해양에 대한 MSU 채널1(50,3GHz) 밝기온도와 해수면 온도의 관계

Abstract

In order to objectively analyze the climate for the thermal state near sea surface over the Pacific and Atlantic Oceans, empirical orthogonal function analysis is performed on sea surface temperature(SST) and the brightness temperature at nadir which has been derived from the channel 1(Ch1) at 50.3GHz of the Microwave Sounding Unit(MSU) on board NOAA satellites during the period 1980-91. The analysis has been done with respect to the monthly mean and its anomaly of those temperatures, and also the correlations between the sea surface and Ch1 temperatures are investigated. The correlations are low(≤0.4) over the tropical oceans, for instances, the Intertropical and South Pacific Convergence Zones due to cloud and precipitations, but comparatively high (≤0.6) over the extratropical regions. This shows that the Ch1 temperature is thermaly influenced by SST in the regions. The first mode in the monthly mean sea surface temperature and Ch1 temperature shows the annual cycle and accounts for significant portion(≥41%) of original variance, while both the first and second modes make a large contribution to the variance in the anomaly analysis. The annual and seasonal variations in the principal component time series are evident in both kinds of monthly mean temperatures, while the interannual and non-seasonal variations dominate in their anomaly data. The El Nin～o phenomena which have occurred in the periods of 1982-83, 1986-87 and 1991,respectively, are clearly displayed with positive temperature anomalies in the spatial pattern of eigenvectors in the upwelling region of the equatorial eastern Pacific. In particular, the extreme variability which has related to the three phenomena together with the quasi-periodicity of 4-5 years is appeared remarkably in the time series over the tropical Pacific in the first mode for the anomaly analysis of two kinds of temperatures. The annual and semiannual cycle in the eigenvectors and corresponding time series analysis of monthly mean fields of both temperature variables can be interpreted as a pattern mixed with the Hadley(north-south) and Walker(east-west) circulations in the Pacific, and a pattern with the strong Hadley in the Atlantic Ocean. The thermal states near the sea surface between equatorial eastern Pacific and Korean peninsula have positive correlation to each other in view of the remote effect of El Nin～o on the climate of the peninsula. In addition, the major air masses and front which affect the climate are inferred to be under the influence of the mid-latiude baroclinic travelling waves that have the same tendency of the Kuroshio and North Pacific Currents. This study suggests that a well-corrected Ch1 brightness temperature data can be utilized in monitoring the climate change in the thermal and hydrological conditions of the lower troposphere over oceans.;태평양과 대서양의 해상 부근의 열적 상태에 대한 객관적인 기후분석을 위해서 1980-91년 기간의 해수면온도와 NOAA위성에 탑재된 MSU(Microwave Sounding Unit)의 복사계로 관측된 채널1 밝기온도의 월평균값과 편차에 대해 각각 경험적 직교함수 분석을 실시하고, 두 온도 간의 상관성과 대기순환을 조사하였다. 이 두 온도의 상관은 구름이나 강수의 영향을 받는 열대수렴대나 남태평양 수렴대와 같은 열대해양에서는 낮게(r≤0.4) 나타났으며, 그 외의 지역에서는 상관도가 비교적 높게(r≥0.6) 나타나서 채널1 온도는 해상 부근의 온도를 열적으로 반영한다고 볼 수 있다. 해수면 온도와 채널1 온도의 윌평균값에서는 연주기를 반영하는 첫번째 모드가 총분산의 41% 이상을 설명하였고 윌평균 편차값의 경우 첫번째 모드와 두번째 모드가 전체 변동에 크게 기여하였다. 두 종류 온도의 윌평균값에 대한 주성분 시계열에서는 연주기 및 계절적인 변동, 그리고 편차에 대한 분석의 경우에는 경년 변화 및 비계절적 변동이 뚜렷하였다. 특히 4∼5년의 준주기와 함께 세 번의 엘니뇨현상과 관련된 변동은 두 종류 온도 모두 열대태평양에 대한 편차값 분석의 모드1에서 가장 현저하게 나타났다. 이 현상은 주성분 시계열들에서 1982-83, 1986-87, 1991년에 뚜렷한 온도 변화로, 그리고 고유벡터의 공간분포들에서 적도 동태평양 용승 지역에서의 양의 온도 편차로 나타났다. 두 온도 변수의 월평균값의 고유벡터 및 주성분 시계열 분석에 나타난 연주기와 반년주기를 통하여 태평양에서는 동서(Walker)순환 및 남북(Hadley)순환이 혼합된 형태, 그리고 대서양에서는 남북순환의 형태가 지배적인 것으로 나타났다. 엘니뇨가 우리나라에 미치는 원격효과에서 적도 동태평양과 우리나라 부근 사이의 지표부출 열적 상태는 대체로 양의 상관이 있었다. 또한 우리나라 기후에 영향을 주는 주요 기단이나 전선은 쿠로시오와 북태평양 해류와 경향을 같이하는 중위도 경압파의 영향하에 있음을 추정할 수 있다. 본 연구는 잘 보정된 채널1 밝기온도의 위성자료가 대류권 하부 해양에서의 열적 및 수문학적인 기후 변동을 감시하는데 활용될 수 있음을 제시해준다.