한국기상학회지 40, 4, 2004, p. 467-483 1982 년동아시아가뭄의기후학적발달과정 강경아 1 변희룡 2 1 항공기상대 2 부경대학교환경대기과학과 (2004 년 4 월 9 일접수 ; 2004 년 8 월 20 일승인 ) On the Developing Processes of the Climatological Drought over the East-Asia in 1982 Kyung-A Kang 1 and Hi-Ryong Byun 2 1 Aviation Meteorological Office 2 Department of Environmental Atmospheric Sciences, Pukyong National University (Manuscript received 9 April 2004; in final form 20 August 2004) Abstract The drought of 1982 that is one of the most severe drought in East Asia started over the southern part of Japan in March. It extended to west and northwest, reached to Manjuria on June, and showed maximum range on July, and weakened gradually after August. Related atmospheric circulations shown three characteristics. Firstly, the meridional inflow of the moisture flux to East Asia was reduced because of weakening the Western-North Pacific high in June. Secondly, due to the blocking phenomena occurred twice over the Sea of Okhotsk, the cold advection strengthened at middle level over East Asia, the air temperature went down and the moisture became insufficient throughout whole troposphere. Thirdly, the core of upper level jet prevailed over the western part of East Asia land through all period and supposed to cause the downward flow in East Asia. This situation persisted until July and recovered to normal at August. Then the summer rainy period that was associated with summer monsoon in this area could not be active and passed away with the lack of precipitation. Key words: Asian Drought, Blocking, Western North Pacific High, Upper Level Jet, Summer Rainy Period, 1. 서론 가뭄은홍수와더불어사회 경제적으로많은피해를초래하는자연재해다. 홍수에대한연구는이미많이축적되어있는반면, 가뭄에대해서는연구의여지가많은편이다. 가뭄은일차적으로장기적인강수량의부족으로유발되지만 (Oladipo, 1985), 증발산량이나토양수분량, 지하수유출량등물수지의영향도받는다. 그러나, 장기적으로강수량이부족하게된원인이나유기적으로연결 Corresponding author address: Kyung-A Kang, Aviation Meteorological Office, Incheon International Airport, 2172-1, Unseo-dong, Jung-gu, Incheon, 400-340, Korea Phone : +82-32-740-2800, Fax : +82-32-740-2817 E-mail : kangka@kma.go.kr 되어있는각요소들간의상호관계는아직명확하게밝혀지지않았다. 이런상황에서, 가뭄이연구되는주된연구방향은다음의다섯가지로구분할수있다. 첫째는가뭄의발생주기에관한연구이다. Mooley(1981) 는고대중국강수자료분석을통해, 중국에는 10년에 1~3번의가뭄이발생할수있음을제시하였고, Nicholson(1983) 은사하라지역의가뭄주기를분석하였다. 또한, Bhalme et al. (1983) 은 3~6년주기의대규모인도가뭄이 ENSO 와연관된다고밝힌바있으며, Hutchinson (1985) 은잠비아의강수량주기를분석하여최근 30년에강수량이감소하는경향이있다고하였다. Meshcherskaya and Blazhevich (1997) 은과거 100 년동안 5월~7 월에발생하는가뭄주기를분석한결과, 심한가뭄의주기가짧아지고있다고했다.
