[논문]최대 강도 태풍의 북상 경향에 대한 종관분석

최기선; 박기준; 김정윤; 김백조

doi:10.5467/jkess.2015.36.2.171

[국내논문] 최대 강도 태풍의 북상 경향에 대한 종관분석
Synoptic Analysis on the Trend of Northward Movement of Tropical Cyclone with Maximum Intensity 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.36 no.2, 2015년, pp.171 - 180

최기선 (국립기상연구소 정책연구과) , 박기준 (국립기상연구소 정책연구과) , 김정윤 (국립기상연구소 정책연구과) , 김백조 (국립기상연구소 정책연구과)

초록
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태풍 발생빈도에서 1999-2013년 동안의 태풍 발생빈도는 1977-1998년 동안의 태풍보다 열대 및 아열대 서태평양의 북서해역에서 더 많이 발생하는 경향이 확인되었다. 또 1977-1998년 동안의 태풍은 주로 필리핀 동쪽 먼 해상에서 필리핀 및 남중국해를 지나 인도차이나 반도를 향해 서쪽으로 이동하거나 필리핀 동쪽 먼 해상에서 일본 동쪽 먼 해상으로 북상하는 경향을 보였다. 반면에 1999-2013년 동안에 태풍들은 주로 동아시아 중위도 지역으로 북상하는 패턴을 나타내었다. 따라서 1999-2013년 동안의 태풍들이 1977-1998년 동안의 태풍들보다 훨씬 고위도로 이동하는 경향이 있으며, 결국 후자의 기간보다 전자의 기간에 태풍 최대강도가 고위도에서 나타날 가능성이 높음을 알 수 있었다. 두 기간 사이에 500 hPa 유선에 대한 차에서 $30-50^{\circ}N$에서는 고기압성 순환 아노말리가 강화되어 있는 반면 남중국해의 북쪽에는 몬순 기압골 아노말리가 위치해 있으며, 이 몬순 기압골 아노말리는 $145^{\circ}E$까지 동쪽으로 확장되어 있었다. 이고기압성 순환 아노말리와 몬순 기압골 아노말리에 의해 동아시아 중위도 지역은 남동풍 아노말리의 영향을 받고 있으며, 이 남동풍 아노말리는 태풍들을 동아시아 중위도 지역으로 향하게 하는 지향류 아노말리의 역할을 하게 되어 1999-2013년 동안의 태풍들이 1977-1998년 동안의 태풍들보다 최대 강도의 위도가 증가할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Regarding the tropical cyclone (TC) genesis frequency, TCs between 1999 and 2013 were generated more frequently in the northwest waters of the tropical- and subtropical western North Pacific than TCs between 1977 and 1998. TCs over the period from 1977-1998 showed a northward track trend generated mostly from the distant sea in east of the Philippines via the mainland of the Philippines and the South China Sea to the west toward Indochina or from the distant sea in east of the Philippines to the distance sea in east of Japan. TCS over the period from 1999-2013 showed a northward shift pattern to the mid-latitude region mostly in East Asia. Therefore, TCs over the period from 1999-2013 tended to move to much higher latitudes than TCs over the period from 1977-1998, which also resulted in the high possibility of maximum TC intensity occurred in higher latitudes during the former period than the latter period. In the difference of 500 hPa streamline between two periods, the anomalous anticyclonic circulations were strengthened in $30-50^{\circ}N$ whereas the anomalous monsoon trough was placed in north of the South China Sea, which was extended to the east up to $145^{\circ}E$. The mid-latitude in East Asia is affected by the anomalous southeasterlies due to the above anomalous anticyclonic circulations and anomalous monsoon trough. The anomalous southeasterlies play a role in anomalous steering flows that directed TCs to the mid-latitude regions in East Asia, which made the latitudes of the maximum intensities in TCs over the period from 1999 - 2013 further to the north than those in TCs over the period from 1977-1998.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

