에 도움이 될 것으로 기대된다.
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