한국기상학회지 39, 5, 2003, p. 575-586 한반도주변의하계강수량의경년변동과이에연관된동아시아순환의특성 하경자 박성규 김기영 부산대학교대기과학과 (2003 년 6 월 17 일접수 ; 2003 년 10 월 14 일승인 ) Interannual Variability in Summer Precipitation around the Korean Peninsula and Its Associated East Asian Summer Circulation Kyung-Ja Ha, Sung-Kyu Park and Ki-Young Kim Dept. Atmospheric Sciences, Pusan National University (Manuscript received 17 June 2003; accepted 14 October 2003) Abstract To understand rainy season characteristics in Korea, CMAP(Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation) Rain Index was made with area- and period-averaged precipitation around Korea. Strong versus weak rainy season years were defined as years of which precipitation anomaly is over than +_0.5σ. Domain and period of influence for rainy season were selected around Korean peninsula (31.25-41.25 N, 123.75-131.25 E) and the season from late June to late July using CMAP precipitation data during 1979-2001. In 200hPa wind field, strong westerly jet is extended to the Japan Sea in strong rainy season years. In strong rainy season years, strong upper-level wind speed divergence near Korean peninsula located at the entrance of mid-latitude jet core may lead to develop low pressure in the lower layer. At the same time, v-component wind is rapidly changed from negative to positive over Korean peninsula and then cyclonic flow occurs. In the case of 850 hpa wind, composite difference between strong and weak rainy season years is dominant throughout the South Sea of Korea and South Japan with monsoon southwesterly. Southwesterly extended from the Bay of Bengal and southeasterly from the west marginal edge of North Pacific High are merged over the South Sea of Korea. The strong and weak rainy season indices developed by interannual variability of rainy season rainfall are not well correlated with the dynamical monsoon index such as MHI(Monsoon Hadley Index) and RM(Regional Monsoon)2. There are some distinguished characteristics in strong and weak rainy season years, respectively. Weak rainy season is well correlated with weak North Pacific High in SLP (Sea Level Pressure) and 500hPa geopotential height, and with weak wind speed in lower level and upper level jets. Strong rainy season is well correlated with strong migratory high to the north of Korean peninsula in SLP. The association of strong Changma with the migrating high may be due that strong Changma year is forced by the synoptic system during late time of Changma season. Key words: CMAP Rain Index, Changma index, strong rainy season and weak rainy season 1. 서론 우리나라의기상및계절기후는몬순의영향을크게받고있어여름철강수, 겨울철몬순기 Corresponding Author: Kyung-Ja Ha, Dept. Atmospheric Sciences, Pusan National University, Pusan 609-735, Korea Phone : +82-51-510-2177, Fax : +82-51-515-1689 E-mail : kjha@pusan.ac.kr 상에대한예보문제는가장중요한중 장기예측과제중의하나이다. 여름철한반도강수와장마특성에대한많은연구가수행되어왔다. 윤원태등 (2001) 은 1998년여름을사례로우리나라주변의여름강수의강약은북태평양고기압에크게영향을받으며특히장마후기의강수량에엘니뇨와적도파동활동은크게영향을미칠수있다고하였다. Park and Schubert(1997) 는동아시아에비가적었던 1994년여름을사례로대규
