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문제 정의
- 따라서 본 연구는 여름철 북태평양 진동이 같은 계절에 태풍활동의 변동에 미치는 영향에 대해 조사해 본다.
제안 방법
- 두 그룹 사이에 이러한 태풍활동의 차를 야기하는 원인을 알아보기 위해 두 그룹 사이에 850 hPa 유선에 대한 차를 분석하였다. 그 결과 열대 및 아열대 서태평양에서는 저기압성 순환 아노말리가, 북서태평양의 중고위도 지역에서는 고가압성 순환 아노말리가 강화되어 있었다.
- 두 그룹 사이에 태풍 강도의 차를 분석하였다(Fig. 4). 여기서 태풍 강도는 태풍 중심 최저 기압과 태풍 중심 최대 풍속으로 정의된다.
- 실제로 양의 북태평양 진동 지수 해에 북태평양 고기압이 좀 더 북쪽에 위치해 있는지 확인하기 위해 120°E -160°W를 평균한 연직 남북 대기순환에 대해 두 그룹 사이에 차를 분석하였다(Fig. 6).
- 앞서 살펴본 바와 같이 두 그룹 사이에 태풍활동의 차의 원인을 알아 보기 위해 먼저 두 그룹 사이에 850 hPa 유선에 대해 분석하였다(Fig. 5a). 북서태평양에는 거대한 저기압성 순환 아노말리가, 북서태평양의 중고위도 지역에서는 거대한 고기압성 순환 아노말리가 강화되어 있다.
- 태풍은 일반적으로 중심최대풍속을 기준으로 네 등급으로 나뉘어진다: 열대저압부(Tropical Depression, TD, 중심최대풍속 < 17ms-1), 열대폭풍(Tropical Storm, TS, 17 m s-1 중심최대풍속 24 m s-1), 강한 열대폭풍(Severe Tropical Storm, STS, 25 m s-1 중심최대풍속 32 m s-1), 태풍(Typhoon, TY, 중심최대풍속 33 m s-1). 위의 네 등급에 더하여 이 연구에서는 태풍으로부터 변형된 온대성 저기압도 분석에 포함시켰다. 이는 이러한 온대성 저기압도 동아시아 중위도 지역에서 많은 재산과 인명피해를 입히기 때문이다.
- 이 연구는 먼저 북태평양 진동 지수의 변동에 따른 태풍활동의 차를 분석하였다. 여기서 태풍활동은 태풍 발생빈도, 태풍 이동빈도, 태풍 전향, 태풍강도로 정의된다.
- 이 연구는 최근 37년(2013-1977년)동안 7-9월 평균 북태평양 진동 지수의 변동에 따른 태풍활동의 변화와이 변화를 야기하는 종관환경을 분석하였다. 이의 분석을 위하여 37년의 북태평양 진동 지수 중 가장 높은 지수를 갖는 7개 해 (양의 북태평양 진동 지수 해)와 가장 낮은 지수를 갖는 7개 해 (음의 북태평양 진동 지수 해)를 엘니뇨-남방진동 해를 제외한 뒤 선택되었다.
- 이 연구는 태풍이 가장 많이 발생하는 계절인 7-9월에 북태평양 진동 지수의 변동에 따른 태풍활동의 변화와 이 변화를 야기하는 종관환경을 분석하였다. 차후 연구에서는 여름철 북태평양 진동 지수가 같은 계절에 태풍 활동의 변동을 예측하는 통계모델의 예측인자로서 활용 가능한지 알아볼 것이다.
- 이의 분석을 위하여 37년의 북태평양 진동 지수 중 가장 높은 지수를 갖는 7개 해 (양의 북태평양 진동 지수 해)와 가장 낮은 지수를 갖는 7개 해 (음의 북태평양 진동 지수 해)를 엘니뇨-남방진동 해를 제외한 뒤 선택되었다. 이후 양의 북태평양 진동 지수 해와 음의 북태평양 진동 지수 해 사이에 평균차를 분석하였다.
대상 데이터
- 또한 미국 국립대기해양청(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA) 월평균 해수면 온도(Sea Surface Temperature, SST) (Reynolds et al., 2002)자료가 사용되었다. 이 자료는 위경도 2.
- 본 연구는 이러한 북태평양 진동 지수의 변동에 따른 태풍활동의 차이와 이 차이를 야기하는 종관규모 환경의 특징을 조사하기 위해 37년 중 가장 큰 북태평양 진동 지수를 가지는 7해(1980, 1981, 1984, 1992, 1993, 1996, 2003) (이후, 양의 북태평양 지수 해라 함)와 가장 작은 북태평양 진동 지수를 가지는 7해(1977, 1979, 1989, 1990, 1995, 2005, 2011) (이후, 음의 북태평양 진동 지수 해라 함)를 선정하였다. 여기서 각 7개 해는 7-9월 평균 엘니뇨 해(1982, 1986, 1987, 1991, 1997, 2002, 2004, 2009)와 라니냐 해(1985, 1988, 1998, 1999, 2000, 2007, 2010)를 제외한 다음 선택되었다.