하지만 이들 연구에서는 최근 태풍 최대 강도의 북상 경향에 대한 종관환경장의 분석이 분명하게 제시되지 않았다. 그래서 이 연구에서는 최근 태풍 최대강도 위치의 북상 경향을 파악하고, 이의 원인이 되는 종관환경장의 변화를 분석해 보고자 한다.
이 연구는 최근에 태풍 최대강도의 위도가 증가한 배경을 알아보기 위해 두 기간 사이에 종관환경에 대한 차를 분석하였다. 먼저 두 기간 사이에 500 hPa 유선에 대한 차에서 30-50^o N에서는 고기압성 순환 아노말리가 강화되어 있는 반면 남중국해의 북쪽 해역에서는 몬순 기압골 아노말리가 위치해 있으며 이 몬순 기압골 아노말리는 145o E까지 동쪽으로 확장되어 있다(Fig.
이 연구는 단순히 최근의 태풍 최대강도의 위도가 좀 더 증가할 수 있는 배경장을 분석하였다. 차후 연구에서는 지역기후모델을 이용하여 이를 증명할 수 있는 연구가 추가될 것이다.

가설 설정

3, bur for (a) outgoing longwave radiation (OLR) and (b) 600 hPa relative humidity. In (b), contour interval is 1% and shaded areas are significant at the 95% confidence level.

제안 방법

이 연구에서 태풍 이동빈도를 계산하기 위해서 지역특별기상센터-동경 태풍센터의 최적경로자료에서 제시하는 각 태풍은 5o ×5o 격자내에 위치시킨 후 계산되었으며, 태풍이 같은 격자내에 여러 번 이동하여도 한번 이동한 것으로 간주하였다.
태풍은 일반적으로 중심 최대풍속을 기준으로 네 등급으로 나뉘어진다: 열대 저압부(Tropical Depression, 중심최대풍속 <17 m s⁻¹), 열대폭풍(Tropical Storm, 17 m s⁻¹≤중심최대풍속≤24 m s⁻¹), 격렬한 열대폭풍(Severe Tropical Storm, 25 m s⁻¹≤중심최대풍 속≤32 m s⁻¹), 태풍(Typhoon, 중심최대풍속≥33 m s⁻¹). 위의 네 등급에 더하여 이 연구에서는 태풍으로부터 변형된 온대저기압(extratropical cyclone)도 분석에 포함시켰다. 이는 이러한 온대 저기압도 동아시아 중위도 지역에서 많은 재산과 인명피해를 입히기 때문이다.
전체적으로 위도는 증가하는 추세를 나타내며(두꺼운 대시 선), 뚜렷한 경년 변동 및 십년간 변동을 나타내고 있다. 따라서 이 시계열에서 기후레짐이동이 존재하는지를 알아보기 위해 이 시계열에 대해 통계적 시점변화 분석을 수행하였다. 그 결과 t-값이 1999년까지는 일정한 추세를 유지하다가 그 이후 증가하는 추세를 나타낸다(푸른 점선).
여기서 두 기간 사이에 위도차는 95% 신뢰수준에서 유의하다. 이후 분석에서는 최근에 최대강도의 위도가 증가한 배경을 알아보기 위해 1999-2013년 동안의 평균과 1977-1998년동안의 평균 사이의 차가 분석되었다.
이 연구는 먼저 두 기간 사이에 태풍활동의 차를 살펴보았다(Fig. 2). 이 연구에서 태풍활동은 태풍 발생빈도와 태풍 이동빈도를 의미한다.
또한 이 연구는 200 hPa 발산에 대한 두 기간 사이에 차를 분석하였다(Fig. 6a). 20o N 이남에는 음의 아노말리가 강화되어 있는 반면, 20-30^oN (타이완으로부터 일본 남쪽 해역)에는 양의 아노말리가 강화되어 있다.
200-850 hPa 연직바람시어 역시 태풍발생 및 태풍 강도에 영향을 줄 수 있다. 따라서 이 연구는 두 기간 사이에 200-850 hPa 연직바람시어에 대한 차를 분석하였다(Fig. 6b). 아열대 서태평양의 동쪽해역을 제외하고 분석영역 대부분의 지역에서 음의 아노말리를 나타낸다.
해수면 온도 역시 태풍발생 및 태풍강도에 영향을 줄 수 있는 한 요소이다. 따라서 이 연구는 두 기간 사이에 해수면 온도에 대한 차를 분석하였다(Fig. 7). 열대 서태평양의 동쪽해상을 제외한 분석영역의 모든 해역에서 온난 아노말리를 나타낸다.
이 연구는 태풍들이 최대강도를 나타낼 때의 위도를 구한 후 매년 평균한 시계열에 대해 통계적 시점 변화 분석을 적용한 후, 1999년 이후로부터 태풍 최대강도의 위도가 증가함을 분석하였다. 이후 이의 원인이 되는 배경을 살펴보기 위해 1999-2013년 동안의 평균과 1977-1998년 동안의 평균 사이의 차를 분석하였다.
이 연구는 태풍들이 최대강도를 나타낼 때의 위도를 구한 후 매년 평균한 시계열에 대해 통계적 시점 변화 분석을 적용한 후, 1999년 이후로부터 태풍 최대강도의 위도가 증가함을 분석하였다. 이후 이의 원인이 되는 배경을 살펴보기 위해 1999-2013년 동안의 평균과 1977-1998년 동안의 평균 사이의 차를 분석하였다.

