Yechul Shin;Sarah M. Kang;Ken Takahashi;Malte F. Stuecker;Yen-Ting Hwang;Doyeon Kim
Journal of Climate Change Research
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v.34
no.15
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pp.6335-6353
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2021
This study examines the temporal evolution of the extratropically forced tropical response in an idealized aquaplanet model under equinox condition. We apply a surface thermal forcing in the northern extratropics that oscillates periodically in time. It is shown that tropical precipitation is unaltered by sufficiently high-frequency extratropical forcing. This sensitivity to the extratropical forcing periodicity arises from the critical time required for sea surface temperature (SST) adjustment. Low-frequency extratropical forcing grants sufficient time for atmospheric transient eddies to diffuse moist static energy to perturb the midlatitude SSTs outside the forcing region, as demonstrated by a one-dimensional energy balance model with a fixed diffusivity. As the transient eddies weaken in the subtropics, a further equatorward advection is accomplished by the Hadley circulation. The essential role of Hadley cell advection in connecting the subtropical signal to the equatorial region is supported by an idealized thermodynamical-advective model. Associated with the SST changes in the tropics is a meridional shift of the intertropical convergence zone. Since the time needed for SST adjustment increases with increasing mixed layer depth, the critical forcing period at which the extratropical forcing can affect the tropics scales linearly with the mixed layer depth. Our results highlight the important role of decadal-and-longer extratropical climate variability in shaping the tropical climate system. We also raise the possibility that the transient behavior of a tropical response forced by extratropical variability may be strongly dependent on cloud radiative effects.
Kim, Hae-Dong;Won, Seong-Hee;Choi, Ki-Seon;Park, Sang-Wook;Jang, Ki-Ho
Journal of Environmental Science International
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v.21
no.2
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pp.263-266
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2012
To compare the effects of two external forcing on track of typhoon, TWRF(Typhoon WRF) based ensemble experiments are carried out in the case of Typhoon Morako which is the 8th typhoon at Northwest Pacific region in 2009. The two forcing are tropical SST and topography induced thermal and mechanical forcing, respectively. According to the result of numerical experiment for five-day forecast, the effect of mechanical forcing is about two times stronger than thermal forcing on the track error of the typhoon. More case study for other typhoon will be done as a next paper.
We investigated seasonal variations of the upper ocean temperature and the mixed layer depth (MLD) in an eddy-permitting global ocean general circulation model (OGCM) to assess the OGCM perfermance. The OGCM is based on the GFDL MOM3 which has a horizontal resolution of 0.5 degree and 30 vertical levels. The OGCM was integrated for 68 years using a monthly-mean climatological wind stress forcing. The model sea surface temperature (SST) and sea surface salinity were restored to the Levitus climatology with a time scale of 30 days. Annual-mean model SST shows a cold bias $(<\;-2^{\circ}C)$ in the summer hemisphere and a warm bias $(>\;1^{\circ}C)$ in the winter hemisphere mainly due to the restoring boundary condition of temperature. The model MLD captures well the observed features in most areas, with a slightly deep bias. However, in the Ross Sea and Weddell Sea, the model shows significantly deeper MLD than the climatology-mainly due to weak salinity stratifications in the model. For amplitude of seasonal variation, the model SST is smaller $(1{\sim}3^{\circ}C)$ than the observation largely due to the restoring surface boundary condition while the model MLD has larger seasonal variation $({\sim}50m)$. It is suggested that for more realistic simulation of the upper ocean structure in the present eddy-permitting ocean model, more refinements in the surface boundary condition for the thermohaline forcing and parameterization for vertical mixing are required, together with the incorporation of a sea-ice model.
