Chapter 4. Middle-latitude climates 석사 1 년 김진아. contents General circulation The influence of jet streams The role of the oceans Mid-latitude circulation.

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1 Chapter 4. Middle-latitude climates 석사 1 년 김진아

2 contents General circulation The influence of jet streams The role of the oceans Mid-latitude circulation and teleconnections in the SH Precipitation trends and patterns Characteristics and role of the synoptic-scale pressure systems Correlations and spatial distributions Compare Zonal Circulation and Meridional circulation Are sunspot variations a forcing mechanism?

3 Precipitation trends and patterns IPCC 보고서 – 유럽대륙 내 대부분 강수량 증가, 특히 고위도 지방에서 강수량 증가 – 서유럽의 지중해 지역은 강수량 감소 Precipitation Measurements And Trends In The Twentieth Century- New et al(2001) –1901~1950 년대 : 평균보다 낮음. –1950~1970 년대 : 평균보다 높음. –~ 1990 년대 : 감소 Extreme precipitation events –IPCC – Cusbasch et al.,2001 강수량이 증가하는 지역 內 ⇒ 강한 강수일이 증가 Surface observed global land precipitation variation – Dai et al., 1997 – 북대서양에서 NAO( 북대서양진동 ) 는 겨울에 10% 정도 변화 –NAO 의 지수가 높음 북유럽, 동미국, 지중해에는 보통보다 많은 강수량 남유럽, 동캐나다는 낮은 강수량

4 Precipitation trends and patterns 미국 연 강수량 –Secular Trends of Precipitation Amount, Frequency, and Intensity in the United States – Karl and Knight,1998 미국 내 연간 총 강수량의 10% 이상 강수량이 있는 날의 퍼센트 많은 강수량을 기록하는 날이 증가 (IPCC) 일강수량 증가 –Decade-Scale Precipitation Increase in Great Plains at End of 20th Century – Garbrecht and Rossel,2002 1895~1999 년까지의 강수 자료 마지막 20 년간 – 건조한 해 : 감소 – 습한 해 : 증가 Precipitation (mm/day)

5 Mid-latitude circulation and teleconnections in the SH 순환과 관련하여 북반구와 차이점 –East Antarctic plateau 에서 순환을 제어 – 순환의 패턴과 강도 변화에 따른 시공간적 기후 변화 2 년마다 계절적 변화 ; 약 10 년마다 변화 남극과 적도 사이, 해양과 대륙과 얼음 사이의 온도에 영향 – 순환의 변동성에 영향을 끼치는 요인 SST 의 변화, 해빙의 규모와 변화 남반구의 기후 패턴은 북반구와 다른 지표 구 조에 의해 차이가 난다. – 남아메리카 남쪽 끝, 남아프리카 남쪽 가장자 리, 태즈메니아, 호주의 남쪽 해변, 뉴질랜드를 제외하고는 모두 해양 – 노호하는 40 도대 (‘Roaring Forties’) 중위도 60~70˚W 에 있는 남극반도만 존재 남반구의 편서풍대

6 The role of the oceans 남반구 중위도 순환에서 해양의 역할 – 해양 표면과 대기 사이의 가스, 미립자, 열, 물의 교환 남반구의 큰 차가운 해양 흐름 – 벵겔라해류 (Benguela Current) 아프리카의 남쪽에서 남서 연안을 따라서 북쪽으로 올라가는 한류 연안에서는 하층에 있는 바닷물이 위로 올라와 표면 수온이 매우 낮아져, 아프리카 서부 의 기후에 영향을 미친다. – 훔볼트해류 (Humboldt Current) 또는 페루 해류 남아메리카 대륙의 서쪽 연안 먼바다를 북상하는 태평양의 해류 적도로 향하는 흐름 중에서 최대 규모

7 The role of the oceans Bigg et al.,2003 and Fauchereau et al.,2003 – 적도와 중위도의 해양의 역할에 따른 비교 SST 는 순환에 많은 영향을 끼치지 않는다. – 순환에서 SST 의 영향은 다른 요소의 영향에 의해 압도당한다. – 중위도의 발산순환은 적도의 순압 순환보다 지표면에 영향을 덜 끼친다. 진동의 반응 주기는 해양의 영향에 의해 조절 – 진동의 변화 주기는 적도의 시간 규모보다 더 길게 나타난다. – 매년 주기보다 매십년 주기로 나타난다. – 예로 로스비 파 확대의 패턴과 시기는 해양의 강한 영향을 받는다. 지역별로 해양의 영향은 다르다. – 남서 인도양과 남극해양 중심지역의 SST 에서는 잠열의 영향이 중요하다. –SST 잠열플럭스 감소 : SST 가 따뜻해지거나 편서풍이 감소 잠열플럭스 증가 : SST 가 차가워지거나 편서풍이 증가 –ENSO 라니냐가 생기면 비구름이 서쪽으로, 엘니뇨가 오면 동쪽으로 가는 현상 대서양의 총 변화와 20% 연관 남서 인도양의 총 변화와 17% 연관

8 The influence of jet streams 북반구와 비교하여 상대적으로 영향이 적다. 제트류 – 지표면의 저기압과 고기압의 중요한 매커니즘 – 북반구 겨울에 강하며 40m/s 이상 여름에는 약 10m/s – 남반구 여름에 제트류가 더 강해진다. – Trenberth,1987

9 General circulation 지표기압의 분포와 변화 분석은 남반구의 중위도 순환의 변화로부터 접근이 가능 Extratropical Circulation Indices In The Southern Hemisphere Based On Station Data – Jones et al., 1999 –TPI(Trans-Polar Index) 온대 남반구 지수로써 Rossby wave number 1 의 영향을 측정하기 위해 만들어짐. 남반구 열대지방인 호주의 태즈메니아주 호바트와 포클랜드제도의 스탠리의 기압을 비교한 SOI 를 이용하여 계산 양의 값 – 호바트가 스탠리보다 기압이 높음. –Zonal index 가 강함 가을 –1900~1940 : 양의 값 ⇒ 동서순환이 지배적 –1940~1980 : 음의 값 ⇒ 남북 순환이 지배적 –1980 : 양의 값 음의 값 – 스탠리가 호바트보다 기압이 높음 – 남북순환이 더 강함.