대상 데이터

태풍자료는 지역특별기상센터-동경 태풍센터(Regional Specialized Meteorological Center (RSMC)-Tokyo Typhoon Center)에서 제공하는 태풍의 최적경로(besttrack) 자료로부터 획득되었다. 이 자료는 1977-2013년(37년)동안 매 6시간 간격으로 관측된 태풍 이름, 위경도 위치, 중심기압, 중심 최대풍속의 정보로 구성된다.
태풍자료는 지역특별기상센터-동경 태풍센터(Regional Specialized Meteorological Center (RSMC)-Tokyo Typhoon Center)에서 제공하는 태풍의 최적경로(besttrack) 자료로부터 획득되었다. 이 자료는 1977-2013년(37년)동안 매 6시간 간격으로 관측된 태풍 이름, 위경도 위치, 중심기압, 중심 최대풍속의 정보로 구성된다. 태풍은 일반적으로 중심 최대풍속을 기준으로 네 등급으로 나뉘어진다: 열대 저압부(Tropical Depression, 중심최대풍속 <17 m s⁻¹), 열대폭풍(Tropical Storm, 17 m s⁻¹≤중심최대풍속≤24 m s⁻¹), 격렬한 열대폭풍(Severe Tropical Storm, 25 m s⁻¹≤중심최대풍 속≤32 m s⁻¹), 태풍(Typhoon, 중심최대풍속≥33 m s⁻¹).
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.
역시, NOAA 위성 시리즈로부터 산출된 외향장파복사 자료가 사용되었다. 이 자료는 기후진단센터 (Climate Diagnosis Center, CDC)에서 제공하며, 1974년 6월부터 사용가능하다.
역시, NOAA 위성 시리즈로부터 산출된 외향장파복사 자료가 사용되었다. 이 자료는 기후진단센터 (Climate Diagnosis Center, CDC)에서 제공하며, 1974년 6월부터 사용가능하다. 그러나 1978년 3월부터 12월의 기간 동안 미싱기간이 존재하며, 외향장파복사자료에 대한 좀 더 자세한 사항은 CDC 웹사이트(http://www.

데이터처리

두 평균 사이의 유의성 비교는 독립표본 t-검정 (independent two-sample t-test)을 사용하였다. 두 독립변수의 시계열이 t-분포를 따르고, 표본의 평균이 각각 #로 정의될 경우, t-검정의 식은 다음과 같이 표현될 수 있다.

이론/모형

본 연구에서 주어진 시계열에 대해 통계적 시점변화 분석(statistical change-point analysis)이 적용되었다. 이 분석 방법을 적용하게 되면 t값이 산출되는데 t의 절대값이 가장 큰 해에 기후레짐이동이 존재한다는 것을 의미한다.