468 1982 년동아시아가뭄의기후학적발달과정 둘째는가뭄발생의공간분포에관한연구이다. 변희룡과한영호 (1994) 는한반도에계절별로가뭄기간을정의하여그특성을연구하였고, 류성용 (2000) 은한반도의계절별가뭄분포를분석하고, 경험적직교함수를이용하여가뭄의공간형태를밝혔다. 셋째는가뭄해의대기순환을분석하는연구로, Landsberg(1982) 는상층풍의강화와 ITCZ의약화로가뭄이유발된다고하였다. Trenberth and Gillemot(1996) 와 Mo et al.(1997) 은가뭄해와홍수해의적도순환장변화를통해미국에가뭄을유발하는종관장을분석하여, 가뭄해에는상층에양 (+) 의고도편차가나타나고제트가홍수해보다강해지고북상함을발견하였다. Park and Schubert (1997) 는 1994년여름철동아시아의가뭄은빠른계절진행에따른습기의수송이부족했기때문에발생한것이라하였다. 넷째는가뭄발생의원격상관을연구한것이다. 이동률 (1999) 은 PDSI와 ENSO의관계를분석한결과, 한반도가뭄이엘니뇨가끝나는해부터지속된다고하였고, 차은정등 (1999) 은엘니뇨 ( 라니냐 ) 때증우 ( 감우 ) 현상이나타난다고주장하였다. 반면, Rajagopalan(2000) 은 ENSO와 SST의원격상관을통해미국에발생하는가뭄은 SST의분포와관계되지만 ENSO와는관계가약함을주장하였고, 변등 (2001) 은 Nino-3 아노말리와아시아가뭄의상관성연구를통해, 엘리뇨해와라니냐해에아시아의어떤지역에가뭄이발생하는데그지역은해마다다르며, 엘리뇨 ( 라니냐 ) 의강도와가뭄강도는크게상관되지않는다는결과를보였다. 다섯째는가뭄지수에관한연구이다. Palmer (1965) 는 PDSI (Palmer Drought Severity index) 를계산하여, 가뭄을구분하고정의하는데선구자적역할을하였다. 이지수는현재세계적으로많이사용되고있기는하지만, 변희룡과정준석 (1998) 과 Byun and Wilhite (1999) 에의해지적된바와같이, 여러가지문제점이있다. 그중에가장중요한것은본래월단위로계산하기때문에가뭄을실시간으로평가할수없다는점이다. 최근이러한문제점을해결하기위해강수량을일단위로바꾼방법이등장하였지만, 여전히 많은인자를추정에의존하는등의문제점을가지고있다. Mckee et al.(1993) 도 Standardized Precipitation Index(SPI) 를개발하여가뭄을정의하였는데, 가뭄의기간을연구자의주관에따라 3 개월, 6개월, 9개월, 12개월, 48개월단위로 5개나설정하는단점이있다. 이중어느것을택할지는소위전문가가주관적으로결정해야하는치명적인문제를가진다. 또한 Tabony(1977) 는강수량평균에대한편차의비율로가뭄을구분하였으나, 그기준에있어주관적인견해가강하다. 그외에도여러가지가뭄지수를비교하거나적용하고 ( 유경희, 1984; 기상연구소, 1993; 최영진등, 1994; 윤용남등, 1997,a,b; 김상민등, 1998; Mckee et al., 1993), 가뭄상황을모의실험한연구들이있다 ( 최영진등, 1996; Namias, 1991; Chen and Newman, 1998). 이렇듯대부분의연구에서가뭄을일정한기간동안강수량이부족한현상으로정의하였으나, 그기간및강수량부족정도를결정하는방법에있어객관성이결여된문제점이발견된다. 이에따라 Byun and Wilhite (1999) 는그외가뭄지수들의장단점을분석하고, 일강수량을이용하여가뭄을실시간으로평가하고가뭄의강도및시 종기간을결정할수있는가뭄지수를개발하여각국에전파되는중에있다. 이상에서살펴본바와같이, 가뭄의발생원인이나발생특성, 진행과정등에관한연구는아직미흡한편이다. 그이유는, 첫째로댐이나저수지의증설로인하여가뭄이발생할가능성이줄어듦에따라관심이줄었기때문으로풀이된다. 둘째는가뭄은장기간의강수량부족이가장큰원인이므로장기간축적된강수자료가필요한데, 이것이어렵기때문으로보인다. 셋째는이전연구들이월강수량이나계절강수량으로계산한가뭄지수를이용하였기때문에가뭄을실시간으로평가하기가힘들었던것으로판단된다. 본연구는먼저 Byun and Wilhite(1999) 의방법에따라계산한일별가뭄지수를이용하여아시아지역에서가뭄이발생하는사례를조사하였다. 그결과 1982년에동아시아지역에서가뭄역이확장하는경향을가시화할수있었다. 이에가뭄역의확장에관계된주요기상요소들의종관장을분석하여그특징을살피고가뭄이발달
