보고서 정보
주관연구기관 |
부산대학교 산학협력단 Busan National University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-05 |
과제시작연도 |
2013 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
과제관리전문기관 |
한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 |
TRKO201500003936 |
과제고유번호 |
1711004460 |
사업명 |
중견연구자지원 |
DB 구축일자 |
2015-05-23
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키워드 |
강수 변동성.적운 모수화.지구 온난화.원격 상관.접합 모델.심층 대류.층운형 강수.기후 변화.기후 예측성.Precipitation variability.Cumulus parameterization.Global warming.Teleconnection.Coupled climate model.Organized deep convection.Stratiform precipitation.Climate change.Climate predictability.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201500003936 |
초록
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연구의 목적 및 내용
• 열대의 조직화된 (organized) 구름대에서 천층 및 심층 대류 (shallow and deep convection)그리고 층운형 가열 및 강수 (stratiform heating or precipitation) 과정의 4차원적 구조를 재분석 자료와 여러 위성에서 관측한 역학적, 열역학적 변수를 사용하여 파악하고 발생 및 전파 메커니즘을 규명한다. 또한 지구 온난화에 따른 열대 총 강수 및 강수 유형의 변동성을 파악한다.
• 지구 온난화에 따른 열대 강수의 변동에 의한 열대 및 중위도 대기
연구의 목적 및 내용
• 열대의 조직화된 (organized) 구름대에서 천층 및 심층 대류 (shallow and deep convection)그리고 층운형 가열 및 강수 (stratiform heating or precipitation) 과정의 4차원적 구조를 재분석 자료와 여러 위성에서 관측한 역학적, 열역학적 변수를 사용하여 파악하고 발생 및 전파 메커니즘을 규명한다. 또한 지구 온난화에 따른 열대 총 강수 및 강수 유형의 변동성을 파악한다.
• 지구 온난화에 따른 열대 강수의 변동에 의한 열대 및 중위도 대기 대순환 및 원격상관(teleconnection)의 변동성을 분석한다.
• 기후 모델의 천층 및 심층 적운 대류 모수화 (convection parameterization) 방법을 개선 또는 개발한다.
• 향상된 대류 모수화 기법을 사용하여 신뢰성 있는 미래 기후의 장기간 시뮬레이션 정보를 산출하고 미래 기후를 분석한다.
연구결과
• TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) 위성관측자료를 이용하여 열대의 전체 강수량중에 층운형 강수가 차지하는 비율을 살펴보면, 평균적으로 겨울철에 62%, 여름철에 55% 정도의 많은 부분을 차지한다. 또한, 대기-해양 접합 모델 (NCAR CCSM4, CESM, NCEP CFS 모델)을 이용한 민감도 실험을 통하여 대류 가열항 (convective heating)과 층운형 가열항(stratiform heating), 850-hPa 동서바람, 강수율, -상향장파복사(-OLR), 지표 잠열속, 하강 태상복사속, 지표 온도, 하층수분수렴 등 일련의 열대의 구름 및 강수 형성의 메커니즘을 규명했다.
• 주변공기와의 유입율(Entrainment rate)을 절반으로 수정하여 개선된 Relaxed Arakawa-Schubert(RAS) 대류 모수화 스킴을 개발하였다. 이러한 스킴을 적용한 NCEP CFS 모델에서 관측자료와 비슷한 열대파동(MJO) 모의성능(강도, 전파속도 등)을 보였으며, 통계적 지역상세화 기법 및 선형 회귀법을 사용한 동아시아 기후예측에서도 매우 향상된 결과를 보였다.
• WCRP (World Climate Research Programme)의 CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project phase 5) Historical과 RCP(Representative Concentration Pathways) 6.0 시나리오 자료를 이용한 동아시아 지역(일본 Baiu전선 지역, 한반도 북쪽)의 강수 강도는 현재에 비해 미래에 10~15% 증가하며, 하층 습도도 주요 동아시아 강수밴드를 따라 20~30% 정도 증가하였다.
• 열대파동(MJO)에 대한 우수한 모의 성능을 나타내는 CNRM-CM5 모델을 이용한 미래 MJO의 강도는 2배 이상 증가하며, 또한, MJO의 주기도 빨라진다. MSE(Moist Static Energy) budget 분석을 통해, 미래의 MJO는 수평이류항에 의한 의존도가 높아진다.
연구결과의 활용계획
• 대기 모델 또는 접합 기후 모델의 가장 핵심이 되는 부분인 대류 모수화 방법에 대한 전반적인 개선 또는 개발을 통하여 현재 지구 기후를 모사하는데 더욱 더 신뢰성을 확보하여 열대의기후 변동성의 메커니즘에 대한 더 정확한 정보를 산출할 수 있다.
• 이 연구는 국제적인 관측 협동 프로젝트인 YOTC (Year of Tropical Convection) 및 CINDY2011 (Cooperative Indian Ocean Experiment on Intraseasonal Variability in Year 2011) 의 활동에 참여하는 것으로서, 다양한 관측자료와 모델링 등의 수준 높은 연구를 통하여 열대 강수 과정의 발생과 발달을 이해하는 과학적인 진보를 꽤하는데 일조함으로써 한국의 지위를 향상시킬 수 있는 좋은 기회가 될 것이다.
• IPCC 미래 기후 시나리오에 따른 기후 변동성을 더욱 더 높은 신뢰성으로 제시할 수 있어 기후 변화 적응 및 대응에 필요한 모든 산업 분야 및 인간 활동 영역에 보다 정확한 기반 정보를 제공할 수 있으므로 그 파급 효과는 상당할 것으로 기대된다.
Abstract
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Purpose&contents
• This study aims to investigate the four-dimensional structures and initiation and maintenance mechanisms of the organized convection and associated large-scale cloud and precipitation processes in the tropics using the dynamic and thermodynamics variables from a series of satel
Purpose&contents
• This study aims to investigate the four-dimensional structures and initiation and maintenance mechanisms of the organized convection and associated large-scale cloud and precipitation processes in the tropics using the dynamic and thermodynamics variables from a series of satellite observations and reanalyses data. The detailed effects of shallow convection, deep convection, stratiform heating are explored. In addition,the impacts of climate change on the tropical precipitation and its type are studied.
• The variation of teleconnection incurred by the global warming and changes of tropical precipitation is investigated.
• This study is intended to improve and develop shallow and deep convection parameterization schemes in general circulation model and coupled model.
Result
• The stratiform rain fraction over tropics using Tropical Rainfall Measuring Mission(TRMM) Precipitation Rader data for the 11-yr period from 1998 to 2008. Composite analysis shows that the MJO/ISO produces larger stratiform rain rate than convective rain rate for nearly all phases (62% in winter, 55% in summer). Also, this work examined a series of mechanisms of tropical convection and precipitation processes (convective and stratiform heating, 850hPa zonal wind, precipitation, OLR, latent heat,low-level mosture convergence, etc) through atmosphere-ocean coupled model.
• Modified Relaxed Arakawa-Schubert (RAS) convection scheme with the halved entrainment rate is developed in this work. Power and propagaton (or speed) are comparable to observations, in NCEP(National centers for Environmental Prediction)CFS (Climate Forecast System) model adapted modified RAS scheme. In addition, climate predictability over the East Asia region shows more improved skill using the linear regression approach and statistical-regional specialization.
• Future projection for the 21-yr period from 2079 to 2099 over East Asia using the historical and Representative Concentration Pathway 6.0 (RCP 6.0) experiments of the fifth phase of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) are presented in this study. The precipitation intensity strengthens by 10%-15%. Because of a warmer climate in the future, the lower-level specific humidity increases over the entire East Asian Summer Monsoon (EASM) region. Along the major EASM rainband, it increases by ~20%-30%. The difference field between the future and present climate exhibits a prominent increase in precipitation, mainly over the Baiu frontal region and the region north of the Korean Peninsula.
Expected Contribution
• Owing to the improvement of the tropical deep convection and precipitation processes (which are key parameters) in climate model, more reliable simulation and forecast of global climatic variability can be possible.
• This study will enhance the current and future status of Korea by participating in the world cooperative program, named as YOTC (Year of Tropical Convection) and CINDY2011 (Cooperative Indian Ocean Experiment on Intraseasonal Variability in Year 2011). A higher level of research and the advance of scientific understanding are expected.
• By providing more reliable simulation of future climate, all industrial areas and human activity will benefit. Based on more accurate weather and climate change information,the better adaptation strategy for climate change is possible, which can alleviate the societal and economical costs in the future.
목차 Contents
- 핵심연구사업 최종보고서(평가용) ... 1
- 목차 ... 3
- 연구계획 요약문 ... 4
- 연구결과 요약문 ... 5
- 한글요약문 ... 5
- SUMMARY ... 6
- 연구내용 및 결과 ... 7
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 11
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 14
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 71
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 75
- 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 77
- 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 80
- 8. 참고문헌 ... 82
- 9. 연구성과 ... 86
- 10. 기타사항 ... 87
- 끝페이지 ... 102
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