This study investigates the changes in the atmosphere-ocean interactions over the South China Sea (SCS) by analyzing their variables in the period of 1979~2011 during the boreal summer (June-July-August). It is found that a simultaneous correlation coefficient between sea surface temperature (SST) and precipitation over SCS during summer is significantly changed before and after the late-1990s. That is, the variation of precipitation over SCS is negatively (positively) correlated with the SST variations before (after) the late-1990s. Our further correlation analysis indicates that the atmospheric forcing of the SST is dominant before the late-1990s accompanying with wind-evaporation feedback and cloud-radiation feedback. After the late-1990s, in contrast, the SST forcing of the atmosphere through the latent heat flux from the ocean to the atmosphere is dominant. It is found that the change in the relationship of atmosphere-ocean interactions over SCS are associated with the changes in the relationship with Northeast Asian summer precipitation. In particular, a simultaneous correlation coefficient between the precipitation over SCS and Northeast Asia becomes stronger during after the late-1990s than before the late-1990s. We argue that the increase of the SST forcing of the atmosphere over SCS may lead a direct relationship of precipitation variations between SCS and Northeast Asia after the late-1990s.
The effects of sea surface temperature (SST) gradient induced by the previous typhoon on the following typhoon motion over East Asia have been investigated using Weather Research and Forecasting (WRF) model for the previous Typhoon Bolaven (1215) and following Typhoon Tembin (1214). It was observed that Typhoon Bolaven remarkably reduced SST by about $7^{\circ}C$ at Yellow Sea buoy (YSbuoy). Using the WRF experiments for the imposed cold wake over West of Tembin (WT) and over East of Tembin (ET), this study demonstrates that the effects of eastward SST gradient including cold wake over WT is much significant rather than that over ET in relation to unexpected Tembin's eastward deflection. This difference between two experiments is attributed to the fact that cold wake over WT increases the magnitude of SST gradient under the eastward SST gradient around East Asia and the resultant asymmetric flow deflects Typhoon Tembin eastward, which is mainly due to the different atmospheric response to the SST forcing between ET and WT. Therefore, it implies that the enhanced eastward SST gradient over East Asia results in larger typhoon deflection toward the region of warmer SST according to the location of the cold wake effect. This result can contribute to the improvement of track prediction for typhoons influencing the Korean Peninsula
The purpose of this study is to investigate climatological variations from the sea surface temperature (SST), chlorophyll-a concentration (Chl-a), and phytoplankton size class (PSC), using NOAA AVHRR, SeaWiFS, and MODIS data in the South Sea of Korea (SSK) and East China Sea (ECS). 26-year monthly SST and 13-year monthly Chl-a and PSC data, separated by whole and nine-different areas, were used to understand seasonal and inter-annual variations. SST and Chl-a clearly showed seasonal variations: higher SST and Chl-a were observed during the summer and spring, and lower values occurred during the winter and summer. The annual and monthly SST over 26 years increased by $0.2{\sim}1.0^{\circ}C$. The annual and monthly Chl-a concentration over 13 years decreased by $0.2{\sim}1.1mg/m^3$. To determine more detailed spatial and temporal variations, we used the combined data with monthly SST, Chl-a, and PSC. Between 1998 and 2010, the inter-annual trend of Chl-a decreased, with decreasing micro- and nano-size plankton, and increasing pico-size plankton. In regional analysis, the west region of the study area was spatially and temporally correlated with the area dominated by decreasing micro-size plankton; while the east region was less sensitive to coastal and land effects, and was dominated by increasing pico-size plankton. This phenomenon is better related to one or more forcing factors: the increased stratification of ocean driven by changes occurring in spatial variations of the SST caused limited contributions of nutrients and changed marine ecosystems in the study area.
