Global warming, low-frequency variability, and biennial oscillation contribution to the Pacific climate variability and its decadal changes around the late-1990s

Abstract

다양한 물리적 기작이 혼재되어 있는 태평양의 기후변동성을 이해하기 위하여 주기적 정상 경험 직교 함수 (CSEOF) 통계 분석 방법을 도입하여 태평양 기후 변동성을 물리적으로 독립적인 주요 모드로 나누어 살펴보았다. 1871년부터 2010년까지 전 지구 해수면 온도의 CSEOF 분석 결과 온난화 신호, 장 주기 변동성, 그리고 2년 주기 변동 성분의 세 가지 주요 모드가 추출되었다. 이 세 가지 모드의 합은 관측된 엘리뇨-남방진동 (ENSO)의 주요 변동성을 나타낸다. 즉, 열대 태평양의 ENSO 변동성은 세 가지 모드의 상호작용으로 설명될 수 있다. 구체적으로 1982/83 이나 1997/98에 나타난 매우 강한 규모의 엘리뇨의 경우 세 가지 모드의 양의 아노말리가 함께 영향을 미친 결과 이다. 또한 새로운 타입의 엘리뇨인 중태평양 엘리뇨의 경우 1990년대와 2000년대의 물리적 기작이 서로 다르게 나타났다. 즉, 1990년대의 중태평양 엘리뇨의 경우에는 장 주기 변동성분이 큰 영향을 미친 반면, 2000년대의 중태평양 엘리뇨의 경우에는 온난화 신호가 큰 영향을 미쳤다는 것을 확인하였다. 한편, 태평양 기후의 장 주기 변동성분에 따르면 가장 최근의 장 주기 전이는 1998/99년을 기준으로 음의 상태에서 양의 상태로 전이 되었다. 이와 함께 1998/99년 이전과 이후에 열대태평양과 북태평양의 관련성이 크게 변화한 것을 확인 할 수 있는데, 각 기간의 열대 태평양과 북태평양의 물리적 관련성의 특징에 대하여 조사하였다. 1980년부터 1998년 기간에는 열대 태평양의 ENSO로부터 유도되는 북태평양 대기 변동성이 대기-해양간 열속 교환을 통하여 북태평양 기후 변동성에 큰 영향을 미치는 과정이 주요하게 작용하였다. 한편 1999년부터 2010년 기간에는 ENSO와 관련한 북태평양의 대기 변동성이 평균적인 대기 변동성의 위치보다 남하해서 나타나는 North Pacific oscillation(NPO) 대기 패턴의 특징을 보인다. 이러한 북태평양의 대기 변동성은 아열대 지역 및 열대지역으로까지 대기-해양 상호작용을 통하여 영향을 미칠 수 있다. 특히 열대 태평양으로의 중위도 대기 변동성의 영향은 최근에 발생 빈도가 높아진 중태평양 엘리뇨와 관련되어 있다는 것을 확인하였다. 1999년을 기준으로 장 주기 변동성의 상 변화뿐만 아니라 온난화 신호의 강화도 매우 뚜렷하게 나타났다. 이러한 온난화 신호가 최근 태평양 기후 변동성에 어떠한 영향을 미쳤는지 조사하였다. 특히 해빙의 존재로 온난화 신호가 강화되어 나타날 수 있는 해역인 베링해와 척치해 지역에서의 온난화 신호를 추출하고 이것이 최근 태평양 기후 변동성에 어떠한 영향을 미쳤는지 확인하였다. 구체적으로 1999년부터 2010년 기간의 베링해 지역의 온난화로 인한 해빙의 감소는 해양에서 대기로의 열속의 방출을 유도하여 북태평양 대기 변동성에 영향을 미친다. 관련된 북태평양 대기 변동성은 NPO 대기 패턴으로써, 북태평양과 열대 태평양의 대기-해양 변동성을 연결시켜 주는 역할을 한다. 실제로 베링해 지역의 최근 변동성과 관련한 열대 태평양의 기후 변동성은 중태평양 엘리뇨로써, 최근 태평양의 주된 기후 변동성과 베링해 지역의 온난화 신호가 밀접하게 관련되어 있다는 것을 확인하였다.