10 Compare Zonal Circulation and Meridional circulation 동서순환이 지배적남북 순환이 지배적 순환의 특징강한 편서풍약한 편서풍 하나의 제트류제트류가 퍼짐 고기압 활동의 증가고기압 활동의 감소 엘니뇨와 관련라니냐와 관련 무역풍의 약화무역풍의 강화 아열대 고기압 적도로 이동아열대 고기압 극으로 이동 뉴질랜드 동쪽 아래에서 저기압 활동뉴질랜드 동쪽 위에서 저기압 활동 남인도양 아래에서 저기압 활동남인도양 위에서 저기압 활동 열, 수분, 운동량의 극 이동 약화열, 수분, 운동량의 극 이동 강화 뉴질랜드의 빙하 변화빙하의 전진빙하의 후퇴 구름증가, 태양복사 감소구름 감소, 태양복사 증가 강우증가 (SW 해변 ) 강우감소 (SW 해변 ) 남아프리카가뭄습함 남극강우감소강우 증가 CPT 감소 CPT 확장

11 Correlations and spatial distributions 상관관계 –Sea-Surface Temperature Co-Variability In The Southern Atlantic And Indian Oceans And Its Connections With The Atmospheric Circulation In The Southern Hemisphere – Fauchereau et al., 2003 1950~1999 년 사이의 해면기압분포, 고도값의 변화, 바람의 흐름 (925hPa) 을 NCEP/NCAR 재분석 자료를 이용하여 표현 여름에 남서인도양의 MSLP 와 남서대서양의 MSLP 이 가장 강한 상관관계

12 Correlations and spatial distributions 공간분포 –Fauchereau et al., 2003 여름의 아노말리 상태 기압장의 공간분포의 변화를 알아보기 위해 합성분석 대서양과 인도양의 남서쪽에서 아노말리가 발생할 때, 또는 북동쪽에서 차가운 아노말리 가 발생할 때 남서쪽으로 이동하는 아열대 고기압이 강해진다. 양의 아노말리 발생 –250hPa : 인도양, 태즈먼해 –400hPa : 남동 태평양과 대서양 – 아열대 고기압의 강도는 계절마다 다르다 인도양 : 겨울에 가장 강함, 여름에 가장 약함 대서양 : 겨울에 가장 강함, 여름과 가을이 가장 약함 태평양 : 봄에 가장 강함, 가을에 가장 약함

13 Characteristics and role of the synoptic-scale pressure systems 고기압 –1 월 ( 남반구 여름 ) 의 고기압권 30˚S ~40˚S 에서 발생 특히 10˚W, 90˚W, 호주의 남쪽 130˚E, 90˚E 주변에서 발생 ⇒ 블로킹 –7 월 ( 남반구 겨울 ) 의 고기압권 여름보다 북쪽으로 이동 (25˚S~35˚S) 10~30% 강도 감소 발생빈도는 증가 – 남아프리카남동쪽 – 호주 – 뉴질랜드 – 대륙의 남동쪽 해변에서 생성 기압능은 산악지대에 의해 더욱 그 세력이 향상되고 더 안정적이게 된다. –45˚S 에는 고기압에 거의 없다 태평양 고기압이 55˚S 에 존재 만약 편서풍이 깨어진다면 고기압은 50˚S 위에 존재 ⇒ 해수면의 기압이 보통보다 30hPa 이 증가 wintersummer

14 Characteristics and role of the synoptic-scale pressure systems 저기압 – 중위도의 기상시스템에 많은 영향을 준다. – 겨울 (7 월 ) 태평양 지역에서 형성되는데 7 월의 발생빈도는 평균 약 30 회 정도이다. 가장 강한 경압대기의 불안정과 향상된 열대류가 나타난다. 발생빈도가 큰 곳 – 뉴질랜드, 남아메리카의 동쪽 해변, 남아프리카의 동남쪽 – 여름 (1 월 ) 저기압이 해양에서 평균적으로 12 번 발생 변환속도가 느리며 약하다. WinterSummer

15 Are sunspot variations a forcing mechanism? 태양의 흑점과 그 변화는 중위도 기후 변화를 만드는 매커니즘 –Solar Correlates Of Southern Hemisphere Mid-Latitude Climate Variability – Thresher,2002 태양흑점의 주기와 남반구 순환의 변화의 관계 ZWW(zonal west winds) : 호주, 뉴질랜드, 남아메리카, 남아프리카의 강수, 온도, 해양 순환에 영향 태양흑점의 주기 : 대략 11 년 강한 ZWW : 10~13 년 그러나 위 상관 분석은 문제가 있다. ⇒ 가시적 관계에도 불구하고 통계적 중요성만 보여줌. – 앞으로 광범위한 연구가 필요하다.