한국기상학회지 40, 4, 2004 강경아 변희룡 469 하는과정을추적하였다. 이는가뭄의발생및발달의주원인을찾기위한기초작업임을밝힌다. 2. 자료및계산 2.1 자료 1 미국 National Climate Data Center(NCDC, 1994) 에서제작한 Global Daily Summary(CD- ROM) 에서, 1978년 1월 1일부터 1991년 12월 31 일까지동아시아지역 (105 E-150 E, 20 N-60 N) 에해당하는지역의 5000여개관측소에서우량계로관측한일강수량자료중, 누락이거의없는 300 개관측소의자료를사용하였다. 2 NCEP/NCAR(National Centers for Environmental Prediction and National Center for Atmospheric Research) 에서제작한재분석자료의고도, 바람, 온도, 비습, 상승속도, 현열자료의월평균자료와남북류의일평균자료를이용하였다. 자료의수평분해능은 2.5 2.5 이다. 월평균자료는 1958년에서 1997년까지 40년의평균치이고, 일평균자료는 1979년에서 1998년까지 20년동안의평균치이다. 2.2 가뭄지수 (Drought Index) 의계산 가뭄지수는 Byun and Wilhite(1999) 의방법을이용하여계산하였다. 먼저, 식 (1) 에의해매일의누적유효강수량을계산한다. EP i = i (( n n =1 m =1 P m)/n) (1) 여기서 EP는누적유효강수량이고, P m 은 ( 특정일-m) 일의일강수량이다. 여기서 ( 특정일-m) 일의일강수량은 m일동안의평균강수량으로합산된다. i는 365일로하였으며, n은 1부터 i까지 1씩증가하는수이다. 본식의이해를위해예를들어본다. 누적기간을 365 대신 3일 (i=3) 로가정하고, 특정일의강수량이 a, ( 특정일-1) 일의강수량이 b 이며, 나머지는강수량이없다고하자. 이때, EP 3 = a+(a+b)/2+(a+b+0)/3 으로계산된다 ( 변희룡 정준석, 1998). 따라서 EP i 는각날짜별로다른값을가진다. 다음으로, 같은날짜별로누적유효강수량의평균을계산한다 (1961-1990). 누적유효강수량과날짜별평균치를비교하여, 누적유효강수량이평균치보다적은날이연속되는일수를추가일 (j) 로정하여총누적기간 (i+j) 의누적유효강수량을계산한다. 누적유효강수량을다시하루강수량으로바꾼것이유효강수량이다. 따라서유효강수량은현존한다고간주되는수자원량을하루강수량값으로표현한것으로다음과같이표현된다. T = EP ( i + j) /( i + j (1/N)) (2) N =1 여기서 j는추가하여강수량을누적하는기간이며, EP (i+j) 는 365일에추가누적기간을합산한총누적기간이다. 추가누적기간은최대 365를넘지않게하였다. 가뭄지수는 DI=(T-T a )/T s (3) 이다. T는해당날짜의유효강수, T a 는해당날짜의유효강수량의평균이며, T s 는역시해당날짜의유효강수량의표준편차이다. 가뭄지수는표준편차에의해표준화된지수로작은값일수록가뭄이심함을의미한다. 표준화된가뭄지수의의미는 Table 1 과같이나타남을 NDMC(National Drought Mitigation Center) 에서밝힌바있다. Table 1. The classification of the Drought Index(DI) (Byun and Wilhite, 1999) Drought Index Classification -0.7 Moderate Drought -1.5 Severe Drought -2.5 Extreme Drought 3. 사례선정및분석결과 3.1 사례선정 : 1982 년동아시아가뭄 NCDC 의일강수자료는 1978 년 1 월 1 일부터
470 1982 년동아시아가뭄의기후학적발달과정 제공되나, 유효강수량을계산할때, 특정일이전 365일의강수량이누적되기때문에실제가뭄지수는 1979년부터얻어진다. Fig. 1은분석기간동안동아시아 300개지점의연중최소가뭄지수와지점전체로평균된연강수량의평균편차를나타낸시계열이다. 최소가뭄지수는 1979년, 1982년과 1984년에극소값이나타난다. 이는해당해에전체관측지점중한지점에서심한가뭄이발생했었음을의미한다. 반면 1982년, 1984년과 1986 년에강수량이평균보다적었다. 1979년은가뭄강도가심하기는했지만지점전체를평균한연강수량이 13년평균치이상이므로, 이해에는가뭄이특정일, 특정지역에국한되어발생했다고할수있다. 또한 1986년에는연최소가뭄지수는다른해보다크게나타나지만, 강수량은평균이하이므로비가적당한간격으로내려서가뭄이심화되지않았음을알수있다. 따라서, 1982년과 1984년이가뭄강도가심하고강수량도부족했던 Fig. 1. The time variation of the yearly minimum drought index and yearly deviation of accumulated precipitation from 1979 to 1991 through 300 sites in Ease Asia. 해로분류된다. Fig. 2는 1982년에각관측소의가뭄지수의월별최소치를추출하여, 가뭄지수 -1.0 이하를 0.5 간격으로묘화한것이다. 여기서 표시는관측소의위치를나타낸다. 1월에가뭄지수 -1.0 이하인가뭄역이산둥반도근처에서나타나서 3 (a) April (b) May (c) June (d) July (e) August (f) September Fig. 2. Distribution of the severest drought indexes for (a)april, (b)may, (c)june, (d)july, (e)august and (f)september in 1982. Iso-lines less than -1.0 were drawn with 0.5 intervals.