Extensive wind, sea level and sea surface temperature (SST) data collected along the east coast of Korea in 1973-1979 were used to ascribe the variations of sea level and SST associated with wind forcing during summer. Alongshore components of wind were dominant but the offshore components were little significance in the southeast coast in summer. The variations in SST and sea level adjusted barometricallyagreed with the upwelling-downwelling processes and showed a rapid response to wind.Appearance of cold water to the surface in the upwelling region concurred well with te periods of positive y-component wind when the tangential line at Ulgi was takem as the y-axis. In general, SST at Ulgi and Gampo as well as the adjusted sea level at Pohang, Ulsan and Busan decreased significantly when strong winds favorable for upwelling persisted for more then three days whereas they increased during the relaxation or unfavorable periods. The period of an upwelling event, on the average, was about 10 days and the mean speed of alongshore sind was 4.0m/sec.
The ocean's response to the Pinatubo and 1259 volcanic eruptions was investigated using an ocean general circulation model equipped with an energy balance model. Volcanic eruptions release gases into the atmosphere which increases the aerosol optical depth and acts to reduce the incoming short-wave radiation. For example, there was a huge volcanic eruption (Pinatubo) in 1991 which reduced the global mean radiative forcing by about 3 W $m^{-2}$. Two numerical experiments were simulated. The first experiment features the Pinatubo eruption and the second experiment simulates the much larger volcanic eruption that occurred in 1259 when the radiative forcing was reduced by 7 times compared to the Pinatubo event. With the reduced radiative forcing due to the Pinatubo eruption at about 3 W $m^{-2}$ and 1259 eruption at about 21 W $m^{-2}$, the global mean sea surface temperature (SST) decreased to its lowest in the second year after each event by about $0.4^{\circ}C$ and $1.6^{\circ}C$, respectively. Sea surface salinity (SSS) increased substantially in the northern North Pacific, northern North Atlantic, and the Southern Ocean. The reduced SST together with SSS increased ocean convection, which yielded an increase in North Atlantic Deep Water, Antarctic Bottom Water, and North Pacific Intermediate Water production and their outflows. The increase in overturning circulation eventually increased the pole-ward ocean heat fluxes. In conclusion, huge volcanic eruptions perturb the ocean substantially and their hallmarks last for more than a decade, confirming the importance of volcanic eruptions in illustrating the decadal-climate variability recorded in the paleoclimate proxy data for the past million years.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.25
no.4
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pp.304-315
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2009
Numerical simulations were carried out to understand the effect of Sea Surface Temperature (SST) spatial distribution on regional circulation. A three-dimensional non-hydrostatic atmospheric model RAMS, version 6.0, was applied to examine the impact of SST forcing on regional circulation. New Generation Sea Surface Temperature (NGSST) data were implemented to RAMS to compare the results of modeling with default SST data. Several numerical experiments have been undertaken to evaluate the effect of SST for initialization. First was the case with NGSST data (Case NG), second was the case with RAMS monthly data (Case RM) and third was the case with seasonally averaged RAMS monthly data (Case RS). Case NG showed accurate spatial distributions of SST but, the results of RM and RS were $3{\sim}4^{\circ}C$ lower than buoy observation data. By analyzing practical sea surface conditions, large difference in horizontal temperature and wind field for each run were revealed. Case RM and Case RS showed similar horizontal and vertical distributions of temperature and wind field but, Case NG estimated the intensity of sea breeze weakly and land breeze strongly. These differences were due to the difference of the temperature gradient caused by different spatial distributions of SST. Diurnal variations of temperature and wind speed for Case NG indicated great agreement with the observation data and statistics such as root mean squared error, index of agreement, regression were also better than Case RM and Case RS.
Numerical studies on the influence of interaction between atmosphere and ocean on the variation of Karman vortex at the lee side of Jeju Island were carried out. Karman vortex tends to be occurred at limited height associated with Hanla mountain. And we can find clear Karman vortex at 900 hPa height in this study. One big vortex cell occurred at lee side of Jeju Island in the begging stage of its development and the cell was divided into three small cells as time goes by. And the strength and lifetime of small vortexes depend on the distribution of SST (Sea Surface Temperature). Weak gradient of SST makes long-lasting Karman vortex but produces weak potential vorticity at lee side of Jeju-do in comparison with the vortex under strong SST gradient. