중앙태평양 엘니뇨의 쇠퇴특성에 따른 낙동강 유역의 태풍영향 분석 A Study on Typhoon Impacts in the Nakdong River Basin Associated with Decaying Phases of Central-Pacific El Niño원문보기
본 연구에서는 중앙태평양 지역의 비정상적인 해수면 온도변화를 3가지 진화패턴(Prolonged-decaying, Abrupt-decaying, Symmetric-decaying)에 따라 분류하였으며, 이에 따른 한반도 영향 태풍을 중심으로 태풍의 발생지점 및 경로, 중심기압의 특성변화와 낙동강유역의 태풍 강우량 및 중호우사상의 발생빈도에 대한 특성변화를 분석하였다. 분석결과, Prolonged-decaying 해와 Symmetric-decaying 해의 경우, 낙동강 유역의 태풍에 의한 여름철 강우량 및 중호우사상의 발생빈도가 평년보다 크게 나타났다. 그러나, Abrupt-decaying 해의 경우, 태풍강우는 대체로 감소하는 패턴을 보이는 것으로 분석되었으며, 이는 태풍의 발생지점이 비교적 한반도에 근접하게 위치하며 태풍의 중심기압이 높고 태풍의 경로가 대체로 일본으로 이동하기 때문인 것으로 나타났다. 본 연구의 성과는 중앙태평양 엘니뇨의 진화패턴별 태풍활동특성 및 지역적 태풍강우 특성 분석을 통하여 침수피해를 저감하고 기후변화에 대비한 적응방안 수립에 유용한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 중앙태평양 지역의 비정상적인 해수면 온도변화를 3가지 진화패턴(Prolonged-decaying, Abrupt-decaying, Symmetric-decaying)에 따라 분류하였으며, 이에 따른 한반도 영향 태풍을 중심으로 태풍의 발생지점 및 경로, 중심기압의 특성변화와 낙동강유역의 태풍 강우량 및 중호우사상의 발생빈도에 대한 특성변화를 분석하였다. 분석결과, Prolonged-decaying 해와 Symmetric-decaying 해의 경우, 낙동강 유역의 태풍에 의한 여름철 강우량 및 중호우사상의 발생빈도가 평년보다 크게 나타났다. 그러나, Abrupt-decaying 해의 경우, 태풍강우는 대체로 감소하는 패턴을 보이는 것으로 분석되었으며, 이는 태풍의 발생지점이 비교적 한반도에 근접하게 위치하며 태풍의 중심기압이 높고 태풍의 경로가 대체로 일본으로 이동하기 때문인 것으로 나타났다. 본 연구의 성과는 중앙태평양 엘니뇨의 진화패턴별 태풍활동특성 및 지역적 태풍강우 특성 분석을 통하여 침수피해를 저감하고 기후변화에 대비한 적응방안 수립에 유용한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
This study classified abnormal sea surface temperature changes of the central pacific region according to three evolution patterns. Focusing on typhoons that affect the Korean Peninsula, the research analyzed typhoon's occurrence spot and track, change in the central pressure characteristics, and th...
This study classified abnormal sea surface temperature changes of the central pacific region according to three evolution patterns. Focusing on typhoons that affect the Korean Peninsula, the research analyzed typhoon's occurrence spot and track, change in the central pressure characteristics, and the characteristics of change in typhoon precipitation and the number of occurrences of heavy rainfall in the Nakdong River Basin. As a result of analysis, in case of prolonged-decaying years and symmetric-decaying years, typhoon-related summer rainfall and heavy rainy days appeared to be higher than long-term average. But in case of abrupt-decaying years, the pattern of general decrease appeared. This is because typhoon's occurrence spot is located comparatively near the Korean peninsula, typhoon's central pressure is high, and typhoon's route generally moves to Japan. As the outcome, this study is expected to reduce flood damage through analyzing the characteristics of typhoon's activity according to CP El Ni$\tilde{n}$o evolution patterns and the characteristics of local typhoon rainfall. In addition, it is expected to provide useful information for establishing adaptation and mitigation to climate change.
