Table 2.8.1. Correlation coefficients between sea surface temperature and precipitation over South China Sea and Northeast Asia, respectively, for the period of 1979-1998 and 1999-2011.
** 95% confidence level
*** 99% confidence level
Table 2.8.1에서 흥미로운 것은 남중국해 강수량과 동북아시아 강수량 변동성의 음의 상관 성이 후반기에 더욱 강해졌다는 것이다. 앞 절에서 살펴본 것과 같이 전반기와 후반기 남중국 해 지역에서 대기-해양 상호작용의 특성 변화가 이와 같은 상관성의 변화에 대한 물리적 원인 을 어느 정도 설명할 수 있을 것으로 사료된다. 즉 후반기와 전반기 남중국해 지역의 가장 큰 변화중의 하나는 해양의 역할 변화로 생각할 수 있다. 즉 후반기에는 남중국에서 해양 강제력 이 대기 변동성의 주요 원인이며 또한 이 지역에서 대기-해양 상호작용이 전반기에 비해 활발
하게 일어났다는 것이다. 이것은 남중국해 표층 수온 변동성과 동북아시아 강수량 변동성의 상관성의 변화와도 일치하는 것이다. 즉 전반기에는 남중국해 표층 수온의 변화는 대기 강제 력에 의한 변화가 우세하였기 때문에 이 지역에서 강수량이 증가할 경우 표층 수온은 감소하 게 되고 동북아시아 지역의 강수량 또한 감소하게 되어 결국 남중국해 표층 수온 변화와 동북 아시아 강수량은 양의 상관성을 가지게 된다. 그에 반해 후반기에는 표층 수온의 변화가 이 지역에서 대기 변동성을 유도하였기 때문에 반대로 음의 상관성을 보이고 있는 것을 확인할 수 있다. 즉 남중국해 표층 수온의 증가가 이 지역에서의 강수량 증가를 유도하게 되고 이 지 역에서의 강수량 증가는 지역 해들리 순환에 영향을 주어 동북아시아 지역에 하강기류를 유도 강수량의 감소를 가져오게 된다 (Figure 2.8.10). 따라서 남중국해 표층 수온은 동북아시아 강 수량과 음의 상관성을 보이게 된다. 이와 같은 결과들은 후반기 남중국해 해양 강제력의 증가 와 대기-해양 상호작용에 의해 유도되는 이 지역에서의 강수량 변동성이 남북방향의 지역 대 기 순환의 변동성을 통해 동북아시아 강수량과 더욱 밀접한 연관성을 유도하였음을 생각할 수 있다.
Figure 2.8.10. The regressed stream line against with the precipitation variations averaged in South China Sea during summer for the period of 1979-2011.
열대 지역에서 대기의 deep convection은 지구 기후에 매우 중요한 요소이다 (Zhang 1993).
Convective latent heat의 방출은 적도-중위도를 연결하는 대규모대기 대기 순환을 유도하는 중요한 기작으로 작용한다 (Webster 1972). 또한 deep convection은 지구의 radiation budget 에도 중요한 역할을 한다 (Ramanathan et al. 1989, Harrison et al. 1990). 특히 지구온난화 하 에서 deep convective에 의한 연직적인 수증기 분포는 feedback mechanism에 매우 중요하다 고 알려져 있지만 아직까지 연구는 미미한 상태이다 (Betts 1990). 이러한 deep convection은 해수면온도가 27.5C이상 되는 지역에서 발생하며, 이러한 해수면온도는 태양 복사에너지에 영 향을 받는 다고 알려져 있다. 하지만 deep convective의 변동성이 복잡한 물리 과정을 통해 어 떻게 복사 및 대기 순환장과 상관성을 가지고 있는 가에 대한 상세한 과정에 대해서는 여전히 다양한 연구가 진행 중에 있다 (Graham and Barnett 1987, Zhang 1993, Lau and Nath.
1996). 따라서 본 연구에서는 최근 열대 서태평양 지역에서 해수면온도와 deep convective cloud의 관계에 대해서 분석하고 나아가 최근 지구온난화에 따른 SST-Radiation-Cloud feedback 변화에 대하여 초점을 맞추어 분석하였다.