성능/효과

태풍의 중심최대풍속은 시속 379 km로나타났으며, 이는 한국을 강타했던 가장 최악의 태풍이었던 ‘매미’의 1.5배였고, 미국의 ‘카트리나’ 보다도 더 큰 슈퍼태풍으로 분석되었다.
이 남동풍 아노말리는 태풍들을 동아시아 중위도 지역으로 향하게 하는 지향류 아노말리의 역할을 하게 된다. 이로 인해 앞서 분석하였던 것처럼 1999-2013년 동안의 태풍들이 1977-1998년 동안의 태풍들보다 동아시아 중위도 지역에 영향을 주는 빈도가 높을 수밖에 없는 기압계 아노말리가 형성되어 있으며 따라서 전자의 기간에 태풍 최대강도의 위도가 증가할 수 있었던 것이다.
먼저 태풍 이동빈도에서 1999-2013년 동안의 태풍들은 1977-1998년 동안의 태풍들보다 열대 및 아열대 북서태평양의 북서해역에서 많이 발생하는 경향을 보였다. 따라서 최근에는 태풍 최대강도의 위도가 증가하였을 뿐만 아니라 태풍 발생위치의 위도도 증가하였음을 알 수 있었다.
반면 1999-2013년 동안에 태풍들은 주로 동아시아 중위도 지역으로 북상하는 패턴을 나타내었다. 따라서 1999-2013년 동안의 태풍들이 1977-1998년 동안의 태풍들보다 훨씬 고위도로 이동하는 경향이 강했으며, 결국 후자의 기간보다 전자의 기간에 태풍 최대강도가 고위도에서 나타날 가능성이 높음을 알 수 있었다.
또한 두 기간 사이에 850 hPa 기온에 대한 차의 분석결과에서는 분석영역의 대부분에서 온난 아노말리를 나타내었으며, 850 hPa 상대와도에서는 열대지역이 아닌 20-30^oN에 양의 아노말리가 강화됨으로써 1999-2013년 동안에 태풍 최대강도의 위도가 증가할 수 있었다.
두 기간 사이에 200 hPa 발산에 대한 차에서는 타이완 부근 지역으로부터 일본 남쪽해상까지 양의 아노말리가 강화되었으며, 이는 이 위도대에서 상승기류의 아노말리가 형성되어 있음을 의미했다. 이러한 결과는 1999-2013년 동안의 태풍들이 좀 더 고위도에서 발생할 수 있을 뿐만 아니라 최근의 태풍 최대 강도의 위도가 좀 더 증가할 수 있는 한 배경이 될 수 있음을 알 수 있었다.
또한 두 기간 사이에 200-850 hPa 연직바람시어에 대한 차의 분석에서는 분석영역 대부분에서 음의 아노말리를 나타내었으며, 해수면 온도에 대한 차의 분석에서도 동아시아 중위도 해역에서 가장 높은 온난아노말리를 보여 최근의 태풍 최대강도의 위도가 좀 더 증가할 수 있는 한 원이 될 수 있음을 알 수 있었다.

후속연구

이 연구는 단순히 최근의 태풍 최대강도의 위도가 좀 더 증가할 수 있는 배경장을 분석하였다. 차후 연구에서는 지역기후모델을 이용하여 이를 증명할 수 있는 연구가 추가될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	태풍 강도의 변화에 대해 많은 연구가 수행되는 이유는 무엇인가?	그 중 상당수의 태풍들이 한국을 포함하여 북서태평양에 인접해 있는 여러 동아시아 국가에 상륙하여 천문학적 수치의 경제적 피해와 인명피해를 발생시킨다. 특히, 태풍강도는 피해규모와 양의 상관관계를 가지기 때문에 지난 수년간 북서태평양 태풍 강도의 변화에 대해 많은 연구들이 수행되었다. Emanual (2005)을 포함한 몇몇 연구에서는 최근 북서태평양에서 해수면 온도가 상승 함에 따라 태풍 강도 역시 강화되고 있다는 결과를 보여주었다.
	슈퍼태풍 하이옌의 중심최대풍속은 몇 km였는가?	특히, 2013년 11월 8일 슈퍼태풍 ‘하이옌’이 필리핀 중부 Leyte주를 강타했는데 관측사상 가장 큰 태풍이었다. 태풍의 중심최대풍속은 시속 379 km로나타났으며, 이는 한국을 강타했던 가장 최악의 태풍이었던 ‘매미’의 1.5배였고, 미국의 ‘카트리나’ 보다도 더 큰 슈퍼태풍으로 분석되었다.
	하이옌은 필리핀에 어떤 피해를 끼쳤는가?	‘하이옌’은 강한 바람과 6 m 높이의 해일이 필리핀 중부를 휩쓸어 큰 인명 및 재산피해를 야기하였다. 현재까지 확실하지 않지만 이 태풍으로 약 5천명 이상이 사망 및 실종했으며, 약 400만명 이상의 이재민들이 단전, 단수와 식량부족으로 고통을 겪었다. 특히 Tacloban city는 95%가 완전히 파괴되었으며 거대한 쓰레기장으로 변 했다(Yang and Yi, 2013; NOAA, 2013).

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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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