576 한반도주변의하계강수량의경년변동과이에연관된동아시아순환의특성 모순환을분석하였고동아시아몬순의이례적인전개에대한메카니즘을제안하였다. 박순웅등 (1988) 은 1985년장마기간에동부아시아지역의대기순환의시간적변화를연구하였는데한반도의장마기간은태평양상에위치한아열대고기압이북쪽으로이동하고, 이와동시에티벳고원에서강화되는고기압이동쪽으로그세력을확장하여한반도에영향을미치는시기와일치하여나타났다고하였다. 전영신 박순웅 (1990) 은한반도에서장마기간에강수가적었던 1982년을과우장마해로분류하여 1985년다우장마해 ( 박순웅등, 1988) 의분석결과와비교하였다. 그들은과우장마해에아열대고기압의세력이상대적으로약해지고한반도대류권하층의수증기량도적었을뿐만아니라인도몬순과관련되어나타나는티벳고원남쪽하층습윤대의영향을적게받는다고하였다. 한편, Kang et al.(1999) 은 EOF 분석을통해아시아여름몬순의계절전개를적절하게묘사하였고 3번째모드가한반도장마와관련되어있음을밝혔다. Oh et al.(2000) 은장마의시작과종료모두에서한반도와일본남부에 500 hpa 지위고도가급증하고또한중-고위도 (55-75 N) 에서의지위고도가장마시작며칠전에증가함을밝혔다. 그들은이러한결과로한반도와일본남부에서의아열대고기압의북쪽이동이중-고위도에서의대기순환에영향을받는다고하였다. Lu(2002) 는이른장마종료시에동아시아상공의상층제트의약화와북상이일어나고시베리아의지표기온의양의아노말리가늦은장마종료를야기한다고하였다. 박순웅등 (1989) 은장마전선상에서호우가발생할때의종관기상장의변화를살펴보았는데, 티벳고원북쪽에위치한한랭소용돌이가티벳고원동쪽하층수렴대를따라남동쪽으로이동하여만주지방에이르게되었을때장마전선이활성화되어호우가발생하였음을밝혔다. 한편, 상층제트기류와관련되어나타난 2 차순환의상승운동이한반도부근의하층습윤한공기를상승시킬수있게되어강한대류현상을일으킬수있었다고하였다. 정순갑 김성삼 (1983) 은장마전선에서의평균동서류는경압불안정하고장마전선을따라나타나는요란은세개의 상이한파장 (1000 km, 2500 km, 4000 km) 을가지며이는 Baiu front 에서관측된요란 (Yoshizumi, 1977, 1978) 의규모와일치한다고하였다. 또한, 그들은장마시집중호우와많은연관이있는 1000 km의중간규모요란 (Matsumoto et al., 1970) 은하층제트와밀접한관계를가지며경압적으로가장불안정함을밝혔다. 한편, Huang et al.(1997) 은동아시아하계몬순의연구에있어서진척과문제점및동아시아하계몬순이전구기후에미치는영향을재검토하였다. 이와같이여름철한반도강수와몬순에대한이해에있어많은연구자들이밝혀낸기존결과는북태평양고기압, 상층티벳고기압, 상층의제트, 그리고저층제트와불안정의역할에대한연구등으로크게분류된다. 그러나몬순이나한반도여름강수는예년에비하여강하거나약하게발달하는경향이뚜렷하며, 이러한여름철강수의경년변동에관한연구는김성삼등 (1983) 등에의해다루어졌지만많은경우몇해의사례를중심으로이루어져서이에대한예측의문제에대해서는아직도연구해야될문제가산적해있다고본다. 현재몬순과장마예측의능력의재고를위해서는객관적인종관적정의가있어야하며, 경년변동을초래하는시스템이가져야할주요체계를밝혀야한다. 이는몬순및장마물리과정을모사하고외부적강제에대한피드백과정을정확히모사하는역학적예측문제를위하여선행되어야될주요과제라고본다. 따라서본연구에서는한반도하계강수량의경년변동과연관이있는동아시아순환의특성을규명하고그러한경년변동을설명하는지수를개발하고자한다. 장마전선은근본적으로기단배치의모사와더불어예측이가능하며한대기단및적도기단, 한대전선및한랭전선의형성및진행에대한감시및예측은연구내용의근간을이룬다. 이문제는 ITCZ(Intertropical Convergence Zone), STCZ(Subtropical Convergence Zone) 의발달과무관하지않으므로문제해결을위하여장마를종관장으로부터정의해야한다. 본연구에서는기간과영역으로정의된한반도여름철우기에의하여다우해와과우해로구분하여각해의합성
한국기상학회지 39, 5, 2003 하경자 박성규 김기영 577 도분석을수행하였다. 그리고합성도분석을통해다우해와과우해를초래하는해의종관적특성의차이를찾아우기강수의경년변동을초래하는동아시아몬순시스템의과정을규명하고자하였다. 2. 자료및분석방법이연구에서는지역편중성이있는지점별강수를사용하는대신기후학적격자강수자료인 2.5 2.5 격자점의 CMAP(Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation) 강수의 5일평균자료 (pentad) 를사용하였다. CMAP 강수자료에대한보다상세한설명은 Xie and Arkin (1997) 에의해다루어졌는데지점관측과위성자료를사용하여균질한자료바탕을가지고있다. 사용된자료의기간은 1979년에서 2001년까지이다. 또한 2.5 2.5 격자점의미국 NCEP(National Centers for Environmental Prediction) 에서생산된 1979년부터 2001년까지 6-7월동안의해면기압, 500 hpa, 200 hpa 고도면에서의지위고도, 850 hpa, 200 hpa 고도면에서의바람장의일평균재분석 (Re-Analysis) 자료를사용하였다. 본연구에서는 CMAP 자료로부터여름철동아시아지역에서의다우대의순별이동을살펴보았고이를이용하여한반도에서의우기를정의하였다. 우기동안한반도부근의강수량의경년변동을분석하여강수편차가반표준편차이상인해와반표준편차이하인해를각각다우해와과우해로분류하였다. NCEP 재분석자료를이용하여다우해와과우해에대한합성도분석과함께이들합성도의차에대한분석이이루어졌으며합성도차의결과의신뢰성을얻기위해 t 테스트를수행하였다. 마지막으로, 다우해와과우해기상요소들사이에서유의한차이를보이는지역의면적평균값을지수화하여우기동안의한반도부근강수와의상관성을살펴보았다. 3. 우기의정의와우기강수의경년변동 3.1 다우대의이동과우기의정의이연구에서는전선에의해강수가발생하는장마의정의가아니라우기의정의를목적으로하였기때문에태풍이나비전선성강우의구분을따로수행하지않았다. 따라서기후학적인우기의 L7 M7 L6 E7 L6 E7 M6 L6 E6 M6 Fig. 1. Schematic diagram showing maximum rain axis in band precipitation with CMAP data around Korean peninsula during boreal summer season from early June to late July. Solid line represents axis for maximum rain band, R> 8 mm/day for CMAP 10-day mean precipitation. Mean sea level pressure during middle July is shown in the background. Rectangular box over Korean peninsula indicates the area where is influenced by maximum rain band during late June-late July (E: Early, M: Middle, L: Late).