This study classified abnormal sea surface temperature changes of the central pacific region according to three evolution patterns. Focusing on typhoons that affect the Korean Peninsula, the research analyzed typhoon's occurrence spot and track, change in the central pressure characteristics, and the characteristics of change in typhoon precipitation and the number of occurrences of heavy rainfall in the Nakdong River Basin. As a result of analysis, in case of prolonged-decaying years and symmetric-decaying years, typhoon-related summer rainfall and heavy rainy days appeared to be higher than long-term average. But in case of abrupt-decaying years, the pattern of general decrease appeared. This is because typhoon's occurrence spot is located comparatively near the Korean peninsula, typhoon's central pressure is high, and typhoon's route generally moves to Japan. As the outcome, this study is expected to reduce flood damage through analyzing the characteristics of typhoon's activity according to CP El Ni$\tilde{n}$o evolution patterns and the characteristics of local typhoon rainfall. In addition, it is expected to provide useful information for establishing adaptation and mitigation to climate change.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 3가지 CP El Niño 진화패턴에 따라 여름철 태풍발생시기에 대한 북서태평양지역의 해수면 온도의 변화를 살펴보고 그에 따른 태풍활동특성을 분석하였다.
본 연구에서는 여름철 태풍으로 인한 피해가 많은 낙동강 유역을 대상으로 태풍 및 강우 특성을 분석하였다. 낙동강 유역은 총 22개의 중권역 유역으로 분류되며, 남한면적의 약 23.
선행 연구에서는 중앙태평양 지역의 비정상적인 해수면온도의 상승을 Central Pacific (CP) El Niño, warm-pool (WP) El Niño, El Niño Modoki, Pseudo El Niño 등의 다양한 용어로 불리어지고 있으나, 본 연구에서는 용어의 통일성을 위하여 CP El Niño로 명명하고자 한다.
제안 방법
낙동강 유역을 대상으로 El Niño 진화패턴과 태풍강우의 지역적 변동특성을 분석하기 위하여 3가지 CP El Niño 진화패턴(Prolongeddecay, Abrupt-decay, Symmetric-decay)을 적용하였다.
따라서 본 연구에서는 Yu and Kim (2010)에서 제시한 3가지 CP El Niño 진화패턴을 적용하여 한반도 태풍에 어떠한 영향이 있는지 분석하고, 각 진화패턴별 태풍의 발생지점, 경로, 강도 등의 추적과 지역별 태풍강우의 특성을 비교·분석하였다.
또한, 태풍의 중심이 한반도 도메인(120°E-138°E, 32°N-40°N)을 지나는 태풍을 대상으로 태풍의 체류시간(residence time)과 유역의 강우 및 유출 반응을 고려한 탐색적 분석기법(exploratory analysis)을 적용하여 한반도에 영향을 미치는 태풍을 추출하였다(Kim and Jain, 2011; Kim et al., 2012a).
본 연구에서는 CP El Niño의 3가지 진화패턴에 따라 한반도 영향 태풍을 중심으로 태풍의 활동 특성과 태풍으로 인한 낙동강유역의 여름철 강우량 및 중호우사상의 변화를 비교분석하였으며, 주요결과를 정리하면 다음과 같다.
따라서 본 연구에서는 3가지 CP El Niño 진화패턴에 따라 여름철 태풍발생시기에 대한 북서태평양지역의 해수면 온도의 변화를 살펴보고 그에 따른 태풍활동특성을 분석하였다. 태풍의 특성 분석을 위하여 태풍의 발생지점(TC genesis), 태풍의 경로(TC track), 태풍의 강도(TC intensity)의 변화를 중심으로 살펴보았다.
대상 데이터
CP El Niño의 진화패턴과 대규모 대기순환패턴과의 상관 분석을 위해 1°×1° 격자인 Hadley Center의 해수면 온도 관측자료를 이용하였으며(Rayner et al., 2003), 태풍자료는 태풍연구센터(http://www.typhoon.or.kr)와 일본의 기상청(www.jma.go.jp)의 관측 자료를 적용하였다.
본 연구에서는 CP El Niño의 분석을 위해 미국의 National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA, 2013)에서 월별로 제공되는 Niño3 (5°S-5°N, 150°-90°W)와 Niño4 (5°S-5°N, 160°E-150°W) 지역의 해수면 온도자료를 적용하였다(Ren and Jin, 2011; Kug et al., 2012).
jp)의 관측 자료를 적용하였다. 태풍자료를 통한 한반도의 태풍강우 특성 분석을 위해 국가수자원관리종합정보시스템(http://wamis.go.kr/)에서 제공하는 한반도의 관측소에 대해 Thiessen polygon방법을 적용한 유역 평균 일강수량 자료 (1966년-2007년)를 이용하였다.