- 태풍 자료는 지역특별기상센터-동경태풍센터에서 제공하는 태풍의 최적경로 자료로부터 얻어졌다. 이 자료는 1977-2013년(37년)동안 매 6시간 간격으로 관측된 태풍 이름, 위경도 위치, 중심기압, 중심최대풍속의 정보로 구성된다. 태풍은 일반적으로 중심최대풍속을 기준으로 네 등급으로 나뉘어진다: 열대저압부(Tropical Depression, TD, 중심최대풍속 < 17ms-1), 열대폭풍(Tropical Storm, TS, 17 m s-1 중심최대풍속 24 m s-1), 강한 열대폭풍(Severe Tropical Storm, STS, 25 m s-1 중심최대풍속 32 m s-1), 태풍(Typhoon, TY, 중심최대풍속 33 m s-1).
- 이 연구는 최근 37년(2013-1977년)동안 7-9월 평균 북태평양 진동 지수의 변동에 따른 태풍활동의 변화와이 변화를 야기하는 종관환경을 분석하였다. 이의 분석을 위하여 37년의 북태평양 진동 지수 중 가장 높은 지수를 갖는 7개 해 (양의 북태평양 진동 지수 해)와 가장 낮은 지수를 갖는 7개 해 (음의 북태평양 진동 지수 해)를 엘니뇨-남방진동 해를 제외한 뒤 선택되었다. 이후 양의 북태평양 진동 지수 해와 음의 북태평양 진동 지수 해 사이에 평균차를 분석하였다.
- 태풍 자료는 지역특별기상센터-동경태풍센터에서 제공하는 태풍의 최적경로 자료로부터 얻어졌다. 이 자료는 1977-2013년(37년)동안 매 6시간 간격으로 관측된 태풍 이름, 위경도 위치, 중심기압, 중심최대풍속의 정보로 구성된다.
데이터처리
- 두 평균 사이의 유의성 비교는 독립표본 t-검정 (independent two-sample t-test)을 사용하였다. 두 독립 변수의 시계열이 t-분포를 따르고, 표본의 평균이 각각#로 정의될 경우, t-검정의 식은 다음과 같이 표현될 수 있다.
이론/모형
- 다른 정의로 북태평양 지역에서 SLP를 대상으로 경험적 직교 함수 분석의 결과를 사용하였고(Yeh and Kirtman, 2004), 이 결과도 위의 연구들의 결과와 매우 비슷한 결과를 보였다. 본 연구에서도 Wallace and Gutzler (1981) and Wang et al. (2007)의 정의에 따라 아래의 식과 같이 37년 동안 7-9월 평균 NPOI를 구하였다.
성능/효과
- (2007)은 6-9월 동안 북태평양 진동(North Pacific Oscillation, NPO)과 열대 및 아열대 서태평양 및 아열대 대서양에서의 태풍 발생빈도와의 관계를 조사하였다. 결과로서, 그들은 전자와 후자의 태풍 발생 해역에서의 태풍 발생빈도가 각각 북태평양 진동과 양의 상관 및 음의 상관을 나타내며, 두 태풍 발생 해역 사이에 태풍 발생빈도의 변동은 대규모 대기원격 패턴을 통해 이루어짐을 제안하였다. 가장 최근의 연구로서 Choi et al.
- 두 그룹 사이에 이러한 태풍활동의 차를 야기하는 원인을 알아보기 위해 두 그룹 사이에 850 hPa 유선에 대한 차를 분석하였다. 그 결과 열대 및 아열대 서태평양에서는 저기압성 순환 아노말리가, 북서태평양의 중고위도 지역에서는 고가압성 순환 아노말리가 강화되어 있었다. 이 남저북고의 기압계 패턴 아노말리는 Wallace and Gutzler(1981)에서 보여진 양의 북태평양 진동 지수 해에 전형적인 공간분포였다.
- 두 그룹 사이에 850 hPa 기온, 850 hPa 비습, 200-850 hPa 연직 바람 시어, 해수면 온도에 대한 차의 분석에서 30°N 이남의 열대 및 아열대 서태평양 지역의 동쪽은 온난 다습한 대기조건 및 온난 해수면 온도 아노말리와 음의 연직 바람 시어가 강화되었다. 따라서 양(음)의 북태평양 진동 지수 해에 태풍들은 열대 및 아열대 서태평양의 동(서)쪽해역에서 발생할 수 있는 좋은 환경이 형성되어 있음을 알 수 있다.