578 한반도주변의하계강수량의경년변동과이에연관된동아시아순환의특성 시작과전개를살펴보기위해 1979년부터 2001년까지의 CMAP 강수의순별평균자료를분석하였다. Fig. 1의실선은순별강수로부터얻은다우대 (R > 8 mm/day) 지역의중심축이다. 그림에서알수있듯이 6월상순에서 7월하순까지순별다우대의시간이동을살펴보면다우대의북쪽전이가뚜렷하며이는북태평양과오호츠크해기단의전이와강약에매우밀접하게관련되어있다 (Fig. 1에서가는실선참조 ). 순별로다우대의이동을살펴보면, 6월상순에다우대가남중국해에서타이완을지나일본남쪽먼해상에나타난다. 이러한다우대는시간이경과함에따라북상하여, 6월하순에일본의큐슈와시코쿠, 한반도남해에위치하여우리나라남해상과제주에강수가증가함을알수있다. 이때를우기의시작으로보고이로부터다우대가한반도북쪽지역으로빠져나가는 7월하순까지 41일을우기로정의하였다. 정의된우기는한반도장마기간과유사한시기를보인다. 우리나라에다우대의영향이나타나는이기간동안의한반도주변지역 (31.25-41.25 N, 123.75-131.25 E, 그림에서사각지역 ) 의지역평균의강수를 CMAP 강수지수 (CMAP Rain Index, CRI) 로정의하였다. 그림에서몬순과바이유 (Baiu) 가우기강수의시작과특성에있어서영향을줌을알수있고 7 월상순에서중순으로전이될때, 다우대의북쪽이동에서뚜렷한변화가있었다. 한편, 6월중순에서 7월상순까지중국동부에서도다우대가나타나일본의바이유 (Baiu) 와더불어중국의메이유 (Meiyu) 또한우리나라의우기와연결되어있는것으로보여진다. 한반도여름강수는바이유, 메이유와더불어여름몬순계의바람장과밀접하게연관되어있어저층제트와북태평양고기압의강약이분석되어왔다. Fig. 2는 NCEP 자료로부터얻은 850 hpa 고도에서의 6 ms -1 이상의저층제트와 500 hpa 고도의 5850 gpm 선의순별이동을보인것이다. 남서몬순류의세기는여름철몬순류의세기의하나의척도가된다. 850 hpa에서의바람의세기를 6 ms -1 의이상을실선으로표현하였을때그림에서시간이경과함에따라저층제트의북쪽전이가뚜렷하다. 저층제트의역할은다우대의북쪽이동과매우상관되어있으며특히다우대의남서쪽에저층제트가놓여있어저층제트가남서쪽에서의습윤한공기를이동시키고있음을알수있다. 한편, 기간으로살펴보면저층제트는 7 월중순까지한반도남쪽의북서태평양부근에뚜렷하게나타나며 7월하순에는이부근에서저층제트가나타나지않고 160 E 동쪽부근까지만나타난다. 따라서이시기이후그의역할은약해 V850 585dam500 E7 M7 L7 L7 M7 M7 M6 E7 E7 L6 M6 E6 E6 L6 M6 L7 L6 M6 M7 E6 Fig. 2. Time evolution pattern of maximum wind axis (solid) over V > 6 ms -1 in 10-day mean 850 hpa wind field and 5850 gpm (dashed) contour of 10-day 500 hpa North Pacific High during boreal summer season from early June to late July.