Figure 2.8.11은 1979-2013년 늦여름철 (7월,8월) 서태평양 지역의 평균 해수면온도(sea surface temperature, SST)의 분포를 나타낸 것이다. 그림에서 볼 수 있듯이, 열대 서태평양 지역의 평균 해수면온도는 28°C이상으로 고온의 분포를 나타내는데 이렇게 평균 해수면 온도 가 28°C 이상을 나타내는 지역을 본 연구에서는 Warm Pool이라 정의하였다. Figure 2.8.12a는 Warm Pool 지역(120°E-170°E, 10°S-10°N)의 늦여름철(7월,8월) 평균 표층온도의 시계열을 보 인 것이고 (1979-2013) Figure 2.8.12b는 기후학적인 평균값을 뺀 편차값의 시계열을 보인 것 이다. Figure 2.8.12에서 알 수 있는 것처럼 Warm Pool지역의 표층온도는 온난화 경향을 보이 고 있는 것을 알 수 있으며, 특히 Figure 2.8.12b에서 확인할 수 있는 것처럼 1990년대 중반을 경계로 Warm Pool지역 표층온도가 뚜렷하게 증가한 것을 확인할 수 있다. Figure 2.8.12의 결 과를 바탕으로 Warm Pool지역 내에서 1990년대 중반을 경계로 SST-Radiation-Cloud Feedback 변화를 살펴보았다.
Figure 2.8.11 Climatological mean sea surface temperature in late summer (July-August) for 1979-2013.
Figure 2.8.12. Time series of mean SST(°C) in the Warm Pool (120°E-170°E, 10°S-10°N) during the late summer (July-August) for 1979-2013. Red line indicates a linear trend. (b) As in (a), but subtracting the climatological mean.
Figure 2.8.13a,b,c은 Warm Pool지역 내에서 지역 평균한 SST와 Deep convective cloud, Precipitation, Shortwave radition의 시계열을 이용하여 11년 이동 상관계수를 나타낸 그림이 다. Figure 2.8.14의 결과는 Warm Pool 지역 내에서 SST-Radiation-Cloud Feedback이 1990 년대 중반을 경계로 변화한 것을 보여주는 것인데, 1990년대 중반이전에는 Deep convective cloud의 변화가 강수와 Shortwave radiation의 변화를 유도하고 이는 SST 변동성에 영향을 주지만, 이후기간에는 SST 변화가 Deep convective cloud의 변동성을 유도하고 이는 다시 강 수량과 Shortwave radiation의 변화를 유도하게 된다. 즉 1990년대 중반 이전에는 대기의 변화 가 해양의 변화를 유도하는 관계에 있었다면, 1990년대 중반 이후에는 해양이 대기의 변화를 유도하는 관계로 변화하였다는 것이다.
이러한 결과가 나타나는 이유는 첫 번째로 1990년대 중반을 경계로 평균 해수면온도의 변 화로 인한 대기의 불안정성이 커졌기 때문인 것으로 사료된다. 1990년대 중반이후 Oceanic forcing으로 변화한 이유에 대해 자세히 이해하기 위해서 Lead-lag 상관분석을 실시하였다 (Table 2.8.2, Table 2.8.3). 표에서 볼 수 있듯이, 1990년대 중반 이후 기간 동안에 초여름철 (5 월,6월)의 강수와 단파복사가 늦여름철 해수면온도 변화에 각각 음의 상관관계와 양의 상관관 계를 가지고 유의하게 영향을 주는 것을 확인할 수 있으며, 초여름철 강수와 단파복사는 초여 름철 Deep convective cloud에 상당한 영향을 받는 것을 알 수 있다. 즉 초여름철의 Deep convective cloud의 변화가 늦여름철 해수면온도 변화 시키는데 주요한 역할을 하였다고 볼 수 있다. 이에 반해 1990년대 중반 이전에는 뚜렷한 상관관계가 나타나지 않았다. 결과적으로 늦여름철 Warm Pool 지역에서 SST-Radiation-Cloud Feedback 변화는 초여름철 Deep convective cloud의 변화에 밀접한 관련이 있으며, 초여름철의 Deep convective cloud변화 원 인에 대해서는 좀 더 연구가 필요하다