• 제목/요약/키워드: QBO

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QBO와 한반도 지상기온 간의 관계 (Relationship between the QBO and Surface Air Temperature in the Korean Peninsula)

  • 박창현;손석우
    • 대기
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    • 제32권1호
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    • pp.39-49
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    • 2022
  • The relationship between the Quasi-Biennial Oscillation (QBO) and the surface air temperature (SAT) in the Korean Peninsula is investigated for the period of 1979~2019. The QBO shows a statistically significant causal relationship with the Korean SAT in early spring when the El Niño-Southern Oscillation (ENSO)'s effect is relatively weak. In particular, when the QBO wind at 70 hPa is westerly, the Korean SAT becomes colder than normal in March. This relationship in March, which is statistically significant, is valid not only for March QBO but also for February QBO, indicating that the QBO is leading the Korean SAT. The Granger causality test indeed shows a causal relationship between February QBO and March Korean SAT. The QBO-Korean SAT relationship is more pronounced in the southeastern part of the Korean Peninsula. As the QBO-related circulation anomalies are evident in the North Pacific and the eastern Eurasia, they induce the horizontal temperature advection to the southeastern part of the Korean Peninsula. This result suggests that the QBO could be useful for improving seasonal prediction of the Korean SAT in March.

상부 대류권-하부 성층권 오존이 성층권 준 2년주기 진동과 매든-줄리안 진동 상관성에 미치는 영향: GloSea5 이용 사례 (Influence of UTLS Ozone on the QBO-MJO Connection: A Case Study Using the GloSea5 Model)

  • 오지영;손석우;백승윤
    • 대기
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    • 제32권3호
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    • pp.223-233
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    • 2022
  • Recent studies have shown that Madden-Julian Oscillation (MJO) is modulated by Quasi-Biennial Oscillation (QBO) during the boreal winter; MJO becomes more active and predictable during the easterly phase of QBO (EQBO) than the westerly phase (WQBO). Despite growing evidences, climate models fail to capture the QBO-MJO connection. One of the possible reasons is a weak static stability change in the upper troposphere and lower stratosphere (UTLS) by neglecting QBO-induced ozone change in the model. Here, we investigate the possible impact of the ozone-radiative feedback in the tropical UTLS on the QBO-MJO connection by integrating the Global Seasonal Forecasting System 5 (GloSea5) model. A set of experiments is conducted by prescribing either the climatological ozone or the observed ozone at a given year for the EQBO-MJO event in January 2006. The realistic ozone improves the temperature simulation in the UTLS. However, its impacts on the MJO are not evident. The MJO phase and amplitude do not change much when the ozone is prescribed with observation. While it may suggest that the ozone-radiative feedback plays a rather minor role in the QBO-MJO connection, it could also result from model biases in UTLS temperature and not-well organized MJO in the model.

GloSea5 모형의 성층권 예측성 검증 (Assessment of Stratospheric Prediction Skill of the GloSea5 Hindcast Experiment)

  • 정명일;손석우;임유나;송강현;원덕진;강현석
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    • 제26권1호
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    • pp.203-214
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    • 2016
  • This study explores the 6-month lead prediction skill of stratospheric temperature and circulations in the Global Seasonal forecasting model version 5 (GloSea5) hindcast experiment over the period of 1996~2009. Both the tropical and extratropical circulations are considered by analyzing the Quasi-Biennial Oscillation (QBO) and Northern Hemisphere Polar Vortex (NHPV). Their prediction skills are quantitatively evaluated by computing the Anomaly Correlation Coefficient (ACC) and Mean Squared Skill Score (MSSS), and compared with those of El Nino-Southern Oscillation (ENSO) and Arctic Oscillation (AO). Stratospheric temperature is generally better predicted than tropospheric temperature. Such improved prediction skill, however, rapidly disappears in a month, and a reliable prediction skill is observed only in the tropics, indicating a higher prediction skill in the tropics than in the extratropics. Consistent with this finding, QBO is well predicted more than 6 months in advance. Its prediction skill is significant in all seasons although a relatively low prediction skill appears in the spring when QBO phase transition often takes place. This seasonality is qualitatively similar to the spring barrier of ENSO prediction skill. In contrast, NHPV exhibits no prediction skill beyond one month as in AO prediction skill. In terms of MSSS, both QBO and NHPV are better predicted than their counterparts in the troposphere, i.e., ENSO and AO, indicating that the GloSea5 has a higher prediction skill in the stratosphere than in the troposphere.

The Fine Power Spectra of the Southern Oscillation Index and Its Components and their Implication

  • Lim, G.-H.;Suh, Y.-C.
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    • 제25권3호
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    • pp.559-568
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    • 2015
  • As is evident from its definition, Southern Oscillation Index variability conformed to a combination of the variations of Darwin and Tahiti pressure. Over the El-$Ni{\tilde{n}}o$ Southern Oscillation spectra, the Darwin pressure shared variations associated with the SSN tendency while the Tahiti had a connection with the stratospheric quasi-biennial oscillation modulating annual cycle. The power peak near the 3.5-year period comprised the third harmonic of the sun and the second of the modulated annual cycle. The derived harmonics came from both sources, so the initiation of El-$Ni{\tilde{n}}o$ could be predicted more successfully when including the effects of the sun and QBO.

TOMS 오존전량의 시공간 변동; 전구적인 추세 및 연직 분포 (Temporal and Spatial Variability of the TOMS Total Ozone; Global Trends and Profiles)

  • 유정문;정은주
    • 한국지구과학회지
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    • 제26권3호
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    • pp.199-217
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    • 2005
  • TOMS 월별 오존전량의 전구 자료를 이용하여, 두 기간(전기: 1979-1992년, 후기: 1997-2002년)에 대한 오존전량 추세 및 시공간 변동을 지역과 해륙 분포에 따라 상호 비교하였다. 전기에 비하여 후기의 오존전량이 0-20 N 일부 지역을 제외하고 전지구적으로 10 DU 정도 감소하였다. 오존전량의 추세는 전구적으로 전자기간에 감소(-6.30 DU/decade)를 나타냈다. 후자 기간의 오존 증가 경향은 열대 지역에서 현저하였다. 1997-2002년 기간의 오존전량에 대한 경험직교함수 분석은 준2년 진동(QBO), 준3년 진동(QTO), 엘니뇨(ENSO), 그리고 화산폭발과 관련된 시공간 변동을 반영하였다. 열대 지역에서 대류권 오존의 연직 분포는 동서방향에서 파수 1의 형태를 보였다. 본 연구는 기후 및 환경변화와 관련된 성층권과 대류권 오존 변화의 원인 규명에 도움을 줄 수 있다.

한반도 겨울철 기온의 월별 통계 예측 모형 구축 및 검증 (Development and Evaluation of Statistical Prediction Model of Monthly-Mean Winter Surface Air Temperature in Korea)

  • 한보름;임유나;김혜진;손석우
    • 대기
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    • 제28권2호
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    • pp.153-162
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    • 2018
  • The statistical prediction model for wintertime surface air temperature, that is based on snow cover extent and Arctic sea ice concentration, is updated by considering $El-Ni{\tilde{n}}o$ Southern Oscillation (ENSO) and Quasi-Biennial Oscillation (QBO). These additional factors, representing leading modes of interannual variability in the troposphere and stratosphere, enhance the seasonal prediction over the Northern Hemispheric surface air temperature, even though their impacts are dependent on the predicted month and region. In particular, the prediction of Korean surface air temperature in midwinter is substantially improved. In December, ENSO improved about 10% of prediction skill compared without it. In January, ENSO and QBO jointly helped to enhance prediction skill up to 36%. These results suggest that wintertime surface air temperature in Korea can be better predicted by considering not only high-latitude surface conditions (i.e., Eurasian snow cover extent and Arctic sea ice concentration) but also equatorial sea surface temperature and stratospheric circulation.

하부 성층권 온도에 대한 위성자료와 모델 재분석들과의 비교 (Intercomparison of Satellite Data with Model Reanalyses on Lower- Stratospheric Temperature)

  • 유정문;김진남
    • 한국지구과학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.137-158
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    • 2000
  • 측과 모델에서 각각 유도된 하부 성층권의 온도를 비교 ${\cdot}$ 분석하기 위하여 전구에 대한 1980-98년 기간의 위성관측 MSU 채널4 (하부 성층권) 밝기온도와 두 개의 대기대순환 모델(NCEP, 1980-97년; GEOS, 1981-94년) 재분석 자료를 상관 및 경험직교함수 분석을 통하여 조사하였다. 월평균 기후값의 아노말리에서 MSU 온도는 남반구 겨울에 고위도 지역에서 현저하게 감소하였으나 (20-22K), 남반구 봄인 10월에는 오스트레일리아의 이남 지역에서 하부 성층권 온도 및 오존 전량이 주목 할만하게 동시에 상승하였다. 열대지방에서는 온도 연주기가 중 ${\cdot}$ 고위도에 비하여 뚜렷하지 않았다. 전구 대부분의 지역에서관측과 모델 사이에 상관은 높았으나 (r${\ge}$0.95), 아열대 제트기류가 통과하는 20N-3ON 지역, 북미 대륙 그리고 안데스산맥 남단지역에서 낮았다(r${\sim}$O.75). MSU 및 모델 재분석들의 월평균값에 대한 모드 1은 연주기와 함께 화산 폭발시에 하부 성층권의 온도 상승을 나타냈다. 한반도 지역에 대한 분석은 하부 성층권 온도가 대류권과 대조적으로 여름에 하강하고 겨울에 상승하는 형태를 보였다. 열대 태평양에 대한 MSY 및 재분석들의 아노말리 모드 1은 화산폭발에 의한 하부 성층권 온도 상승을 나타냈다. 모드 2는 MSH와 GEOS에서 준2년 주기진동 (QBO), 그러나 NCEP에서 엘니뇨 특징을 보였다. 엘니뇨 특징은 MSU와 GEOS의 경우에 모드 3에서 나타났다. 관측과 모델 모두에서 하부 성층권 온도에 대한 기여율이 대체로 화산폭발, QBO, 엘니뇨 순으로 높았다. 열대 대서양의 결과도 무시할 만한 엘니뇨 기여를 제외하고 열대 태평양과 비슷하였다 본 연구는 하부 성층권 온도에 대한 위성관측과 모델 재분석 자료와의 비교를 통하여 상호 정확성을 진단할 수 있음을 보여준다.

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대류권-성층권 평균자오면순환의 장기변동 (Long-term Variations of Troposphere-Stratosphere Mean Meridional Circulation)

  • 설동일
    • 한국지구과학회지
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    • 제22권5호
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    • pp.415-422
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    • 2001
  • 대류권과 성층권의 대기대순환에 관한 연구는 전지구 규모의 기후변동에 대한 인간활동의 영향을 이해하는 데에 있어서 매우 중요하다. 최근, 상부대류권과 성층권의 대기대순환에 있어서의 일년주기의 존재가 많은 연구에 의하여 보고되어졌다. 이 연구에서는 10년간(1985년 12월${\sim}$1995년 11월)의 자료에 대하여, 변형오일러평균방정식계의 운동방정식과 연속방정식을 이용하여 잔차평균자오면순환을 구하고, 그 순환과 100hPa면을 가로지르는 질량 플럭스들의 장기변동을 조사한다. 그 장기변동을 정량적으로 파악하기 위하여 중회귀통계모델을 사용한다. 특히, 이 연구에서는 이상기상과 전지구 규모의 기후변동의 원인으로서 알려진 엘니뇨현상과 관련한 대류권과 성층권의 평균자오면순환에 초점을 맞춘다. 연구의 결과는, 전지구 규모의 대류권-성층권 평균자오면순환은 엘니뇨현상과 준2년주기진동의 동풍 위상 동안에 강화되어지고, 라니냐현상과 준2년주기진동의 서풍 위상 동안에 약화되어진다는 사실을 보인다. 그리고, 1991년 6월에 있었던 피나투보 화산 폭발의 신호가 얻어진다. 그 화산 폭발 때문에 전지구 규모의 대류권-성층권 평균자오면순환은 급격히 강화되어진다.