한국기상학회지 40, 4, 2004 강경아 변희룡 471 (a) March~July (b) August~November Fig. 3. Distribution of the minimum drought indexes per month in 1982. (a) Mar( ), Apr( ), May( ), Jun( ), and Jul( ) and (b) Aug( ), Sep( ), Oct( ), and Nov( ). Iso-lines are -1.0. 월까지서서히확장하였고, 3월에일본큐우슈우지방, 일본본토남동해안지방에가뭄지수 -1.0 이하의가뭄이발생하였다 ( 그림미제시 ). 4월에는산둥반도일대에서나타나던가뭄역이한반도중부지방까지확장하였다. 5월부터는가뭄의중심역이일본열도로집중되고일본열도에서의가뭄강도가심해지는경향을보인다. 6월에는가뭄지수 -2.0선이일본북쪽까지넓게분포한다. 7월에는큐우슈우지방에가뭄지수 -2.5 이하의극심한가뭄이나타났고, 가뭄지수 -2.0 선이일본동북부와한반도동부로확장하였다. 또한만주부근에서도가뭄이심화되어가뭄영역이가장광범위하다. 8월부터는가뭄역이수축하고가뭄강도도약해졌으며, 9월이후에는주된가뭄역이만주부근과일본지역으로구분되면서수축하였다. Fig. 3은 1982년월별최소가뭄지수 -1.0선을표현한것으로, 3월에일본남해안에서발생한가뭄역이 6월에만주쪽으로확장하여 7월에최대영역을보이다가 8월에점차수축하는경향이뚜렷하게나타난다. 1984년의최소가뭄지수 -1.0 이하의공간분포 ( 그림미제시 ) 를살펴보면, 5월에가뭄역이확장하였다가 6월에수축하는것처럼보이지만, 그경향이 1982년에비해약하고강도도 1982년보다약하다. 따라서본연구에서가뭄역의확장과수축이뚜렷한 1982년을분석사례로선정하였다. 3.2 결과 3.2.1 북풍의강화및남풍의약화 Fig. 4는남북류의시간변동을살펴보기위해선정된영역과대표지점의일별가뭄지수시계열을보여준다. 영역 1은 3월에가뭄이발생하여 12월까지지속되었고, 7월에가뭄의강도가 -3.0 이하로심화된지역이다. 영역 2는강도 -1.0 이하의가뭄이 3월에, 영역 3은 4월에발생하였다가약화되고, 6월에가뭄이다시심화되어 8월중순까지지속되었다. 영역 4, 5와영역 6은강도 -1.0 이하인가뭄이 6월이후에발생하였으나, 오래지속되지못하고소멸된지역이다. 가뭄지수 -1.0 값이영역 1, 2와영역 3에서먼저시작하여시간이지남에따라북쪽에서나타난것은가뭄이남쪽에서발생하여북쪽으로확장하였음을의미한다. 또한, 가뭄지수 -1.0 값이남쪽에서오래지속되고강도가심화되는것으로보아, 가뭄은남쪽에서더오래도록지속되고심했음을알수있다. Fig. 5는 500 hpa과 850 hpa의남북류의연내변화를나타낸것이다. 이남북류는일평균바람자료를영역별로 5일평균한후, 다시 5일씩두번이동평균한것이다. 가뭄기간에 850 hpa의평균치는 6영역모두에서남풍이다. 그러나, 1982년에는영역 1에서는남풍이강하다가갑자기약화되
472 1982 년동아시아가뭄의기후학적발달과정 Fig. 4. Areas of 1, 2, 3, 4, 5, and 6 are specified to represent time variation of meridional wind. Each time series means daily drought index per each areas. (a) Area 1 (b) Area 2 (c) Area 3 (d) Area 4 (e) Area 5 (f) Area 6 Mean 850hPa Mean 500hPa 1982 850hPa 1982 500hPa Fig. 5. Seasonal evolution of 5-day running mean of meridional wind. The bar in the figure denotes the drought duration.
한국기상학회지 40, 4, 2004 강경아 변희룡 473 어일시적으로북풍으로나타나고, 나머지영역에서는북풍만나타났다. 1982년 500 hpa에서는모든영역에서평균에비해북풍이현저하게강화되었음을확인할수있다. Fig. 6과 Fig. 7은각각 40년월평균장 ( 이하평균장 )(a) 과 1982년 (b) 의 6월, 7월의바람장을고도별로나타낸것이다. 상 중 하단은각각 500 hpa, 850 hpa과 1000 hpa의종관장을나타낸다. 6월의 500 hpa 평균장에서는 35 N까지남하하는북서풍과북서태평양에서유입되는남서풍이일본남해부근에서합류된다. 반면, 1982년에는북 서풍이 30 N까지강하게나타나며, 30 N 이남에서도남서풍이아니라서풍대가나타난다. 또, 북서태평양에서유입되는흐름이서쪽으로진입하지못하기때문에, 두흐름의합류대가평균보다동쪽에서나타난다. 이로인해, 남북류가평균보다동쪽에서교차된다. 850 hpa에서, 평균적으로동아시아지역에는남서류가지배적인데, 주로북서태평양에서일본으로유입되고, 일부는화남지방을거쳐만주지방으로유입된다. 1982년에는북풍이약하게나타나며 30 N 부근까지영향을준다. 또, 북서태평양에서유입되는남서류가평균 (a) Mean (b) 1982 Fig. 6. Monthly mean wind field(ms-1) of (a) 40 years average and (b) 1982 in June.
