한반도 1월 기온의 수십 년 변동성과 그 가능한 원격상관 :

윤재승

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자료유형: 학위논문

저자정보: 윤재승 (강릉원주대학교, 강릉원주대학교 대학원)

발행연도: 2021

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2021

한반도 1월 기온의 수십 년 변동성과 그 가능한 원격상관

윤재승 대기환경과학과 2021.01 학위논문

2018

겨울철 유라시아 대륙 지표 온도의 저주파 변동이 한반도 기온 변동에 미치는 영향

윤재승 , 정일웅 , 최준태 한국기상학회 학술대회 논문집 2018.10 학술대회자료

2017

한반도 겨울철 혹한 발생 기작으로서 동아시아 겨울 몬순 변화

윤재승 , 정일웅 , 신상희 외 2명 한국기상학회 학술대회 논문집 2017.10 학술대회자료

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1월 한반도 지표 기온과 시베리아 고기압 발달과는 높은 상관성을 가진다는 사실이 잘 알려져 있다: 전형적으로 1월에 시베리아 고기압이 강화(약화)되면, 한반도는 추워(따뜻)지는 뚜렷한 특징을 가진다. 그러나 이 연구는 한반도 지표 기온(K-tas)과 시베리아 고기압 지수(SHI) 간 관계성이 일정하지 않을 가능성에 관심을 두고, 수십 년 시간 규모에서 K-tas와 SHI 간 관계성의 특징을 살피고, 그 원격인자를 찾고자 하였다.
전체 분석 기간을 P1(1971-1990)과 P2(1991-2010)으로 나누어서 살펴본 결과, 상관관계는 -0.81(P1)에서 -0.16(P2)으로 상당히 감소하였다. 두 기간의 상관관계 변화에 대한 이유를 알아보기 위해 SVD를 이용하여 분석하였다: 전체 변동성이 98.5%(P1)에서 88.0%(P2)으로 감소하였다. P1 기간 동안, 한반도 북서쪽으로는 시베리아 고기압과 동쪽으로는 알류샨 저기압이 강화가 나타났다. 반면, P2 기간 동안, 시베리아 고기압이 북서쪽으로, 알류샨 저기압은 동쪽으로 이동하였다.
두 시기별 서로 다른 패턴이 나타난 원인을 살펴보기 위해, AO와 ENSO의 관계를 살펴보았다. 북극 진동(AO)과 SHI 간 상관관계는 -0.43(P1)에서 -0.03(P2)으로 상당히 감소하였으며, 엘리뇨-남방진동 지수(ENSO)와 알류샨 저기압 간 상관관계는 -0.23(P1)에서 -0.61(P2)으로 증가하였다. 이 결과는 300 hPa 지위고도의 EOF 결과와 일치한다. EOF 첫 째 모드는 AO, 둘 째 모드는 ENSO로 설명된다. P1 시기에는 AO의 영향을, P2 시기에는 ENSO의 영향을 받는 것으로 확인하였다. 따라서 AO와 ENSO은 수십 년 변동을 가지면서 한반도 지표 기온에 관련이 있으며, 시기에 따라 비정상성(non-stationary) 영향을 미친다.
AO와 ENSO의 수십 년 변동의 원인과 관련하여서, 유라시아 대륙과 북태평양의 내부 변동성에 대해 살펴보았다. 먼저, 유라시아 대륙에서는 특정시기에 따라 북극 지역에 온난화, 유라시아 대륙에 냉각화 패턴(WACE)이 나타났다. WACE는 AO와 독립적이 관계를 가진다. WACE는 경년 변동성부터 수십 년 변동성까지 다양한 시간 규모를 가지며, 수십 년 변동성의 WACE는 K-tas와 SHI 간 관계성의 수십 년 변동성에 관련이 있음을 확인하였다. negative(positive) WACE에서 positive(negative) WACE로 전환하면서 K-tas와 SHI 간 상관성이 낮아(높아)지는 모습이 나타났다. 또한, 북태평양 수십 년 변동성(PMO)이 K-tas와 SHI 간 수십 년 변동성과 밀접한 관련이 있는 것을 확인되었다. positive(negative) PMO에서 negative(positive) PMO으로 전환하면서 K-tas와 SHI 간 상관성이 낮아(높아)지는 모습이 나타났다. 이들의 인과관계에 대해서 정확하게 이해하기 위해서는 적절한 실험 설계를 갖춘 기후 모델을 사용한 시뮬레이션이 필요하다.