ainfalanomaly(mm/da)fymaata(latee-junpdlatejuly0.5σ -0.5σ 한국기상학회지 39, 5, 2003 하경자 박성규 김기영 579 3 2 1 0-1 0.5σ -0.5σ -2-3 -4 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 Year (1979-2001)Rig. 3. Interannual variation of area (31.25-41.25 N, 123.75-131.25 E)-period (late June - late July) mean rainy season rainfall anomaly. Years over than 0.5 σ and less than -0.5 σ are defined by strong and weak rainy season years. 질것으로본다. 본연구에서의장마의시기가 6 월하순에서 7월하순까지의강수에국한하고있는데, 이저층제트가 7월중순이후에약해지기때문에저층제트가몬순과연관된강수량에대한주요한파라메타임을짐작할수있다. 저층제트의북쪽이동과더불어 500 hpa 고도의 5850 gpm 선의이동도시간에따른북쪽전이가뚜렷하며북태평양기단의위치는다우대의남쪽연변으로서로일치하고있다. 6월하순경이되면 5850 gpm 선으로본태평양고기압의강화와함께인도양과태평양쪽에서따뜻하고습한기류의유입이전선의형성과습윤한불안정층의형성을유도한다. 이렇게준정체전선안으로유입되는다습한공기는찬오호츠크해고기압이버티고있어응결되게된다. 3.2 CRI (CMAP Rain Index) 와경년변동앞에서정의한우기동안한반도부근 (31.25-41.25 N, 123.75-131.25 E) 의평균강수량인 CRI 를이용하여다우해와과우해를구분하고자하였다. Fig. 3은정의된 CRI의경년변동을나타내는시계열도이다. 이그림에서알수있듯이우기강수의경년변동은대체적으로크다. 영역평균강수량은 7.1 mm/day이었으며, 다우해와과우해는 CRI의반표준편차 (0.5σ) 이상과이하의강수를가지는해로정의하였다. 그결과다우해 (1987, 1991, 1993, 1996, 1998, 1999, 2001) 7년과과우해 (1982, 1984, 1988, 1992, 1994, 2000) 6년이선정되었으며이들의종관적특성을다음장에서비교하였다. 3.3 우리나라지점강수와의상관도 우기동안한반도에균일하게분포되어있는기상청 61개지점관측소자료를이용한한반도 Rainfall anomaly (mm/day) 93 99 96 98 01 91 95 83 86 79 87 80 97 90 85 81 89 88 82 00 92 84 94 )0.5σ station data (late June-late July)C-0.5σ Rainfall anomaly (mm/day) Fig. 4. Correlation diagram of rainfall anomaly between station data and CMAP data during rainy season (late June-late July).
580 한반도주변의하계강수량의경년변동과이에연관된동아시아순환의특성 지점강수와 CMAP을이용한 CRI를비교하였다. Fig. 4는우리나라지점강수와 CMAP의상관도이다. 상관도가전체적으로다소넓게분포되어있어강수량에있어서지점자료와 CMAP 자료와는다소차이가있음을알수있다. 예를들어, 전영신 박순웅 (1990) 에의하면 1982년은과우해이고 1985년은다우해이며허소정등 (1997) 에의하면 1993년은다우해이다. 그림에서 1982년은 CMAP과지점강수모두에서과우해로일치하지만 1985년은지점강수로볼때는다우해이지만 CMAP으로볼때는평년이다. 반면, 1993년은오히려 CMAP으로볼때는다우해이지만지점강수로볼때는평년이다. 대체로, CMAP 다우해들중많은부분 (71%) 은지점강수량으로볼때평년이고 CMAP 과우해들중절반또한지점강수량에서평년이다. 이러한차이는지점관측에서의국지적인효과와관측소의대표성문제등으로인한것으로사료된다. 4. 다우해와과우해의종관특성 다. 회색지역은 t 테스트에의한 95% 유의지역이다. 다우해에일본남쪽의북서태평양지역과오호츠크해지역으로기압능이확장하고있고한반도는그사이의기압골에놓여있다. 해면기압의차이를살펴보면양의기압의유의한지역이북서태평양과만주북쪽에나타나며이는다우해의특성이북서태평양에서의북태평양고기압의강화뿐만아니라중국북동부에서의이동성고기압의활동과관련되어있음을보여준다. 이러한두지역에서의사각지역은우기지수중의하나로고려되어진다. 전영신 박순웅 (1990) 은다우장마해에대류권전층에걸쳐오호츠크해근처의고도값이상대적으로낮다고하였는데본연구에서는오호츠크해근처에서뚜렷한특징을찾기가힘들다. 이러한차이는그들이다우장마해와과우장마해에대해각각한해의사례를가지고연구하였기때문인것으로사료된다. Fig. 6는 Fig. 5와같으나 500 hpa 고도를보인것이다. 다우해에베링해와오호츠크해상공에기압골축이위치하며한반도서쪽상공에기압 (a) strong SLP (hpa) 다우와과우해의특성을더욱강조하기위하여 CRI 지수가매우강한해와매우약한해의차이를합성도로나타내었다. CRI의경년차이는해면기압, 500 hpa 지위고도, 200 hpa 지위고도, 200 hpa 바람그리고 850 hpa 바람에있어유의한차이를한반도를중심으로한지역에서나타내었다. 본연구에서는 1979년부터 2001년동안다우해 7년과과우해 6년을선택하여합성도분석을수행하였고합성도차를이용하여다우해의특성을분석하였다. (b) strong - weak SLP (hpa) 4.1 해면기압과중 상층 (500 hpa 200 hpa) 지위고도 우기동안다우해와과우해에속하는해들의합성도의차를이용하여우기의종관특성을얻었다. 이는우기강수량의경년변동에대한평균적특성에대한신뢰성을높이기위해서다. Fig. 5는다우해에합성된해면기압 (a) 과다우해와과우해에합성된해면기압의차이 (b) 를보인것이 Fig. 5. Composite field for (a)sea level pressure of strong rainy season years and (b)the difference of the two values between the SLP(Sea Level Pressure) in weak rainy season years and SLP in strong rainy season years. Shaded areas represent significant areas(95%). Rectangular box in significant area will be considered to make an index.
