The role of synoptic cyclones for the formation of Arctic summer circulation patterns as clustered by Self-Organizing Maps

Abstract

극지역 (≥ 60°N) 여름철 (6-8월) 평균 순환장 형성에 대한 중고위도-종관규모 저기압의 기여를 파악하기 위하여, 자기조직화지도 방법을 이용해 극지역 여름철 일별 해면기압장을 세 가지 패턴으로 분류하였다. 첫 번째 패턴 (SOM1)은 Arctic Circle에 뚜렷한 저압성 아노말리가 지배적인 패턴이고, 나머지 두 패턴은 Arctic Ocean을 덮는 고압성 아노말리를 가지는 쌍극모드라는 공통점이 있지만, SOM2는 Arctic Ocean을 포함한 유라시아 반도쪽이 고압성 아노말리, 대서양 쪽이 저압성 아노말리를, SOM3는 Arctic Ocean을 포함한 그린란드, 대서양 지역에 고압성 아노말리, 유라시아 대륙쪽이 저압성 아노말리를 보이는 차이를 가지고 있다. 매 여름마다 각 패턴으로 분류된 날들의 빈도를 세어 그 변동성을 살펴보면, SOM1은 큰 경년변동을, SOM2는 약한 감소 경향을, SOM3는 2007년 이후 큰 증가를 보여주고 있다. 저기압 트랙 자료를 이용하여 각 SOM 패턴과 관련된 종관규모 저기압의 형태를 살펴보면, 극지역 여름철의 순환장이 저기압의 활동과 밀접한 관련이 있음을 알 수 있다. SOM1은 극지역 저기압의 활동성 강화와 관련된 패턴으로, 육지 지역과 극지 해양 사이의 남북 온도 경도 강화로 인한 대기 불안정성이 해당 지역에 증가한 것을 볼 수 있었다. 나머지 패턴에서도 저압성 (고압성) 아노말리 코어를 중심으로 저기압의 활동이 활발해지는 것을 확인하였다. 또한 SOM 패턴의 각 코어를 중심으로 한 저기압의 활동성과 해당 지역의 평균 순환장 사이의 관계 또한 통계적으로 유의미한 관계를 보였다. 각 SOM으로 분류된 이벤트들이 유지되는 시간규모는 3-5일 정도임을 감안하여, 각 SOM 패턴으로 분류된 날 들 중에서 대표패턴과 유사도가 높은 날들을 모아 Lag 0 일로 정의하고, 이 날을 기준으로 5일 전부터 3일 후까지의 종관패턴을 분석해 보았다. 각 패턴마다 저기압 아노말리가 점차 이동하여 0일에 코어에 자리잡는 모습을 확인할 수 있었다. 이처럼 짧은 규모의 기상 패턴의 반복은 나아가 경년 혹은 장주기 변동의 일부도 설명할 수 있는데, 이 연구에서의 저기압의 활동은 극지역 여름철 순환장을 형성하는 데에 있어 중심적인 역할을 하는 것으로 분석된다.