- 이로 인해 태풍 전향에서도 양의 북태평양 진동 지수 해에 태풍들이 음의 북태평양 진동 지수 해에 태풍들보다 더 동쪽에서 전향하는 경향을 보였다. 따라서 바다로부터 에너지를 얻을 수 있는 시간이 더 길었던 음의 북태평양 진동 지수 해에 태풍 강도가 더 강하였다.
- 반면 음의 북태평양 진동 지수 해에는 중국 남동부 해안을 향해 서쪽으로 확장되어 있었다. 따라서 양의 북태평양 진동 지수 해에 태풍들은 동아 시아 중위도를 향해 북상할 수 있었던 반면, 음의 북태평양 진동 지수 해에 태풍들은 필리핀으로부터 남중국 지역을 향해 서진하는 패턴을 보였던 것이다.
- 한편 30°N의 북쪽 지역에서는 한랭 건조한 대기조건 및 한랭 해수면 온도 아노말리와 양의 연직 바람 시어가 강화되어 있었다. 따라서 양의 북태평양 진동 지수 해에 태풍들이 동아시아 중위도 지역으로 북상하더라도 이러한 환경에 의해 태풍 강도가 약화될 수 있는 환경이 형성되어 있음을 알 수 있었다.
- 반면, 음의 북태평양 진동 지수 해에는 필리핀 먼 동쪽 해상으로부터 동중국해를 지나 전향한 뒤 한국 및 일본을 향해 북진하는 경향이 강하다. 따라서 양의 북태평양 진동 지수 해에는 동아시아 저위도 지역에서, 음의 북태평양 진동 지수 해에는 동아시아 중고위도 지역에서 태풍에 대한 대비를 해야 할 것으로 판단된다.
- 여기서 태풍활동은 태풍 발생빈도, 태풍 이동빈도, 태풍 전향, 태풍강도로 정의된다. 먼저 두 그룹 사이에 태풍 발생빈도 차에서는 전체적으로 양의 북태평양 진동 지수 해에는 태풍들이 열대 및 아열대 서태평양의 동쪽에서, 음의 북태평양 진동 지수 해에는 태풍들이 서쪽에서 발생하는 경향이 강하다 (Fig. 2a). 이는 두 그룹에 대한 평균 발생위치를 살펴봄으로써 확인할 수 있다.
- 반면, 음의 북태평양 진동 지수 해에는 필리핀 동쪽해상에서부터 동중국해를 지나 한국 및 일본을 향해 북상하는 경향을 나타내었다. 이로 인해 태풍 전향에서도 양의 북태평양 진동 지수 해에 태풍들이 음의 북태평양 진동 지수 해에 태풍들보다 더 동쪽에서 전향하는 경향을 보였다. 따라서 바다로부터 에너지를 얻을 수 있는 시간이 더 길었던 음의 북태평양 진동 지수 해에 태풍 강도가 더 강하였다.
- 여기서 태풍 강도는 태풍 중심 최저 기압과 태풍 중심 최대 풍속으로 정의된다. 전체적으로 태풍 강도는 양의 북태평양 진동 지수 해보다 음의 북태평양 진동 지수 해에 더 강해 보인다. 두 그룹에 대한 평균 태풍 중심 최저 기압과 평균 태풍 중심 최대 풍속을 살펴보면 모두 음의 북태평양 진동 지수 해에 태풍 강도가 더 강함을 볼 수 있다.
- 본 연구에서도 두 그룹에 북태평양 고기압의 서쪽으로의 발달 정도와 태풍 진로가 일치함을 볼 수 있다. 즉, 서쪽으로 좀 더 확장된 음의 북태평양 진동 지수 해에 태풍들이 필리핀으로부터 중국 남부지역을 향해 서쪽으로 이동할 수 있는 반면, 북태평양 고기압이 좀 더 북동쪽에 위치한 양의 북태평양 진동 지수 해에는 동아시아 중위도를 향해 북상할 수 있었다. 또한 양의 북태평양 진동 지수 해에 북태평양 고기압이 음의 북태평양 진동 지수 해에 그것보다 좀 더 북동쪽에 위치해 있기 때문에 태풍 전향 위치에서는 양의 북태평양 진동 지수 해에 태풍 전향이 좀 더 북동쪽에서 이루어 졌음을 알 수 있다.
후속연구
- 이 연구는 태풍이 가장 많이 발생하는 계절인 7-9월에 북태평양 진동 지수의 변동에 따른 태풍활동의 변화와 이 변화를 야기하는 종관환경을 분석하였다. 차후 연구에서는 여름철 북태평양 진동 지수가 같은 계절에 태풍 활동의 변동을 예측하는 통계모델의 예측인자로서 활용 가능한지 알아볼 것이다.
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