474 1982 년동아시아가뭄의기후학적발달과정 (a) Mean (b) 1982 Fig. 7. As in Fig. 6. except for July. 만큼서쪽으로확장하지못한채유출되었다. 1000 hpa에서도, 평균적으로동아시아전역에남풍이탁월하게나타나는반면, 1982년에는북풍이나타났다. 1982년 6월, 850 hpa 이하에서특이하게산둥반도부근에고기압성흐름이나타났다. 이흐름이북풍을유발하여, 동아시아지역에북풍을강화시킨요인으로분석된다. 7월이되면, 500 hpa에서평균적으로는북서태평양고기압의세력이 110 E까지진입하며, 40 N 부근까지영향을준다. 하지만, 1982년에는 30 N 북쪽에서여전히서풍혹은북서풍이우세하며, 북서태평양에고기압의세력이평균장에비해약했다. 850 hpa에서평균장에서는강한남서풍대가동중국에서시작하여한반도와일본을통과해서동아시아전역에나타난다. 반면, 1982년에는 6월동안나타나던북풍이사라지고, 남서풍이유입되기는하지만역시평균에비해약하다. 또, 동중국해에서유입되는남서풍대는 30 N 부근에서빠져나가고, 북쪽으로유입되는남풍은일부분이다. 1000 hpa에서특이한점은두개의고기압성흐름에의해남풍이분리되어유입되는것이다. 북서태평양고기압에의한남풍은평균장과
한국기상학회지 40, 4, 2004 강경아 변희룡 475 비슷하게한반도부근으로유입되고있으나, 오카사와라부근에서는약하다. 또, 오호츠크해에위치한고기압세력에의해 40 N 부근에서남동풍이한반도중북부지방으로유입되고있다. 남북류의 (-) 편차는 6월에나타나서 7월까지동아시아에자리를잡으며 (-) 편차축의방향과같이가뭄역이확장하는것으로보아, 강화된북풍이 1982년가뭄발생과가뭄의확장에직접적으로연관되는듯하다. 3.2.2 북태평양고기압의약화 1982년하층바람장의변화원인은고도장의변화와관련지어생각할수있다. Fig. 8과 Fig. 9 는평균장 (a), 1982년 (b) 의고도별고도장과그편차 (c) 로각각은 6월과 7월의분포를보여준다. 1982 년의고도장은평균장과비교해볼때, 다음과같은큰특징이있다. 첫째, 1982년에북태평양고기압은강화되고, 오호츠크해고기압은약화되었다. 500 hpa의 6월분포에서는베링해에중심을두고일본열도를거쳐동중국해까지 (-) 역이나타난다. 또한태평양에강한 (+) 역이자리하고있어, 태평양상에서 남고북저의기압배치가형성되며남북기압경도가커진다. 이러한기압배치는, 1982년에북태평양고기압의중심세력은평균에비해강하지만, 오카사와라부근고기압의세력이약했음을의미한다. 6월에 (-) 편차의면적은 850 hpa, 1000 hpa로가면서더넓어진다. 이는 1982년에북태평양고기압이동아시아지역에미치는직접적인영향이약화되었음을시사한다. 둘째, 1000 hpa 평균장에서는화북지방에저기압중심이나타나는데, 1982년에는나타나지않는다. 이저기압은 850 hpa에도나타나지만 500 hpa 에는나타나지않는다. 따라서대륙의가열에의해발생한키작은저기압으로볼수있다. 이저기압에의한흐름은, 북태평양고기압연변으로불어오는남서류를수렴시켜남서류의유입을강화시키게된다. 결과적으로, 1982년 6월에는북태평양고기압의서진이약했을뿐아니라내륙의하층저기압의발달도약하여동서기압경도가약해지고, 남풍의유입이약해진것이다. 현열속의편차도 (Fig. 10) 를보면, 하층저기압이발생하는화북지방에서 6월에는 (-) 편차가나타나지만, 시간이지남에따라 (-) 편차역의분포는줄어들고 (a) Mean (b) 1982 (c) 1982 - Mean Fig. 8. Monthly mean geopotential height of (a) 40 year average, (b) 1982 and (c) deviation in June. Contour intervals are 60gpm (top), 30gpm (middle) and 2hPa (bottom). Negative values are shaded.
