A statistical reconstruction of ASL activity during 20th century

Abstract

최근 수 십년 동안 서남극은 남극반도의 온도증가와 서남극지역 해빙변동의 기후 변동이 발생하고 있다. 아문젠해 저기압(ASL)은 서남극에 존재하는 기후학적 저기압 시스템이다. ASL은 남극반도 온난화 및 벨링스하우젠해 해빙감소 등 서남극 기후변화의 주요한 요소이다. 그렇기 때문에 서남극 기후변동을 이해하기 위해서 ASL은 남극진동과 마찬가지로 큰 중요성을 가진다. 과거 기후 연구는 미래 예측의 불확실성을 줄여준다(Henderson et al., 2009). 즉, 과거 20세기 ASL의 변동을 연구하는 이유는 미래를 합리적으로 예측할 수 있기 때문이다. 그러나 현장관측의 역사는 길지 않아서 관측자료를 통해 과거를 이해하기에는 어려움이 있다. 그래서 본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하기 위해 원격상관에 근거한 통계적 방법을 선택하였고, 다중선형회귀식을 수행하여 과거 ASL을 복원하는 시도를 하였다. 통계모델 구성에는 JRA55, ERA-40, NCEP reanalysis 1의 3개의 재분석 자료가 선택되었다. Met Office에서 제공하는 CRUTEM4, HadSLP2, HadSST3자료는 1850년 부터 현재까지 현장에서 관측되는 자료를 월평균하여 5 degree x5 degree의 해상도의 격자형태로 제공되기 때문에 예측변수로 사용되기에 적합하다. 각 계절에서 3개의 통계모델은 1900년부터 2000년까지 ASL의 중심기압을 복원하는데 사용되었다. 그리고 통계적으로 복원된 중심기압을 20세기 재분석 자료로 계산된 중심기압과 경향성을 비교하였다. 복원된 중심기압은 모든 계절에서 강화하는 경향을 보였다. DJF와 MAM 계절은 20세기 재분석 자료로 계산된 중심기압보다 약하게 강화되었고 JJA 계절은 경향성이 거의 일치하였다. SON 계절은 20세기 재분석 자료보다 더 강하게 강화되는 경향성을 보였다. 추가로 복원된 ASL 중심기압은 BAS에서 제공되는 ASL 중심기압과 각 재분석 자료에서 계산된 중심기압을 각각 비교하여 모델의 성능실험도 수행하였다. JRA55 통계모델은 MAM 계절을 제외하고 나머지 3개 계절에 대해서 0.6 이상의 상관도를 보였다. JJA 계절은 BAS와 상관도 0.8을 보여 가장 높은 수치를 보였다. JRA55 통계모델은 JRA55 재분석 자료을 이용하여 통계모델을 구성하였지만 복원된 중심기압은 BAS에서 제공되는 값과 더 높은 상관도를 보였다. 반면, NCEP reanalysis 1 통계모델은 NCEP reanalysis 1 재분석 자료에서 계산된 중심기압과 높은 상관도를 보여 주었다. 특히, DJF와 SON 계절은 0.7 이상의 상관도를 보여주었다. 만약 BAS에서 제공되는 ASL 중심기압을 실제값으로 가정한다면, 계절마다 잘 예측하는 통계모델이 존재한다. 예를 들어, DJF와 SON 계절은 NCEP reanalysis 1통계모델이 더 예측을 잘 하였고, JJA 시즌은 JRA55 통계모델이 더 예측을 잘 하였다.