Long-term Changes in Tropical Cyclone Intensity and its Impacts on Coastal Countries of East Asia

Abstract

강풍과 호우를 동반하는 열대저기압은 대표적인 위험기상으로서 해안국가에 상륙하면 일반적으로 수많은 인명피해와 천문학적 재산피해를 발생시킨다. 이러한 열대저기압의 위험성에도 불구하고 북서태평양에서 태풍의 강도가 최근 이 지역의 뚜렷한 해수면온도 상승과 관련하여 어떻게 변화하였는지에 대해서는 아직까지 명확히 밝혀진 바가 없었다. 그래서 본 연구에서는 지난 1977년에서 2010년 사이에 북서태평양에서 태풍의 강도의 장기경향성을 조사하였다. 이와 함께 동아시아에 상륙 시 태풍강도의 장기변화와 이에 따른 잠재피해가능성과 실제피해에 대해서도 한국을 중심으로 분석하였다. 연구결과, 분석기간 동안 태풍강도는 필리핀해 부근에서는 감소하였으며, 일본 남부해역 부근에서는 증가하는 경향성을 보였다. 이런 지역적으로 상반된 태풍강도 변화의 경향성은 지역별 태풍발달속도와 태풍발생의 변화 차이로 설명할 수 있었다. 일본 남부해역에서 강화된 태풍강도는 북서태평양 중앙부에서 더 빨라진 태풍발달속도로 설명가능하며, 필리핀해 부근의 약화된 태풍강도는 필리핀해 내에서의 태풍발생 증가 및 이 지역 동쪽 부근에서 느려진 태풍발달속도와 감소된 태풍발생으로 설명이 가능하였다. 이처럼 지역적으로 태풍발달속도와 태풍발생이 서로 다르게 변화를 설명하기 위해서는 태풍에 영향을 주는 열역학적 요인과 역학적 요인을 모두 고려해야만 했다. 그 이유는 열역학적 요인 (해수면온도, 잠재최대풍속 등)의 경우, 북서태평양 전역에 걸쳐 태풍이 발달하기에 유리한 조건이어서 필리핀해에서의 태풍강도 약화를 설명할 수 없었기 때문이다. 역학적 요인 (연직시어 및 하층와도)은 필리핀해 부근에서 태풍발달에 최근 더 불리하게 작용하고 있었으며, 나머지 지역에서는 더 유리하였다. 즉, 필리핀해 부근에서 역학적 요인이 열역학적 요인보다 더 결정적인 역할을 하면서 지역적으로 서로 다른 태풍발달 정도를 보인 것으로 분석된다. 최근의 이런 열역학적 및 역학적 대기해양장의 변화는 또한 태풍의 최대강도가 나타나는 위치를 동아시아 쪽으로 근접시키는 역할을 하였다. 이로 인해 동북아시아 (중국동부, 한국, 일본)에서는 태풍의 상륙강도가 더 강해졌다. 하지만 동남아시아 (중국남부, 베트남)에서는 상륙강도의 뚜렷한 증가를 발견할 수 없었는데 이는 남중국해안에서 태풍발생이 증가하면서 태풍의 전체 강도를 약화시키는 역할을 하였기 때문이었다. 중위도에서의 태풍상륙강도의 증가는 결과적으로 중위도에 위치한 한국과 일본에서 태풍이 더 오랫동안 유지될 수 있게 함으로써 잠재적 피해가능성을 증가시켰다. 마지막으로 실제 한국에서 태풍에 의한 인명 및 재산피해를 분석하기 위해 지난 1979년에서 2010년 동안 한반도에 상륙했던 51개 태풍을 분석하였다. 그 결과, 최근 태풍에 의한 인명 및 재산피해 모두 동일한 강도 대비 큰 폭으로 감소된 것을 확인할 수 있었다. 이는 1990년대를 전후하여 급격히 발달한 방재 관련 기술 및 인프라 (수치모델, 슈퍼컴퓨터 도입, 방재시설 확대 등) 덕분으로 보인다.

Tropical cyclones (TCs), accompanied with strong wind and heavy rainfall, always cause immeasurable loss of life and property after their landfalls on the coastal countries. Despite of their destructiveness, it is still unclear whether or not TC intensity became stronger in the western North Pacific (WNP) under the notable warming of sea surface temperature (SST) there. This study examined the long-term trends in TC intensity over the WNP during the period 1977−2010 by using five TC datasets. In addition, changes in landfall strength of TCs over East Asia with their potential and socioeconomic impacts on South Korea were also investigated. It was found that there is a consistent spatial inhomogeneity of the trends in TC intensity, with a weakening in the tropical Philippine Sea (TP) and a strengthening in southern Japan and its southeastern ocean (SJ). This spatial distribution can be described by TC intensification rate and genesis frequency, with the aid of the climatological direction of TC movement. The increasing intensification rate around the center of the WNP can mostly account for the increasing intensity over the SJ region owing to the less genesis effect there, whereas the influence of both intensification rate and local genesis frequency matters, due to the effect of the newly generated and less developed weak TCs on the TC intensity, in the TP region. Thermodynamic variables (e.g., sea surface temperature, potential intensity, and 26°C isotherm depth) show almost homogeneous changes in space, possibly favoring intensification rate and genesis frequency over the entire WNP. However, the decreasing intensification rate and genesis frequency in some tropical regions conflict with the impact of thermodynamic variables, but rather accord with the impact of dynamic variables (i.e., vorticity and wind shear). Thus, the spatially inhomogeneous trends in TC intensity can be explained by considering the thermodynamic and dynamic aspects in combination through intensification rate and genesis frequency. These changes in thermodynamic and dynamic environments also could shift spatial positions of the maximum intensity of TCs to near coastal seas. This results in the robust increase in landfall intensity over East Asia (e.g., east China, Korea, and Japan). In contrast, an increase of TC genesis frequency over the northern part of the South China Sea leads to a reduction in the maximum TC intensity before landfall, because of their short lifetime

thus, there are no clear tendencies in the landfall intensity across Vietnam, south China, and Taiwan. In the midlatitudes countries, Korea and Japan, the stronger landfall TCs made their own duration longer after their landfalls. Hence, the potential impacts (e.g., power dissipation index and TC-induced rainfall) could have remarkably increased there. The other factors (e.g., tracks, translational speeds, mean drift lengths and weakening rates of TCs) could also affect the TC duration, but they are found to be not significant. Finally, changed relationships between potential damage parameters, defined by wind and rainfall, and real socioeconomic damages were analyzed by using 51 TCs that stroke South Korea during the period 1979–2010. The results displayed that TCs have caused less damages at the same intensity over the country. This reduced vulnerability could be explained by the improved national infrastructures of disaster prevention.