476 1982 년동아시아가뭄의기후학적발달과정 (a) Mean (b) 1982 (c) 1982-Mean Fig. 9. As in Fig. 8. except for July. (a) June(1982-Mean) (b) July(1982-Mean) Fig. 10. Deviation of the surface sensible heat flux in (a) June and (b) July. Contour intervals are 10 Wm -2. Shaded areas denote negative value. 8월에는편차의강도도약해진다. 따라서 1982년에는대륙의가열이약해서하층저기압이발달하지못한것으로판단된다. 7월에는, 6월에중앙태평양에나타나던 (+) 역이사라지면서, 베링해부근의기압경도가약해졌다. 또, 850 hpa 이하에서오호츠크해부근에기압이상승하여 (+) 편차를보인다. 오호츠크해주 변의기압이올라가고오카사와라지방의기압이낮아져평균장보다남고북저의기압배치가약화되면서강수량이감소하였다 ( 변희룡, 1996) 고할수있다. 8월에는오카사와라부근에서고도가급속히증가하여동아시아지역에대체로 (+) 역이나타난다 ( 그림미제시 ). 이러한고도편차의갑작스런
한국기상학회지 40, 4, 2004 강경아 변희룡 477 반전은북태평양고기압연변세력이 7월까지는약하다가 8월이되어서야강화되었음을의미한다. 이는 1994년동아시아가뭄이, 빠른계절진행때문에유발되었다는 Park and Schubert(1997) 의결과와일치한다. 이러한고도변화는남북류편차 ( 그림미제시 ) 와유사한양상을보인다. 이는고도장의변화가남북류의변화에상당히관계됨을시사한다. Park and Schubert(1997, Fig. 1) 와 Trenberth and Gillemot(1996, Fig. 7) 는상층의 (+) 고도편차가가뭄발생에중요하다고주장하였으나, 1982 년에는 (-) 편차가가뭄역에관계되어나타난다. 하지만, 기압배치에따른풍향을고려할때, 북풍이지배적으로나타나는공통점을보인다. 따라서, 가뭄의발달에는주변에발생한고기압이나저기압자체보다, 기압배치에따른북풍의유입이더중요하게작용한다고할수있다. 3.2.3 기온의하강기층불안정도는 S=- θ/ p로간단히 850 hpa과 500 hpa 사이를계산하였으며, (+) 는안정, (-) 는불안정을의미한다. Fig. 11은불안정도 (a), 500 hpa(b) 기온과 850 hpa(c) 기온의평균에대한편차를보여준다. 불안정도의편차도에서 (-) 편차역이가뭄역과유사하게나타난다. 이는 1982년에가뭄지역의기층이평균보다더불안정했음을의미한다. 온도편차도를살펴보면, 6월과 7월에 500 hpa과 850 hpa 모두에서한반도를중심으로 (-) 편차역이위치하는데, 이는 1982년에대기가평균보다더한랭했음을의미한다. (-) 역의분포가가뭄역과유사하다. 특히, 500 hpa의 (-) 중심역과 850 hpa 온도골축의이동방향이가뭄역의이동방향과일치하는경향을보인다. 저온화현상은대기중층과하층에서일어났지만, 중층에서의저온화가더심하여기층은오히려불안정해진것으로보인다. 따라서, 1982년에는 (a) Instability (b) 500 hpa Temperature (c) 850 hpa Temperature Fig. 11. As in Fig. 10. but for (a) the instability. Contour interval is 1 10-4 and shaded areas mean static stability regions. (b) the temperature at 500 hpa and (c) 850 hpa. Contour intervals are 0.5 and shaded areas show negative value.
478 1982 년동아시아가뭄의기후학적발달과정 대기의안정도보다대기층전체에서일어난기온하강에더관련된다고할수있다. 결과적으로, 기온이하강함에따라대기중에함유될수있는수증기량이감소하게되고, 이로인한가강수량의감소로강수가줄어들어가뭄이발생한것으로판단된다. 3.2.4 습기유입의약화 Fig. 12는 (a) 6월, (b) 7월의비습편차를나타낸것이다. 500 hpa에서 6월과 7월에는동아시아지역에 (-) 편차가광범위하게나타나고, 850 hpa 에서는한반도남해안을중심으로 (-) 축이존재한다. 이는 7월에북상하고, 1000 hpa에서도 (-) 축의이동방향이유사하다. 8월에는 (-) 역이줄어들고 (+) 역이두드러지게나타난다 ( 그림미제시 ). 역시습기의 (-) 편차가가뭄발달에영향을주는것으로사료된다. 습기의이동을살펴보기위해, q/ t = - V q로습기의이류를계산하였다. Fig. 13은 대기하층에서 6월과 7월의습기이류편차를나타낸다. (+) 편차는 1982년이평균보다더습했음을의미하고, (-) 편차는 1982년이더건조했음을의미한다. 6월에평균적으로는동아시아지역에습한공기가이류되는반면, 1982년에는일본열도를걸쳐한반도남해부근에건조공기가이류된다. 또한, 1982년에는동아시아지역에 7월까지건조공기는지속적으로이류되다가, 8월이되어서야습윤공기가이류되기시작한다 ( 그림미제시 ). 7월에 (-) 편차의중심이북상함에따라가뭄역이북쪽으로확장하고, (+) 편차가나타나는 8월에가뭄역이수축하는사실로보아, 대기에습기이류가가뭄역의확장과수축에중요한역할을하는것으로판단된다. 3.2.5 한랭이류의강화및온난이류의약화 Fig. 14는 1982년의연직온도이류의변화를나타낸시계열이다. 1982년에특이하게나타나는현상은 5월에서 6월사이에나타나는대류권상 (a) June (b) July Fig. 12. As in Fig. 10. but for the specific humidity. Contour intervals are 0.5 gkg -1 (top) and 1 gkg -1 (bottom).