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서울 상공의 최신 성층권 오전 변화 경향 (Updated Trends of Stratospheric Ozone over Seoul)

  • 김준;조회구;이윤곤;오성남;백선균
    • 대기
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    • 제15권2호
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    • pp.101-118
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    • 2005
  • Atmospheric ozone changes temporally and spatially according to both anthropogenic and natural causes. It is essential to quantify the natural contributions to total ozone variations for the estimation of trend caused by anthropogenic processes. The aims of this study are to understand the intrinsic natural variability of long-term total ozone changes and to estimate more reliable ozone trend caused by anthropogenic ozone-depleting materials. For doing that, long-term time series for Seoul of monthly total ozone which were measured from both ground-based Dobson Spectrophotometer (Beck #124)(1985-2004) and satellite TOMS (1979-1984) are analyzed for selected period, after dividing the whole period (1979~2004) into two periods; the former period (1979~1991) and the latter period (1992~2004). In this study, ozone trends for the time series are calculated using multiple regression models with explanatory natural oscillations for the Arctic Oscillation(AO), North Atlantic Oscillation(NAO), North Pacific Oscillation(NPO), Pacific Decadal Oscillation(PDO), Quasi Biennial Oscillation(QBO), Southern Oscillation(SO), and Solar Cycle(SC) including tropopause pressure(TROPP). Using the developed models, more reliable anthropogenic ozone trend is estimated than previous studies that considered only QBO and SC as natural oscillations (eg; WMO, 1999). The quasi-anthropogenic ozone trend in Seoul is estimated to -0.12 %/decade during the whole period, -2.39 %/decade during the former period, and +0.10 %/decade during the latter period, respectively. Consequently, the net forcing mechanism of the natural oscillations on the ozone variability might be noticeably different in two time intervals with positive forcing for the former period (1979-1991) and negative forcing for the latter period (1992-2004). These results are also found to be consistent with those analyzed from the data observed at ground stations (Sapporo, Tateno) of Japan. In addition, the recent trend analyses for Seoul show positive change-in-trend estimates of +0.75 %/decade since 1997 relative to negative trend of -1.49 %/decade existing prior to 1997, showing -0.74 %/decade for the recent 8-year period since 1997. Also, additional supporting evidence for a slowdown in ozone depletion in the upper stratosphere has been obtained by Newchurch et al.(2003).

적외선과 마이크로파 위성관측에서 유도된 대기물현상 및 대기 열적 상태: 적외선 간섭분광계 (IRIS)와 Microwave Sounding Unit (Hydrometeors and Atmospheric Thermal Structure Derived from the Infrared and Microwave Satellite Observations: Infrared Interferometer Spectrometer (IRIS) and Microwave Sounding Unit (MSU))

  • 유정문;송희영;이현아;구교숙
    • 대기
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    • 제12권4호
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    • pp.69-90
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    • 2002
  • The infrared and microwave satellite observations have been used to derive the information of hydrometeors (i.e., cloud and precipitation) and atmospheric temperature. The observations were made by the Nimbus-4 Infrared Interferometer Spectrometer (IRIS) in 1970, and by the Microwave Sounding Unit (MSU) during the period 1980-99, which had channel 1~4 (Chl~4). The IRIS, which has a field of view of ~100 km, has been utilized to examine the cirrus and marine stratus clouds. The cirrus and stratus distributions were obtained, respectively, based on the spectral difference in the infrared window region, and the absorption of water vapor and $CO_2$ in the spectral region $870-980cm^{-1}$. The MSU Ch1 data has been used for low tropospheric temperature and hydrometeors, while the Ch2, Ch3 and Ch4, respectively, for the thermal state of midtroposphere, tropopause, and lower stratosphere. The climatic aspects of El Ni$\tilde{n}$o, Quasi-Biennial Oscillation (QBO) and temperature trends over the globe are discussed with the MSU data. This study suggests that the IRIS and MSU data are useful for monitoring the hydrometeors and atmospheric thermal state in climate system.