It is well known that the surface air temperature of the Korean Peninsula (hereafter, Korea) in January has a high correlation with the strengthening of the Siberian high: Typically, when the Siberian high is strengthened (weakened) in Korea in January, the Korea has a distinct characteristic of becoming cold (warm). However, this study, the possibility that the relationship between the surface temperature of the Korea (K-tas) and the Siberian high index (SHI) is not constant, examines the characteristics of the relationship between K-tas and SHI on a multi-decadal time scale, and I was trying to find teleconnections.
The results indicate that the relationship has been examined by diving the entire analysis period into P1 (1971-1990) and P2 (1991-2010), the correlation significantly decreased from -0.81 (P1) to -0.16 (P2). SVD was used to analyze the cause for the change in the correlation between the two periods: The total variability decreased from 98.5% (P1) to 88.0% (P2). During the P1 period, the strengthening of SH and Aleutian Low (AL) located in the northwestern and northeastern areas of Korea, respectively. On the other hand, during the P2 period, the SH moved to the northwest from the Siberian region, and the AL moved to the east.
In order to examine the causes of the different patterns in the two periods, the relationship between AO and ENSO was examined. The correlation between the Arctic Oscillation (AO) and SHI significantly decreased from -0.43 (P1) to -0.03 (P2), and the correlation between the El Nino-Southern Oscillation (ENSO) and the AL increased -0.23 (P1) to -0.61 (P2). This result is consistent with the EOF of geopotential height at 300 hPa. The first mode is described as AO and the second mode as ENSO. In the P1 period, it was confirmed that AO was affected, and in the P2 period, it was affected by ENSO. Therefore, AO and ENSO show multi-decadal variations, are associated with changes in the surface air temperature in Korea and have a non-stationary effect depending on the period.
In relation to the causes of multi-decadal variability of AO and ENSO, the internal variability of the Eurasian continent and the North Pacific was investigated. In the Eurasian continent, the warm Arctic-cold Eurasia (WACE) trend was observed during specific periods. WACE has an independent relationship with the AO and shows variability on various timescales from interannual to multi-decadal. It was confirmed that the multi-decadal variability of WACE is associated with the multi-decadal variability of the relationship changes between K-tas and SHI. In the transitions from negative to positive WACE, the correlation between K-tas and SHI decreased (and increased in the reverse case). In addition, it was confirmed that Pacific Multi-decadal Oscillation (PMO) was closely related to multi-decadal variability between K-tas and SHI. When the PMO transitions from positive to negative, the correlation between K-tas and SHI decreased (and increased in the reverse). The more accurate understanding of the causal relationship between the variabilities requires simulation studies with an appropriate climate model.

감사의 글 ⅰ
목 차 ⅱ
그림차례 ⅳ
표 차 례 ⅸ
국문요약 ⅹ
Ⅰ. 서론 1
1.1. 연구 배경 1
1.2. 연구 목적 5
Ⅱ. 자료 및 분석 방법 9
2.1. 자료 9
2.2. 분석 방법 10
2.1) 한반도 추위 발생 메커니즘 변동 10
2.2) K-tas와 SHI 간 관계성의 수십 년 변동을 일으키는 잠재적 원격상관 11
Ⅲ. 결과 및 토의 15
3.1. 한반도 추위 발생 메커니즘 변동 15
3.1.1) 한반도 지표 기온과 시베리아 고기압 강도 간 관계 15
3.1.2) 한반도 지표 기온과 시베리아 고기압 강도 간 관계성의 수십 년 변동성 17
3.1.2) 시기별 AO와 ENSO의 비정상성 31
3.1.3) 요약 38
3.2. K-tas와 SHI 간 관계성의 수십 년 변동을 일으키는 잠재적 원격상관 39
3.2.1) 유라시아 대륙 지표 기온의 수십 년 변동성 39
3.2.2) 북태평양 수십 년 변동성 48
3.2.3) 요약 58
Ⅳ. 요약 및 결론 60
참고문헌 63
영문요약 69

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