Current and Future Changes in the Type of Wintertime Precipitation in South Korea

현재와 미래 우리나라 겨울철 강수형태 변화

  • Choi, Gwang-Yong (Climate Research Laboratory, National Institute of Meteorological Research, Korea Meteorological Administration) ;
  • Kwon, Won-Tae (Climate Research Laboratory, National Institute of Meteorological Research, Korea Meteorological Administration)
  • 최광용 (기상청 국립기상연구소 기후연구팀) ;
  • 권원태 (기상청 국립기상연구소 기후연구팀)
  • Published : 2008.03.31

Abstract

This study intends to clarify the characteristics and causes of current changes in wintertime precipitation in Korea and to predict the future directions based on surface observational $(1973/04\sim2006/07)$ and modeled (GFDL 2.1) climate data. Analyses of surface observation data demonstrate that without changes in the total amount of precipitation, snowfall in winter (November-April) has reduced by 4.3cm/decade over the $1973\sim2007$ period. Moreover, the frequency and intensity of snowfall have decreased; the duration of snow season has shortened; and the snow-to-rain day ratio (STDR) has decreased. These patterns indicate that the type of wintertime precipitation has changed from snow to rain in recent decades. The snow-to-rain change in winter is associated with the increases of air temperature (AT) over South Korea. Analyses of synoptic charts reveal that the warming pattern is associated with the formation of a positive pressure anomaly core over northeast Asia by a hemispheric positive winter Arctic Oscillation (AO) mode. Moreover, the differentiated warming of AT versus sea surface temperature (SST) under the high pressure anomaly core reduces the air-sea temperature gradient, and subsequently it increases the atmospheric stability above oceans, which is associated with less formation of snow cloud. Comparisons of modeled data between torrent $(1981\sim2000)$ and future $(2081\sim2100)$ periods suggest that the intensified warming with larger anthropogenic greenhouse gas emission in the $21^{st}$ century will amplify the magnitude of these changes. More reduction of snow impossible days as well as more abbreviation of snow seasons is predicted in the $21^{st}$ century.

본 연구에서는 20세기 후반 관측자료를 분석하여 최근 한반도 겨울철 강수현상에 나타난 변화 양상과 그 원인을 밝히고, 21세기 후반 기후모델(GFDL 2.1) 자료를 바탕으로 미래의 겨울강수 변화추세를 예측해 보고자 한다. 61개 지점 관측자료를 분석한 결과 에 따르면, 지난 35년 동안$(1973/74\sim2006/07)$ 우리나라 겨울철($11\sim4$월) 총 강수량은 변화가 없었지만, 강설량은 약 4.3cm/10년의 비율로 감소하였다. 1980년대 후반 이후 강설일수가 감소하고, 강설강도가 약해지고, 강설계절의 길이가 줄어들면서 설수일율(전체 강수일 수에서 강설일이 차지하는 비율)도 낮아졌다. 이러한 패턴은 겨울철 강수형태가 점차 강설에서 강우의 형태로 바뀌어가고 있음을 보여준다. 이러한 우리나라 겨울철 강수 형태의 변화는 겨울철 양(+)의 북극진동(Arctic Oscillation)에 의해 한반도 주변의 겨울철 기압이 상승함에 따라 나타난 기온상승과 관련되어 있다. 1980년대 후반 이후의 동북아시아 지역의 기압 상승은 한반도 주변의 대기와 해양 온도를 차별적으로 상승시킴으로써 대기안정도 증가에 의한 눈구름 형성 감소와 관련된 대기-해양간 온도경도를 감소시켰다. 모델생산 미래$(2081\sim2100)$ 기후자료와 20세기 후반$(1981\sim2000)$ 기후자료 비교 분석 결과, 21세기 말에는 대기 중 온실기체의 양이 증가할수록 온난화가 강화되어 겨울철 강설기간이 더 짧아지고 강설불가능일이 더 증가할 것으로 예상된다.

