관측자료 분석과 지역기후 모델링을 통한 최근 서태평양 지역 해양-대기 상호작용 변화 연구

Abstract

본 연구는 서태평양 지역의 해양-대기 상호작용 변화를 알아보기 위해 남중국해와 warm pool 지역에서의 해양과 대기변수들을 분석하였다. 남중국해는 1979년부터 2011년까지 여름철 기간을 분석하였다. 남중국해의 여름철 표층수온과 강수량과의 관계가 1990년대 후반에 음의 상관관계에서 양의 상관관계로 변화하였음을 알았다. 또한 표층수온과 다른 대기변수들과의 동시상관성을 1990년대 후반을 기점으로 전반기와 후반기로 나누어 살펴보았을 때 전반기에는 남중국해의 해양-대기 상호작용의 관계가 대기에 의해 주도됨을 알 수 있었지만, 후반기에는 표층수온과 해양에서 대기로의 잠열속의 영향으로 변화하였음을 알 수 있었다. 그 외에 지연 상관성을 통한 분석에서도 마찬가지로 전반기에는 대기의 지속적인 영향이 해양의 상태를 바꾸는 상관성을 보였지만, 후반기에는 해양의 표층수온의 증가가 2달 후의 강수량의 증가를 가져오는 관계로 변화한 것을 확인할 수 있었다. 이러한 남중국해의 해양-대기 상호작용의 변화는 한반도 지역을 포함하는 동아시아지역과의 관계에서도 발생하였다. 남중국해의 표층수온과 동아시아지역의 강수량과의 동시상관성은 전반기에 비하여 후반기에 증가하였다. 이는 남중국해의 표층수온의 증가가 남북방향의 대기순환을 통하여 동아시아 지역의 강수량 변동성을 변화시켰다고 볼 수 있다. 남중국해에서 발생한 여름철의 해양-대기 상호작용의 변화는 표층수온의 관측자료가 경계조건으로 처방된 Global/Regional Integrated Model system (GRIMs) regional model program (RMP)을 이용하여 강수모의성능을 통해 확인하였다. 그결과 대기의 강제력이 강한 전반기에 비하여 표층수온의 강제력이 강한 후반기의 모델의 강수모의성능이 크게 향상된 것을 알 수 있었다. 이것은 관측에서 나타난 해양-대기 상호작용의 변화의 결과와 일치하는 것으로 볼 수 있으며, 표층수온이 경계조건으로 처방된 대기 순환모델에서 해양-대기 상호작용의 역할이 모델수행능력에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 서태평양 warm pool 지역에서의 해양-대기 상호작용의 변화는 1984년부터 2006년 겨울철을 기준으로 분석하였다. 1990년대 중반 이후로 표층수온, 표층풍속, 절대습도와 잠열속의 양이 크게 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 1990년대 중반이후로 표층수온과 잠열속과의 상관성이 변화하였다. 1990년대 중반 이전에는 양의 상관성에서 이후에는 표층수온이 증가함에 따라 해양에서 대기로의 잠열속이 증가하는 음의 상관성을 갖는다. 따라서 1990년대 중반 이후의 해양과 대기의 상호작용을 살펴보면, 표층수온의 증가에 따른 잠열속의 증가는 해양에서 대기로의 증발량의 증가를 의미하며, 해양 표층에서 발생하는 증발량의 증가는 대기 중의 수증기량을 의미하는 절대습도를 증가시킨다. 이러한 수증기량은 대기에서 해양으로 들어가는 장파복사의 양을 증가시키며, 증가된 장파복사의 양은 표층수온을 증가시키는 관계를 가져, 표층수온의 증가, 잠열속의 증가, 수증기량증가, 장파복사량의 증가 그리고 다시 표층수온의 증가를 가져오는 양의 피드백을 나타냄을 알 수 있다.