한국기상학회지 39, 5, 2003 하경자 박성규 김기영 581 (a) strong H500 (gpm) (a) strong H200 (gpm) (b) strong - weak H500 (gpm) (b) strong - weak H200 (gpm) Fig. 6. As in Fig. 5 except for the 500 hpa geopotential height. 골이나타난다. 합성도의차를보면, 해면기압과마찬가지로북서태평양에유의한양의값이나타난다. 즉, 북서태평양에서의북태평양고기압의발달은다우해의주요특성이다. 한편, 한반도북부를중심으로음의값이북동에서남서로걸쳐있지만유의하지는않다. Fig. 7은 Fig. 5와같으나 200 hpa 고도를보인것이다. 다우해에는평균장과유사하게티벳고기압이동서로뻗어있으며베링해와오호츠크해상공에기압골이나타난다. 합성도차를살펴보면, 동아시아근처에서 500 hpa 고도에서의합성도차와비슷한특징이나타나 barotropic한구조를보인다. 북서태평양에유의한양의값이나타나다우해에상층티벳고기압이더욱동쪽으로확장됨을알수있다. 한편, 한반도북서쪽을중심으로음의고도가나타나고이러한음의값은북동쪽으로뻗어있다. 4.2 상 하층바람장 한반도여름강수에있어서제트의역할을중요하게생각하여이에대한연구가있어왔다. 전영신 박순웅 (1990) 은과우장마해의장마시작 Fig. 7. As in Fig. 5 except for the 200 hpa geopotential height. 때에는한반도가상층제트의출구에위치하여제트의남쪽인한반도중부이남지방이간접순환에의해하강운동의영역에속하여강수가억제또는약화될수있는조건을구비하고있다고하였다. 한편, 그들은다우장마해의장마시작때에는한반도가제트기류의입구에놓여직접순환에따른상승운동의영역에속하게되어강수가강화될수있는조건을갖추고있다고하였다. 우기동안상층제트의특성을살펴보기위해 Fig. 8에서다우해의 200 hpa 고도의바람 (a) 과다우해와과우해의 200 hpa고도의바람의차이 (b) 를보였다. 그림에서한반도동서에걸쳐저기압성순환이나타난다. 이러한저기압성순환은한반도동쪽에서발달하는제트핵 ( 그림 8a) 과연관되어있다. 다우해에중위도제트핵의입구에위치한한반도근처에서의강한속도발산은하층에서의저기압발달을유도할수있을것이다. 이러한한반도 downstream 제트를우기지수중의하나로택하였다. Fig. 9에서다우해의 200 hpa 고도에서의바람의동서성분 (shading) 과남북성분 (contour) (a) 을보였고, 다우해와과우해의 200 hpa 고도의동서성분 (b) 과남북성분 (c) 의차이를보였다. 제트의남북성분을살펴보면한반도의 upstream
582 한반도주변의하계강수량의경년변동과이에연관된동아시아순환의특성 (a) strong 200hPa wind (m/s) (a) strong UV200 (m/s) (b) strong - weak 200hPa wind (m/s) (b) strong - weak U200 (m/s) Fig. 8. As in Fig. 5 except for the 200 hpa wind. Shaded area for significance is for wind speed. (c) strong - weak V200 (m/s) 지역에서음 (-) 에서양 (+) 으로의전환이일어나저기압성흐름이생긴다. 이러한한반도 upstream과 downstream에존재하는출구와입구지역에서의북풍과남풍의비지균적인바람성분은 (Fig. 8 참조 ) 저기압성와도의유도와하층수렴의발달을유도할수있다고본다. Fig. 8, 9에서다우해시한반도를걸치는상층제트의뚜렷한강화가분석되었다. 장마의경년변동을이른장마종료와느린장마종료로써설명한 Lu(2002) 는한반도근처에서의상층제트의동서성분의발달이늦은장마종료와관련있다고하였으며반대로이른장마종료는제트의북상과약화와관련되어있다고하였다. 따라서다우해가다소간의늦은장마종료와상관이있을지도모른다. Fig. 10는수증기의수송의역할을하는 850 hpa고도에서의바람장을보인것이다. 하층제트에의한수증기와온난공기의이류는전선부근에서의대류불안정의발생과대류활동의유지에필수적이다 (Ninomiya, 1980). 합성도차를통해본 850 hpa 바람에대한다우해의특성은일본큐슈와시코쿠지역남해상에서의뚜렷한남서풍과남동풍의강화이다. 