한국기상학회지 40, 4, 2004 강경아 변희룡 479 (a) June (b) July Fig. 13. As in Fig. 10. but for the moisture advection. Contour intervals are 5 10-4 gkg -1 s -1. (a) Mean (b) 1982 Fig. 14. Time-pressure cross section of monthly mean thermal advection ( 10-4 s -1 ) at area 1, 2, and 5 in (a) mean and (b) 1982. 층혹은중층의한랭이류이다. 영역 1과영역 3은대기전체에온난이류가나타나는시기가평균과유사하지만, 특이하게 5월과 6월사이에영역 1은 300 hpa, 영역 3은 500 hpa에서한랭이류가강하게나타난다. 영역 2도같은시기에 500 hpa 이하에서평균보다한랭이류가강하다. 영역 4, 5, 6에서는두가지공통된특징을발견할수있다. 첫째는 1000 hpa과 200 hpa
480 1982 년동아시아가뭄의기후학적발달과정 에서는평균과유사하나, 대류권중층 (700 hpa, 500 hpa) 에서온난이류가평균보다늦게시작된다는사실이다. 둘째는겨울 (1~3월) 에상층의서풍대가평균보다훨씬강하다는것이다. 장마기에는상층의한랭이류가온난이류로반전되어대류권전체에서온난이류가나타난다는한상은 (2001) 의결과와비교하면, 1982년의가뭄은늦게시작된장마때문임을알수있다. 장마시작이늦은원인은 6월에대류권중층에서발달한한랭이류때문으로분석된다. Fig. 15는온도이류편차의수평분포를나타낸것이다. 6월에는한반도남해안을중심으로동아시아전체에 (-) 편차가강하게나타난다. 이는 500 hpa 이상에서는만주부근에서만나타나던한랭이류가일본까지나타났고, 850 hpa 이하에서는중국대륙에서한랭이류가유입되었기때문이다. 7월에도 (-) 편차가나타나는데, (-) 편차의중심이만주부근으로이동하였다. 8월에중 하층에서산둥반도에서태평양으로온난이류가강해져서, 이지역을중심으로 (+) 편차가나타난다 ( 그림 (a) June (b) July Fig. 15. As in Fig. 10. except for thermal advection. Contour intervals are 5 10-4 g -1 s -1. Fig. 16. Pentad 500 hpa geopotential height for the period of June (a) 16-20, (b) 21-25, (c) 26-30, and (d) July 11-15 in 1982. Contour intervals are 40gpm.
한국기상학회지 40, 4, 2004 강경아 변희룡 481 미제시 ). 6월에 (-) 편차의분포가가뭄역이확장하는방향과유사하며, 7월에 (-) 중심이이동하는방향과같이가뭄역이북서쪽으로확장하며, 8월에는 (+) 편차지역이나타나는방향이가뭄역이수축하는방향과일치한다. 이상의결과는, 온도이류의변화가가뭄역의확장또는수축과깊은관계가있음을시사한다. Fig. 16은 5일평균한 500 hpa 고도장을나타낸것이다. 1982년여름동안두번의블로킹이나타난다. 첫번째는 6월중순에발생하여 6월말까지영향을주는데, 만주북쪽에서발달한능과오호츠크해북서쪽에서생긴골이점차발달하여고 저기압중심이된다. 이시기의블로킹은 Wang(1992) 에의해연구된바있다. 두번째는 7 월중순에나타난다. 이블로킹은한기를남쪽으로이동시키는역할을한다. 시간에따른블로킹의영향을살펴보기위해동서지수를계산하였는데, 55 N과 35 N의 500 hpa 고도차이를구하고, 블로킹이최다발생하는 130 E~150 E 영역 (Wang, 1992) 을평균하여사용하였다. Fig. 17은 1982년동서지수에서평균의동서지수를뺀값의시계열을나타낸것이다. (-) 는 1982년이평균보다저지수임을, (+) 는고지수임을나타낸다. 저지수는동서지수가약해지고등고선의사행으로남북지수가커짐을의미한다. (-) 편차가 6월중순이후부터나타나서 7월초까지나타나고, 7월중순에다시한번 (-) 편차가강하게나타난다. 1982년 6월과 7월에발생한블로킹은대기중층에한랭이류가평균보다강하게나타나고오래지속된원인으로분석된다. Fig. 17. Time series of zonal index averaged between 130-150 E. 3.2.6 구조적하강역의발생 Fig. 18은 500 hpa과 850 hpa에서 6월과 7월의상승속도편차를나타낸것이다. 6월에동아시아지역에는 500 hpa에 (+) 역이광범위하게나타난다. 이는한반도부근에서는하강류의강화로해석되고만주부근에서는상승류가하강류로나타남을의미한다. 850 hpa에서도같은분포를나 (a) June (b) July Fig. 18. As in Fig. 10. except for monthly mean vertical velocity. Contour intervals are 10 10-5 hpas -1.