데이터처리
낙동강 유역의 태풍강우의 변화를 분석하기 위하여 CP엘니뇨 진화패턴별 태풍강우의 합성평균편차(composite mean anomaly) 자료와 전체 관측기간(1966-2007)에서 Bootstrap random resampling (Ripley, 1987; Becker et al., 1988)방법을 통해 무작위 추출된 dataset (각 CP엘니뇨 Case별 1000set)의 변화를 비교하여 신뢰구간 90%에서 통계적 유의성을 평가하였다. 또한, 태풍의 중심이 한반도 도메인(120°E-138°E, 32°N-40°N)을 지나는 태풍을 대상으로 태풍의 체류시간(residence time)과 유역의 강우 및 유출 반응을 고려한 탐색적 분석기법(exploratory analysis)을 적용하여 한반도에 영향을 미치는 태풍을 추출하였다(Kim and Jain, 2011; Kim et al.
성능/효과
(2) 낙동강 유역의 여름철 태풍강우량의 특성 분석결과, Prolongeddecaying해와 Symmetric-decaying해에 발생한 태풍강우량은 평년 대비 증가한 반면 Abrupt-decaying해에 발생한 경우는 상대적으로 태풍발생위치가 한반도에 가까워 태풍이 발달할 수 있는 시간이 짧고 태풍의 이동경로가 일본으로 향함에 따라 낙동강유역에는 평년보다 적은 강우가 발생하는 것으로 분석되었다.
(3) 낙동강 유역의 중호우사상의 발생일수(≥50mm/day) 분석결과, Prolonged-decaying해의 경우 영강을 제외하고는 낙동강 전역에서 평년 대비 증가하였으나, Abrupt-decaying해의 경우 낙동강 북부 및 중부지역에서 극치 강우 발생일수가 일부를 제외하고는 전반적으로 호우 발생일수가 감소하였다.
Prolonged-decaying 패턴인 Case 1 (Fig. 5(a))의 경우, 낙동강 전역에서 평년(1966-2007) 대비 최대 86.35%에서 최소 11.29%의 여름철 태풍강우량이 크게 발생하는 것으로 나타났으며, 낙동왜관(2011), 금호강(2012), 낙동고령(2014), 황강(2016), 낙동창녕 (2017), 낙동밀양(2020), 밀양강(2021), 낙동강하구(2022) 등 낙동강 유역의 동남지역의 총 8개의 중권역(낙동강 전체유역 면적의 39.6%)에서 유의수준 10%내에서 통계적으로 유의한 변화가 나타났다. 그러나 이와는 대비적으로, Abrupt-decaying 패턴인 Case 2(Fig.
Case 2 (Fig. 6(b))의경우, 총 22개의 중권역 중 낙동강 북부 및 중부지역의 6개 중권역[안동댐(2001), 내성천(2004), 영강(2005), 낙동상주(2007), 낙동 왜관(2011), 금호강(2012)]에서 평년 대비 극치 강우일수가 다소 증가하였으나 6개 중권역을 제외한 낙동강 남부 및 서부 지역의 총 16개 중권역에서는 평년 대비 최대 -0.71일(-59.0%), 최소-0.02일(-2.50%) 감소하였다. 내성천(2004)유역과 낙동강하구(2022) 에서 각각 통계적으로 유의한 증가와 감소패턴이 나타났다.
태풍의 평균 중심기압은 평년 값과 큰 차이를 보이지 않는 것으로 분석되었다. Abrupt-decay 해에 발생한 태풍의 경우 비교적 한반도에 근접한 지점에서 발생하였으며 한반도의 남쪽으로 진입하여 일본으로 이동하는 패턴을 보였으며, 태풍중심기압은 평년치보다 크게 나타나 비교적 세력이 약한 태풍이 발생한 것으로 나타났다. Symmetricdecaying해에 발생한 태풍의 경우, 전체 한반도 영향 태풍 평균발생지점에 비해 서남쪽에 치우쳐서 발생하였고 상대적으로 높은 해수면 온도가 필리핀 근해에서부터 북서태평양 중앙부분까지 넓게 분포되어 있어 한반도로 유입되는 태풍의 빈도가 증가하는 것으로 나타났다.
(1) CP El Niño의 진화패턴에 따라 태풍의 발생지점, 경로, 중심기압의 특성이 다르게 나타나고 있다. Prolonged-decay해에 발생한 태풍의 경우 전체 한반도 영향 태풍의 평균발생지점보다 동쪽으로 치우쳐 발생하고 있으며 한반도의 동남지역에 태풍활동이 증가하는 것으로 나타났다. 태풍의 평균 중심기압은 평년 값과 큰 차이를 보이지 않는 것으로 분석되었다.