하층의남서기류는벵 Fig. 9. (a) u(shading) and v(line) component of 200 hpa wind in strong rainy season years and (b) u and (c) v component differences between the mean value of the strong rainy season years and that of the weak rainy season years. 갈만으로부터시작되며북서태평양고기압의연변에서남동풍과결합되게된다. 이는과우장마해와다우장마해의 850 hpa 풍속의수평분포의특성을보인전영신 박순웅 (1990) 의결과와일치한다. 이러한남풍계열의바람이수증기를한반도와일본부근으로수송한다. 5. CRI 와타지수와의비교 많은연구에서 (Goswami et al., 1999; Lau et al., 2000 등 ) 아시아몬순지수를개발하였다. 본연구에서는우기강수의경년변동을설명하는지수를개발하기위해앞의합성도차 (Fig. 5b~
한국기상학회지 39, 5, 2003 하경자 박성규 김기영 583 (a) strong (b) strong - weak W850 (m/s) W850 (m/s) Fig. 10. As in Fig. 4 except for the 850 hpa wind. Shaded area for significance is for wind speed. Fig. 10b) 에서유의한차이를나타내는지역 ( 각각의합성도차에서사각지역 ) 을고려하였고이들지역에서의면적평균한값을우기지수로정의하였다. 또한이러한지수들은몬순해들리지수 (Monsoon Hadley Index, MHI) (Goswami et al., 1999), RM(Regional Monsoon)2 (Lau et al., 2000) 등의이미개발된역학지수및엘니뇨지수등에비교되었다. 몬순해들리지수 (MHI) 는국지적인해들리순환의강도로써, 10-30 N, 70-110 E 지역에서의상 (200 hpa) 하 (850 hpa) 층남북방향바람의차이로경압성의강도를나타내는지수이다. RM2는한반도남북쪽의두지역 (27-37 N, 110-150 E, 42-52 N, 110-150 E) 을선택하여두지역간의 200 hpa 제트류의동서방향바람의차이를지수화한것이다. Table 1은 CRI와각지수들과의상관도로서, 각지수들과한반도우기강수의상관성을정량화하였다. 다우해와과우해에대한원인을구분하기위하여이들을각각제외한해들을이용한지수들과의상관성도함께살펴보았다. 이미개발된역학지수인 MHI, RM2와 ENSO SST 지수는 CRI와의상관이약하였다. 이로써우기의특성이새로이분석되어야함을시사하고있었다. SLP(Sea Level Pressure) 지수는 Fig. 5(b) 의합성도차에서유의한양의값을보인두지역 (20-35 N, 135-150 E, 50-57.5 N, 115-127.5 E) 의평균해면기압을각각이용하여구하였다. 해면기압장에서는 CRI가북태평양고기압뿐만아니라중국북부의이동성고기압의강약과관련성이높았다. 500 hpa 고도지수는 Fig. 6(b) 에서유의지역 (25-35 N, 135-152.5 E) 의평균지위고도를이용하여구하였다. 200 hpa 고도지수는 Fig. 7(b) 의북서태평양에서의유의지역 (27.5-35 N, 137.5-155 E) 의평균지위고도를이용하였다. 200 hpa과 850 hpa의바람지수는 Fig. 8b, 10b의각각의합성도에서뚜렷한차이를보이는유의지역 (40-45 N, 137.5-155 E, 32.5-37.5 N, 127.5-147.5 E) 에서의바람의강도를이용하여구하였다. 우기의시스템중에다우해와과우해를지배하는순환특성의차이를설명하기위하여 Table 1 과같이횡단의상관계수를다양하게구분하여구하였다. 굵은숫자는유의 (95%) 한상관을나타낸것이다. 3번째 (4번째) 의상관계수들은다우해 ( 과우해 ) 를제외하여과우해 ( 다우해 ) 의특성을더욱잘나타내고자하였다. Table 1에서알수있듯이해면기압의강도경년변화에서북서태평양고기압의강도는총분석해와과 다우해, 다우해를제외한해에대해서는높은양의상관을보이는반면과우해를제외한해에는약한상관을보이고있다. 이는북서태평양고기압이과우해를지배하는특성을지니고있음을나타낸다. 즉, 북서태평양고기압이약할때과우해가야기된다고볼수있다. 해면기압의북서태평양고기압뿐만아니라 500 hpa 지위고도의북서태평양고기압, 200 hpa 지위고도, 200과 850 hpa 제트는과우해를지배하는특성을보이고있고해면기압중에한반도북쪽의이동성고기압들의강도는다우해를지배하는특성을보인다. 한편, 해면기압에서북서태평양고기압과이동성고기압의강도의합은과우해를지배하는특성을보이고있다. 따라서대부분의우기지수들은과우해를지배하는특성을보이고있다. 한편, 상 하층의바람지수는 CRI와의상관이상대적으로다소약하다. 이로부터과우해의특성은적도와상관성이높은남서몬순류의강약과북태평양고기압의
