| 초록 |
본 연구는 한반도를 포함한 동아시아 지역의 극한 강수 현상 변화의 특성을 분석하고, 그 원인 및 메커니즘을 밝혀 미래의 해당지역 강수 극한의 변화를 전망하는 것을 목표로 하였다. 기존 역학 모델에서 모의가 어려운 강수, 그 중에서도 극한 강수의 변동 및 변화를 전망하기 위해서 본 연구에서 핵심적으로 사용하게 되는 이로는 극한 분포 이론 (Generlized Extreme Value Theory) 로 어떤 변수의 극한값을 선택해 나열하면 이루게 되는 분포를 가정한 이론이다. 이런 이론을 바탕으로 각해의 강수 극한과 그 해의 대기 변동성이 가지는 관계식을 만들고,미래에 대기가 변동/변화하였을 경우 그에 따라 강수 극한의 시공간 변동이 어떻게 되는지 살펴 보는 통계 모형을 구성하게 된다. 통계 모형의 가장 큰 특징은 역학 모형에서 모의 수준이 높은 인자를 사용하여 간접적으로 최종 아웃풋을 산출한다는 점이며, 따라서 본 연구에서는 동아시아 지역 강수 극한의 변동에 영향을 미치는 대기 인자에 대해 조사하였다. 이를 위해 일반적으로는 각 지역의 강수 시계열에 대기장을 회귀 분석하는 등의 형태로 관련성을 조사하지만, 강수 극한의 경우 시간적 변동뿐만 아니라 공간적 변동도 매우 크게 나타나 각 지역별로 세분화된 인자를 찾아내는 데에 어려움이 있다. 그래서 본 연구에서는 두 가지 방안을 마련하였다. 첫 번째는 대기장의 대표적인 형태를 구분하고 이로부터 극한 강수와의 연관성을 밝혀내는 방법이고, 두 번째는 동아시아 지역에서 강수 극한을 일으키는 가장 큰 원인인 태풍의 경우, 유사한 대기 환경 내에서 유사한 진로를 가질 경우 해당 진로내 강수 변동은 유사한 형태를 띨 것을 예상하여 태풍 강수의 시공간적 변동을 야기하는 대기 인자와 이를 바탕으로 한 극한 강수의 미래 예측을 실시해 보았다. 우선 동아시아 지역의 대표적인 대기 인자의 변동성을 구분하기 위해 Self-Organizing Map (SOM)을 이용하여 여름철 상층 지위고도장을 Clustering하였고, 가장 최적의 패턴 개수로 5개를 선정하여 그 형태를 살펴본 결과전반적으로 SNAO와 AO를 포함하는 Gircumglobal Teleconnetion Pattern 유사 패턴 5가지가 나왔고 각 패턴은 시기별로 그 횟수에 차이를 보인다. 이와 관련하여 지역별 극한 강수의 변동성도 각기 다르게 나타났으며, 우리나라의 경우 SOM1이 많은 시기에 남동부 지방에, SOM2가 많은 시기에 중부 지방에, SOM3가 많은 시기에 동북부(북한) 지역에, SOM4가 많은 시기에 남서부 지방에 강수 극한이 유의하게 많이 나타났고, SOM5의 경우 유의성은 다소 약하지만 중부지방을 중심으로 강수가 강하게 나타났다. 중국 양쯔강 유역은 우리나라 중부지방과, 양쯔강이남은 우리나라 남부지방과 비슷한 변동성을 보여 전반적으로 장마 전선의 영향 아래 있는 지역은 유사한 변동성을 보이는 것으로 보였다. 이 외에도 호우로 피해가 큰 파키스탄 지역이나 중국 남부 지역, 인도차이나 반도, 필리핀 등에서 강한 시그널이 나타났다. 이러한 시공간 변동성은 주로 인도양과 태평양의 해수면 온도 분포에 따라 중위도로 이어지는 로스비파 전파의 형태가 조금씩 변화하게 되는데, 이렇게 생성된 로스비파는 바로트로픽한 형태로 천천히 움직이는 특성이 있어 일종의 블로킹 역할을 하게 됨에 따라 태풍이나 장마전선의 이동에 영향을 주어 특정 지역에 강수 강도를 변화시키는 것으로 파악되었다. 그 중에서 태풍 강수로 좀 더 초점을 맞추어 태풍 강수의 변동을 일으키는 인자를 자세히 확인한 결과 중앙태평양 해수면 온도의 변동과 중위도 지역 해수면 온도 변동에 따라 태풍 진로와 강도에 변화가 생기고 이를 바탕으로 동아시아 각 지역의 극한 강수 변동이 유도되는데, 이러한 변동이 여름철 태풍이 자주 지나는 지역의 경우전체 강수 극한 변동성과도 유사하여 이 변동을 살펴보는 것이 의미 있음을 확인하였다. 이에 태풍 강수를 변동시킨 해수면온도 변동과 각 지역이 가지는 고유의 습도를 예측 인자로 하여 강수 극한을 예측하는 GEV 통계모형을 구성하였고, 20세기 모델 모의결과로 검증을 거쳐 21세기 미래의 변화를 전망해 본 결과, 한국, 일본 남부 및 홍콩지역에 태풍과 관련한 극한 강수가 증가하고, 중국 하이난 섬, 동부 해안 및 대만 북부 지역은 감소할 것으로 나타났다. |