전체 한반도 영향 태풍경로와 비교하면 한반도에 대한 영향보다 일본에 대한 영향이 큰 것으로 나타났다. Symmetric-decay해에 발생한 태풍의 평균발생지점(13.8N-136.5E)은 한반도 전체 영향 태풍의 평균 발생지점보다 서남쪽에 위치하는 걸 확인할 수 있었으며, 비정상적으로 높은 해수면 온도는 필리핀 근해에서 북서태평양 중앙까지 넓게 분포하고 있다. 한반도 영향 태풍의 전체 경로와 비교하면 필리핀 북부에서 남중국해를 지나 한반도 남해로 북상하여 남한 전체에 영향을 미치는 태풍의 발생빈도가 큰 것으로 나타났다.
Abrupt-decay 해에 발생한 태풍의 경우 비교적 한반도에 근접한 지점에서 발생하였으며 한반도의 남쪽으로 진입하여 일본으로 이동하는 패턴을 보였으며, 태풍중심기압은 평년치보다 크게 나타나 비교적 세력이 약한 태풍이 발생한 것으로 나타났다. Symmetricdecaying해에 발생한 태풍의 경우, 전체 한반도 영향 태풍 평균발생지점에 비해 서남쪽에 치우쳐서 발생하였고 상대적으로 높은 해수면 온도가 필리핀 근해에서부터 북서태평양 중앙부분까지 넓게 분포되어 있어 한반도로 유입되는 태풍의 빈도가 증가하는 것으로 나타났다. 태풍의 중심기압의 경우 다른 진화 패턴과 비교하여 낮은 중심기압을 가지는 것으로 나타났다.
따라서 CP El Niño의 3가지 진화패턴 중 태풍 평균발생지점이 한반도에 비교적 가깝게 위치하고 있는 Abrupt-decay해에 발생한 태풍은 다른 진화패턴과 대비하여 세력이 강한 태풍으로 진화되기는 어려운 조건인 것으로 분석되었다 (태풍 평균중심기압: 983.9hPa).
Abrupt-decay패턴은 중앙대평양 지역의 해수면 온도가 다른 두 패턴에 비하여 비교적 빠르게 발달하다가 동태평양의 세력이 강한 차가운 해수를 만나 급격히 쇠퇴하는 경향을 보인다. 마지막으로 Symmetric-decay해의 해수면온도의 발달은 Prolongeddecay해보다는 빠르게 진행되고 Abrupt-decay해 보다는 느리게 진행되지만 해수면 온도의 발달 및 쇠퇴가 대칭적인 특징을 보인다. 이러한 3가지 엘니뇨 진화패턴은 전지구의 기상 및 기후시스템에 다른 양상으로 영향을 미치는 것으로 보고되고 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 Yu and Kim (2010)을 참조할 수 있다.
이처럼 CP El Niño진화패턴별로 태풍의 발생지점, 경로, 중심기압 특성이 각각 다르게 나타나고 있는 것으로 분석되었으며 Symmetric-decay해에 한반도에서 태풍의 영향이 다른 두 패턴(Prolonged-decay, Abrupt-decay) 보다 큰 것으로 나타났다.
8mm로 연평균 강수량 대비 여름철 강수량의 표준편차는 상대적으로 작게 나타났다. 전체 강수량의 약 67%가 여름철에 발생하는 것으로 분석되었으며, 한반도 전체의 여름철 평균 강수량(55.3%)에 비하여 약 12%높아 낙동강 유역은 여름철 강우집중 현상이 큰 것으로 나타났다 (Fig. 2(c)).
8E) 은 한반도 영향 태풍의 평균 발생지점보다 북서쪽으로 치우쳐 한반도에 가장 가깝게 위치하고 있으며, 상대적으로 따뜻한 해수면온도는 북서태평양 남쪽 및 중앙, 필리핀 근처에 형성되고 있다. 전체 한반도 영향 태풍경로와 비교하면 한반도에 대한 영향보다 일본에 대한 영향이 큰 것으로 나타났다. Symmetric-decay해에 발생한 태풍의 평균발생지점(13.
태풍의 발생지점 및 경로 분석결과(Fig. 4), Prolonged-decay해에 발생한 태풍의 평균 발생지점(16.3N-145.1E)은 전체 한반도 영향 태풍 208개의 평균 발생지점(15.8N-140.7E)보다 동쪽으로 치우쳐서 발생하였으며, 낙동강 유역을 포함한 한반도 동남쪽 지역으로의 이동이 증가하는 패턴을 보였다. 해수면 온도는 평년보다 낮지만 태풍이 발생하기에 충분한 26.