584 한반도주변의하계강수량의경년변동과이에연관된동아시아순환의특성 Table 1. Correlation coefficients between precipitation variability and variables (indices). The four precipitation time series are used, which are for all years from 1979 to 2001 years, strong and weak rainy season years, years except for strong rainy season, and years except for weak rainy season. Bold numbers represent confidence level (95%). The variable indices include ENSO SST index, MHI(Monsoon Hadley Index), RM(Regional Monsoon)2, area-averaged sea level pressure index, area-averaged 500hPa height index, area-averaged 200hPa height index and area-averaged wind index. Area used in averaging are different from each variables such as Fig. 5(SLP), Fig. 6(H500), Fig. 7(H200), Fig. 8(w200), and Fig. 10(w850). Index years 79-01 years strong and weak rainy season years years except for strong rainy season years except for weak rainy season Nino3 index 0.24 0.26 0.26 0.02 MHI -0.07-0.16 0.02-0.07 RM2-0.28-0.36-0.17-0.45 south+north 0.64 0.70 0.60 0.37 SLP south 0.57 0.62 0.62-0.17 north 0.49 0.57 0.35 0.50 500 hpa HGT area index 0.63 0.68 0.67-0.04 200 hpa HGT area index 0.55 0.61 0.60 0.14 200 hpa wind area index 0.46 0.51 0.42 0.31 850 hpa wind area index 0.58 0.58 0.58 0.24 세기와상관이높으나강장마시에는우리나라북쪽을지나는고기압의활동에더민감하게관련되어있으며장마후기에강수를가속함을알수있었다. 이러한특성은북태평양고기압의난기와북쪽으로부터의한기가우리나라부근에서수렴을발달시킬수있는조건을만드는것으로사료된다. 6. 요약및결론이연구에서는우리나라의장마시기를대규모강수밴드의이동과함께정의하려고하였다. CMAP 강수의 22년간의 10일평균값으로부터다우대 (8 mm/day) 의순별이동을살펴보고 6월하순에우리나라남해상과제주에다우대가걸쳐있을때우리나라제주도와남부에강수가발생하였는데이때를우기의시작으로정의하였다. 이때는기후학적으로 850 hpa 고도에서격자평균남서몬순풍이 6 ms -1 의크기로제주남부까지영향을미치고 500 hpa 고도의 585 dam의등고선은일본규슈의남부를지나는시기이다. 이시점부터다우대가한반도중부에걸쳐있을때인 7월하순까지를우기로정의하였다. 이기간동안 한반도주변지역 (31.25-41.25 N, 123.75-131.25 E) 의지역평균강수의연내변동과비교하면이기간은여름철우기의첫째기간에해당한다. 한반도주변의강수의경년변동을강조하기위하여 CMAP 강수지수 (CMAP Rain Index, CRI) 를구하고이의경년변동으로부터다우및과우해로정하였다. CMAP 강수로부터다우대는 6월하순이후서태평양으로부터한반도를향하여급격히북쪽으로전이되며하층제트와 500 hpa의 5850 gpm 선이동시에북쪽으로전이되고있었다. 강수로부터정의된우기의강수량시계열에서 0.5표준편차이상과이하를각각다우해와과우해로정의하여지난 1979년과 2001년사이에각각 7년과 6년의합성도를얻어이로부터다우해의종관적특성을찾고자하였다. 한편, CMAP 자료로부터선정된과 다우해와한반도지점자료로부터선정된과 다우해는다소차이가있는데, 이는지점관측에서의국지적인효과와관측소의대표성문제등으로인한것으로사료된다. 다우해는과우해에비해상대적으로북서태평양고기압의서쪽확장혹은강화로나타나며, 오호츠크고기압의강약은유의하게나타나지않았다. 두기압능사이에놓인기압골은두고기압