482 1982 년동아시아가뭄의기후학적발달과정 타내는데, 가뭄역도 (+) 역과같은분포를보인다. 7월에도 (+) 편차역이계속해서위치하며, 가뭄의발달에영향을주는것으로생각된다. 8월이되면, 이 (+) 편차가부분적으로 (-) 로전환이되는데, 이는 1982년에도평균수준의상승류가발생함을의미한다 ( 그림미제시 ). 이때, (-) 로전환되는지역의분포가가뭄역이축소되는지역과상당히비슷하다. 따라서 1982년에가뭄이발달하여가뭄역이확장하는시기에는평균보다넓은지역에서하강류가발생하였고, 이하강류가약해짐에따라가뭄역이축소하는경향이있음을알수있다. 이러한하강역과상승역의변화는제트의위치에따른 2차순환에관계된다고할수있다. 200 hpa 바람장 ( 그림미제시 ) 을살펴보면, 1982년 6월에는한반도남부및일본남해안부근에제트의출구가위치하여제트의남쪽에서상승이, 북쪽에서하강이강화된것을알수있다 ( 전영신, 1990). 이는습기가부족한대기층에하강운동이강화됨으로써강수유발기구가약화되는부수적요인으로작용한것으로풀이된다. 4. 결론 1982년에동아시아지역에발생한가뭄역이확장하고수축함을가시화하였으며, 이와연관된대기순환의변화를분석하였다. 그결과, 다음과같은특징들이가뭄을발달시키는요인으로지목되었다. 1982년 6월과 7월에는, 오카사와라지방의고기압과중국내륙의저기압이평균보다약화되어동서기압경도와기온경도가모두약화되었다. 이때문에, 남풍류가발달하는계절임에도불구하고남풍류가발달하지못하거나반대로북풍이강하게나타났다. 건조한북풍이지배적이었기때문에, 동아시아지역으로유입되는습기가부족하였고, 대기전체에서기온이하강하였다. 추가적으로대류권중층에서강하게발달한한랭이류가오래지속되었고, 상층제트의중심이 7월까지한반도동쪽에있어한반도부근에하강기류가발달하는원인이되었다. 이와같은대기순환의변화는 1982년에강수를억제시키는중요한요인으로작용한것으로보이며, 이러한일련의상황들 은오호츠크해부근에위치한불로킹의영향으로해석된다. 이블로킹때문에계절진행이안되다가, 블로킹이해소되면서계절이급작스럽게진행되어여름으로접어들었다. 이러한급작스런계절진행으로인해, 동아시아지역에서초여름에발생하는우기가실종되었고, 이로인해가뭄이심화된것으로분석된다. 앞으로, 이계절에오호츠크해부근에블로킹이생기면항상가뭄이발생하는지, 기압 기온경도를약화시키거나계절진행속도의완급을조절하는다른요인은없는지등에대해서연구해볼필요가있다. 또한, 이연구는 1982년특정해에대한사례연구로모든가뭄현상이동일한과정으로발달된다고단정하기는어렵다. 유사사례를분석하여공통된특징을파악한다면, 궁극적으로가뭄의발달예측도가능할것으로생각된다. 참고문헌 기상연구소, 1993: 우리나라가뭄에관한연구, 80pp. 김상민, 박승우, 김현준, 1998: SPI 를이용한 1994 년가뭄분석, 한국농공학회학술발표회논문집, 92-98. 류성용, 2000: 한반도가뭄의변동성에관한연구. 부경대학교석사학위논문, 34pp. 변희룡, 한영호, 1994: 한반도에서계절별로발생하는가뭄에관한연구, 한국기상학회지, 30(3), 457-467. 변희룡, 1996: 한반도에가뭄을초래하는대기순환, 한국기상학회지, 32(3), 455-469. 변희룡, 정준석, 1998: 유효강수지수를이용한홍수위험의정량적진단, 한국수자원학회지, 31(6), 657-665. 변희룡, 강경아, 김기훈, 2001: Nino-3 아노말리와아시아가뭄 홍수의상관, 한국기상학회지, 37(5), 453-464. 유경희, 1984: 남한의물수지와한발의특성, 이화여자대학교석사학위논문, 57pp. 윤용남, 박무종, 1997a: L-Moment 법을이용한월강우량자료의지역가뭄빈도해석, 한국수자원학회논문집, 30(1), 55-62. 윤용남, 안재현, 이동률, 1997b: Palmer 의방법을이용한가뭄의분석, 한국수자원학회논문집, 30(4), 317-326. 이동률, 1999: 엘니뇨 / 남방진동과한국의가뭄과관계, 한국수자원학회논문집, 32(2), 111-120. 전영신, 박순웅, 1990: 1982 년과우장마때아시아지역의대기순환의특징, 한국기상학회지, 26(1), 12-24. 차은정, 전종갑, 정효상, 1999: 엘리뇨 / 라니냐해의우리나라기후특성에관한연구, 한국기상학회지, 35(1), 98-111. 최영진, 김현미, 최병철, 1994: 한국의기후자료를이용
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