각 CP El Niño 진화패턴별 태풍 중심기압 분석결과는 Table 2에서 확인할 수 있다. 특히, Symmetric-decay해에 발생한 태풍의 경우 전체 한반도 영향태풍 보다 태풍중심기압이 낮게 나타나 대체로 세력이 강한 태풍이 발생하였으며(948.1hPa), 다른 두 패턴과 비교하여 한반도에서 태풍의 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. 이처럼 CP El Niño진화패턴별로 태풍의 발생지점, 경로, 중심기압 특성이 각각 다르게 나타나고 있는 것으로 분석되었으며 Symmetric-decay해에 한반도에서 태풍의 영향이 다른 두 패턴(Prolonged-decay, Abrupt-decay) 보다 큰 것으로 나타났다.
5E)은 한반도 전체 영향 태풍의 평균 발생지점보다 서남쪽에 위치하는 걸 확인할 수 있었으며, 비정상적으로 높은 해수면 온도는 필리핀 근해에서 북서태평양 중앙까지 넓게 분포하고 있다. 한반도 영향 태풍의 전체 경로와 비교하면 필리핀 북부에서 남중국해를 지나 한반도 남해로 북상하여 남한 전체에 영향을 미치는 태풍의 발생빈도가 큰 것으로 나타났다.
7E)보다 동쪽으로 치우쳐서 발생하였으며, 낙동강 유역을 포함한 한반도 동남쪽 지역으로의 이동이 증가하는 패턴을 보였다. 해수면 온도는 평년보다 낮지만 태풍이 발생하기에 충분한 26.5℃ 이상이 필리핀 동쪽 해상과 북서태평양 중앙지역까지 위치하고 있는 것으로 나타났다. Abrupt-decay해에 발생한 태풍의 평균 발생지점(21.
후속연구
본 연구의 결과는 상대적으로 짧은 관측 사상과 샘플에 의존하고 있지만, CP El Niño의 진화패턴에 따라 한반도 영향 태풍의 활동 및 태풍강우량의 발생이 민감하게 변화하는 것을 확인하였으며, 태풍에 의한 침수피해를 저감하고 기후변화에 대비한 대응방안 수립에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
따라서 본 연구에서는 Yu and Kim (2010)에서 제시한 3가지 CP El Niño 진화패턴을 적용하여 한반도 태풍에 어떠한 영향이 있는지 분석하고, 각 진화패턴별 태풍의 발생지점, 경로, 강도 등의 추적과 지역별 태풍강우의 특성을 비교·분석하였다. 본 연구의 성과는 태풍을 고려한 기반시설 확충 및 유역대책 수립, 수자원 확보 등에 대한 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
태풍은 어디에서 발생하는가?
태풍은 해수면 온도가 26.5°C 이상의 광범위한 열대 해상에서 발생하며(Nolan et al., 2007), 한반도에 영향을 미치는 태풍은 주로 필리핀 동쪽이나 북서태평양 지역에서 생성되어 북태평양고 기압 기단의 가장자리를 따라 중국을 거쳐 이동하거나 한국과 일본으로 직접 접근하게 된다(Ahrens, 2009).
El Niño패턴의 중심은 어떤 경향을 보이는가?
최근의 연구에 의하면, El Niño 패턴의 중심이 열대 동태평양에서 중앙태평양으로 이동하는 양상을 보이고 있다고 한다(Kug and Jin, 2009; Lee and McPhaden, 2010; Yu and Kim, 2010; Ren and Jin, 2011; Kim et al., 2012c).
3가지 CP El Niño 진화패턴에 대해 설명하시오
낙동강 유역을 대상으로 El Niño 진화패턴과 태풍강우의 지역적 변동특성을 분석하기 위하여 3가지 CP El Niño 진화패턴(Prolongeddecay, Abrupt-decay, Symmetric-decay)을 적용하였다. 첫 번째 Prolonged-decay패턴의 경우, 적도태평양 지역의 해수면온도가 12월에서 2월 사이에 최대에 도달한 후 쇠퇴하지만 동태평양지역의 비교적 따뜻한 해수와 만나 해수면온도의 쇠퇴가 느리게 발생하는 특징이 있다. Abrupt-decay패턴은 중앙대평양 지역의 해수면 온도가 다른 두 패턴에 비하여 비교적 빠르게 발달하다가 동태평양의 세력이 강한 차가운 해수를 만나 급격히 쇠퇴하는 경향을 보인다. 마지막으로 Symmetric-decay해의 해수면온도의 발달은 Prolongeddecay해보다는 빠르게 진행되고 Abrupt-decay해 보다는 느리게 진행되지만 해수면 온도의 발달 및 쇠퇴가 대칭적인 특징을 보인다. 이러한 3가지 엘니뇨 진화패턴은 전지구의 기상 및 기후시스템에 다른 양상으로 영향을 미치는 것으로 보고되고 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 Yu and Kim (2010)을 참조할 수 있다.
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