한국기상학회지 39, 5, 2003 하경자 박성규 김기영 585 사이에위치하고있으나우기강수의강약에는오호츠크고기압보다는중국북동부와한반도의북쪽을이동하는이동성고기압의강화가더욱유의하게나타났다. 500 hpa 일기도에서도북서태평양고기압대의상대적인강화가다우해에나타났다. 한편, 다우해에상층의티벳고기압이더욱동쪽으로확장되어나타났다. 200 hpa 고도의바람을분석하여상층바람의상류와하류에뚜렷한우기특성이분석되었다. 다우해에는한반도의서쪽에제트의출구와동쪽에입구가위치하고강한북풍과남풍을각각한반도서쪽과동쪽에나타냄으로써코리올리토크에의한제트의지속을강화시키고있었다. 남북바람장에서제트의출구와입구쪽으로의강한남북류의형성은한반도주변으로기압골을강화시키고있다고본다. 다우해에중위도제트핵의입구에위치한한반도근처에서의강한속도발산역시하층에서의저기압발달을유도할수있을것이다. 850 hpa 고도의바람에서의다우해의특성은일본큐슈와시코쿠지역남해상에서의뚜렷한남서풍과남동풍의강화이다. 이러한남풍계열의바람은온난다습한수증기를한반도부근으로수송하는역할을한다. 다우해와과우해는어떠한역학적장에지배적인특성을보이는지를알아보기위하여본연구에서 CRI와종관장의차이로얻은지수들의상관관계를다른역학지수들과엘니뇨지수와함께비교하였다. 기존의 ENSO SST 지수, MHI, RM2 는 CRI와의상관이약하였다. 본논문에서개발된지수들은기존의지수들보다 CRI와더높은상관을보였다. 해면기압과 500 hpa면지위고도의북태평양고기압의강도, 200 hpa 지위고도, 200 과 850 hpa 제트의강도는과우해를지배하는특성을보였다. 이는북서태평양고기압의강도와상 하층제트가약할때과우해가야기된다고볼수있다. 한편해면기압중에한반도북쪽의이동성고기압들은오히려다우해를지배하는특성을보여이들이동성고기압들의빈도가높거나강도가셀경우다우해가야기된다고볼수있다. 이로부터과우해의특성은적도로부터의남서몬순류의강약에지배적이나강장마시에는우 리나라북쪽을지나는고기압의활동에더민감하게관련되어있어북태평양고기압의난기와북쪽으로부터의한기가우리나라부근에서수렴을발달시킬수있는조건을만드는것으로사료된다. 또한강장마와약장마의특성은장마후반기의강수량이지배하며이후반기의강수는중국북부에서발생되어이동되는고기압의활동과상층의파상흐름에더지배적임을암시하고있다. 이에대한역학적규명은앞으로더연구되어야될것으로본다. 이상에서, 한반도다우해와과우해를지배하는경년특성은여름몬순류, 북태평양고기압, 북쪽의이동성고기압, 상층류등의특정종관장의강화나약화에상관되어있음을밝혔다. 따라서이들종관장을지수로나타내고지수들각각의변화과정또는공간적위치의이동을추적함으로써보다나은여름철평균강수의예측이이루어질것으로본다. 사사 본연구는기상청에서시행하는기상지진기술개발사업의하나인 동아시아몬순- 장마순환계예측기술개발 과제에서수행된것입니다. 참고문헌 김성삼, 정창희, 박순웅, 1983: 다우장마와과우장마시의장마전선의구조적특징. 한국기상학회지, 19(1), 12-32. 박순웅, 안현주, 전영신, 1988: 1985 년장마기간에동부아세아지역의대기순환의시간적변화. 한국기상학회지, 24(3), 22-43.,,, 1989: 한반도중부지방장마전선상에발생한호우와관련된종관기상장의변화. 한국기상학회지, 25(3), 168-191. 전영신, 박순웅, 1990: 1982 년과우장마때아시아지역의대기순환의특징. 한국기상학회지, 26(1), 12-24. 정순갑, 김성삼, 1983: 장마전선에서의선형경압불안정성에관한연구. 한국기상학회지, 19(2), 37-46. 윤원태, 박정규, 이재원, 이현수, 민승기, 2001: 1998 년여름철한반도집중호우특성분석. 한국기상학회지, 37(2), 181-194. 허소정, 하경자, 문승의, 1997: 1993 년과 1994 년의동아시아여름몬순의특징. 한국기상학회지, 33(4), 737-751.
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