Keywords

References

  1. 강만석, 2000,' 한국의 여름 강수량 변동의 지역성,' 한국지역지리학회지, 6(3), 139-152
  2. 김동균.전혜영, 2000, '집중호우와 연관된 산악 효과에 대한 수치적 연구,' 한국기상학회지, 36(4), 441-454
  3. 김성삼, 1979, '남한의 10cm이상 강설의 기상조건,' 한국기상학회지, 15(1), 1-10
  4. 김성삼.정창희.박순웅.이병설, 1983, '다우장마와 과우장마시의 장마전선의 구조적 특징,' 한국기상학회지, 19(1), 12-32
  5. 박병익, 2003, '장마전선 위치로 본 한반도 강수분포의 특성,' 한국지역지리학회지, 9(2), 192-202
  6. 박병익.윤석은, 1997, '한국의 동계 강수 분포에 관한 종관기후학적 연구,' 대한지리학회지, 32(1), 31-46
  7. 박순웅.정창희.김성삼.이동규.윤순창.전영근.홍성길, 1986, '1984년 9월 1-3일에 한국에서 발생한 호우의 종관적 특성 분석,' 한국기상학회지, 22(1), 42-81
  8. 박종서.이내영, 1985, '1980년 8월 25-26일 남한에서 발생한 집중 호우의 종관 기상학적 연구,' 한국기상학회지, 21(3), 44-52
  9. 박창현.이화운.정우식, 2003, '지리산 부근 집중호우 발생시 하층제트와 지형의 영향,' 한국기상학회지, 39(4), 441-458
  10. 박현욱, 1986, '남한의 강수량 연변화 유형과 강수지역,' 지리학, 21(1), 26-36
  11. 서은경.전종갑, 1991, '1990년 1월 29일-2월 1일 한반도에서 발생한 대설에 관한 연구,' 한국기상학회지, 27(2), 165-179
  12. 위태건.이동규, 1994, '한반도 집중호우 수치모델을 위한 Fritsch-Campbell 수분과정의 반예측 검증,' 한국기상학회지, 30(3), 537-563
  13. 유동봉.김경익, 2005, '도플러 레이더 관측에 의한 강설운의 운동학적 특성과 구름줄 발달 분석, '한국기상학회지, 41(6), 877-896
  14. 윤원태.박정규.이재원.이현수.민승기, 2001, '1998년 여름철 한반도 집중호우 특성분석, '한국기상학회지, 37(2), 181-194
  15. 이경미.이승호, 2006, '호남지방의 국지적 강설 분포와 그 차이의 원인에 관한 연구,' 대한지리학회지, 41(4), 457-469
  16. 이병설, 1979, '남한의 강설분포에 관한 연구,' 지리학과 지리교육, 9, 224-235
  17. 이병설.김성삼, 1983, '장마계의 종관적 특성,' 한국기상학회지, 19(1), 1-11
  18. 이승호.천재호, 2003, '시베리아 고기압 확장시 호남지방의 강설분포 - 노령 산맥 서사면 지역을 중심으로-,' 대한지리학회지, 38(2), 173-183
  19. 이승호.류상범, 2003, '전구 기온 상승이 한국의 적설량 변화에 미치는 영향,' 대한지리학회지, 38(4), 463-477
  20. 이승호.최병철, 2001, '울릉도의 적설량 변화,' 한국기상학회지, 37(4), 317-328
  21. 이재규, 1999, '대관령과 강릉 지역의 강설량 차이를 일으키는 종관구조:사례연구,' 한국기상학회지, 35(3), 319-334
  22. 이훈.이태영, 1994, '영동지역의 폭설 요인,' 한국기상학회지, 30(2), 197-218
  23. 전종갑.이동규.이현아, 1994, '우리나라에서 발생한 대설에 관한 연구,' 한국기상학회지, 30(1), 97-117
  24. 정관영.정영선.황병준, 1999, '주성분 분석을 이용한 한반도 강설 지역 구분,' 한국기상학회지, 35(3), 466-473
  25. 정영근, 1999, '호남지방 대설 발생의 종관 환경,' 한국지구과학회지, 20(4), 398-410
  26. 최광용.권원태, 2001, '20세기 우리나라 자연 계절 전이와 생활 기온 지수의 변화,' 지리교육논집, 45, 14-25
  27. 최광용.권원태.Robinson, D.A., 2006, '우리나라 계절 개시일과 지속기간,' 대한지리학회지, 41(4), 435-456
  28. 최진식, 1985, '동해와 그 연해안 대설의 기후학적 연구,' 지리학, 31, 68-85
  29. 최진식, 1990, '남한의 강설지역구분과 강설의 지역적 특성,' 지리학, 41, 35-48
  30. Cannon, A.J., 2005, Defining climatological seasons using radially constrained clustering, Geophysical Research Letters, 32, L14706, doi:10.1029/2005LG023410, 2005
  31. Cayan, D.R., Kammerdiener, S.A., Dettinger, M.D., Caprio, J.M., and Peterson, D.H., 2001, Changes in the onset of spring in the western United States, Bulletin of the american Meteorological Society, 82, 399-415 https://doi.org/10.1175/1520-0477(2001)082<0399:CITOOS>2.3.CO;2
  32. Choi, G. and Robinson, D.A., 2007, Temporal and spatial changes in Northern Hemisphere floating climatological seasons, Proceedings of the 2007 National Meeting of the american Geophysical Union (AGU), San Francisco, CA, USA
  33. Hamilton, L.C., Brown, C., and Keim, B.D., 2007, Ski areas, weather and climate: time series models for New England case studies, International Journal of Climatology, 27, 2113-2124 https://doi.org/10.1002/joc.1502
  34. IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), 2007, Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., Qin, D. Manning, M. Chen, Z., Marquis, M., averyt, K. B., Tignor, M., and Miller, H.L.(eds.)], Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA
  35. Kalnay, E., Kanamitsu, M., Kistler, R., Collins, W., Deaven, D., Gandin, L., Iredell, M., Saha, S., White, G., Woollen, J., Zhu, Y., Leetmaa, A., Reynolds, B., Chelliah, M., Ebisuzaki, W., Higgins, W., Janowiak, J., Mo, K.C., Ropelewski, C., Wang, J., Jenne, R., and Joseph, D., 1996, The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project, Bulletin of the american Meteorological Society, 77, 437-471 https://doi.org/10.1175/1520-0477(1996)077<0437:TNYRP>2.0.CO;2
  36. Lee, D. K. and Hong, S.Y., 1989, Numerical experiments of the heavy rainfall event occurred over Korea during 1-3 September 1984, Journal of the Korean Meteorological Society, 25(4), 233-260
  37. Mekis, E. and Vincent, L.A., 2005, Precipitation and temperature related to climate indices for Canada, Proceedings of the 16th Conference on Climate Variability and Change
  38. OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development), 2007, Climate Change in the European alps: adapting WinterTourism and Natural Hazards Management. http://www.oecd.org/document/45/0,2340,en2649 34361 378194371111,00.html accessed 6 Jauary 2007
  39. Park, S.U. and Joung, C.H., 1984, air modification over the Yellow Sea during cold-air outbreaks in winter, Journal of the Korean Meteorological Society, 20, 35-50
  40. Regonda, S.K., Rajagopalan, B., Clark, M., and Pitlick, J., 2005, Seasonal cycle shifts in hydroclimatology over the western United States, Journal of Climate, 18, 372-384 https://doi.org/10.1175/JCLI-3272.1
  41. Scott, D., McBoyle, G., Mills, G., and Minogue, A., 2006a, Climate change and the sustainability of ski-based tourism in eastern North america: a reassessment, Journal of Sustainable Tourism, 14(4), 376-398 https://doi.org/10.2167/jost550.0
  42. Scott, D., McBoyle, G., and Minogue, A., 2006b, The implications of climate change for the Quebec ski industry, Global Environmental Change, 17(2), 181-190 https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2006.05.004
  43. Stewart, I.T., Cayan, D.R., and Dettinger, M.D., 2005, Changes toward earlier streamflow timing across western North america, Journal of Climate, 18, 1136-1155 https://doi.org/10.1175/JCLI3321.1
  44. Thompson, D.W.J. and Wallace, J.M., 1998, The arctic Oscillation signature in the wintertime geopotential height and temperature fields, Geophysical Research Letters, 25, 1297-1300 https://doi.org/10.1029/98GL00950
  45. Thompson, D.W.J. and Wallace, J.M., 2000, annular modes in the extratropical circulation part I: month-to-month variability, Journal of Climate, 13, 1000-1016 https://doi.org/10.1175/1520-0442(2000)013<1000:AMITEC>2.0.CO;2
  46. Wallace, J.M. and Gutzler, D.S., 1981, Teleconnections in the geopotential height field during the Northern Hemisphere winter, Monthly Weather Review, 109, 784-812 https://doi.org/10.1175/1520-0493(1981)109<0784:TITGHF>2.0.CO;2
  47. Westerling, A.L., Hidalgo, H.G., Cayan, D.R., and Swetnam, T.W., 2006, Warming and earlier spring increase western US forest wildfire activity, Science, 313, 940-943 https://doi.org/10.1126/science.1128834
  48. Wilks, D.S., 2006, Statistical Methods in the atmospheric Sciences, the 2nd edition, academic Press
  49. Yamaguchi, K. and Noda, A., 2006, Global warming patterns over the North Pacific: ENSO and AO, Journal of the Meteorological Society of Japan, 84, 221-241 https://doi.org/10.2151/jmsj.84.221