마이크로파 위성관측 MSU 채널1(50.3 GHz)으로부터 유도된 하부 대류권 온도의 시공간 변동, 그리고 대기 상·하층 온도와의 상관

Abstract

하부 대류권에서의 온도 및 대기물현상(hydrometeor)의 시공간 변동을 조사하기 위하여, 1980-99년 기간내의 전지구 여러 지역에서 위성관측 MSU(Micorowave Sounding Unit) 채널1(50.3GH_(Z)) 월평균 밝기온도 자료로부터 계절별 기후값을 조사하고 월평균과 아노말리 값에 대해 경험직교함수 분석을 실시하였다. 같은 기간에 대기 상ㆍ하층 온도들과의 상관을 조사하기 위하여 MSU 채널2(53.74GH_(Z)), 채널3(54.96GH_(Z)), 채널4(57.95GH_(Z)) 밝기온도 자료를 사용하였으며, 이들 온도들은 각각 중간 대류권, 대류권계면 부근, 하부 성층권의 열적 상태를 반영한다. 또한 물/에너지 순환과 관련된 대기-해양 상호작용을 이해하기 위하여 1982-99년 기간의 해수면 온도 자료, 그리고 1980-92년의 위성 관측 TOMS 반사율 자료도 채널1과 함께도 분석되었다. 1982-99년 기간의 채널1 온도와 해수면 온도와의 상관은 전구에서 대체로 양의 값으로 높았으나 (r≥0.6), 열대 수렴대, 남태평양 수렴대, 열대 인도양 부근에서 낮았으며(r≤0.4) 남극 주변에서는 음의 상관이 나타났다. 이는 수렴대에서의 구름과 강수의 증가 또한 남극 주변에서의 해빙 형성시에 해수면 온도가 거의 일정하거나 감소하다 반면에 채널1 온도는 상승하기 때문인 것으로 추정되었다. 대기 상ㆍ하층 열적 관계에서 MSU 채널1 온도에 대한 채널2, 채널3, 채널4 온도들의 상관은 남극 주변에서 해빙의 계절별 이동에 의하여 음으로 나타났다. 열대 해양에서 강수의 세기 및 분포를 보여주는 채널1 온도의 위도별 평균값은 태평양에서 계절에 따른 두 수렴대의 남북이동을 잘 반영하였다. 채널1에서 추정된 열대 수렴대는 여름과 가을에 북상(10N)하면서 강화되었고, 봄과 겨울에 남진(6-7N)하면서 약화되었다. 남태평양 수렴대는 가을과 겨울에 11S, 봄과 여름에 7S 부근에 위치하였으며 그 세기는 봄과 겨울에 강화되었다. 채널1 온도의 월평균값의 주성분 시계열 분석에서는 온도와 대기물현상과 관련된 연주기 및 계절적 변동, 그리고 아노말리값에 대한 경우에는 경년변화가 뚜렷하였다. 태평양 지역에 대한 채널1 밝기온도 월평균값의 첫 번째 모드는 태양복사의 위도효과에 의한 연주기를 주로 반영하였다. 1982-83, 1986-87, 1991-92, 1997-98년에 발생한 네번의 엘니뇨 현상들은 열대 태평양에서의 채널1 및 해수면 온도의 아노말리분석에서 가장 현저하였으며, 약 4-5년 주기를 보였다. 위성관측 밝기온도의 일변하 효과가 보정되지 않는 채널1 밝기온도 자료의 경험적교함수 분석에서 위성계열 간의 표본 관측시간의 차로 인하여 온도 변동이 경년변화보다는 해륙 방출을 차에 희한 해륙 대비의 공간 형태가 나타났다. 그러나 보정된 채널1 온도의 분석에서는 해륙 대비 형태가 제거되었으나 중복 관측 기간이 짧은 NOAA 9-10 교체 기간에는 급격히 변하는 불안정한 시계열 형태가 여전히 나타났다. 채널1과 채널2 밝기온도 간의 상관에서 열대 해양의 서쪽에서는 대기물 현상효과에 의한 음의 상관이, 반면에 그 동쪽에서는 역학적 침강에 의한 양의 상관이 지배적이었다. 채널1과 채널4 밝기온도 사이의 상관에서 음의 상관이 지배적인 사실에 비추어, 하부 대류권의 온난화는 하부 성층권의 냉각화와 관련되어 있음을 안시하였다. 본 연구는 채널1 밝기온도 위성자료가 하부 대류권의 열적 및 대기물현상의 변동을 나타내는 지시계로 사용될 수 있음을 제시한다.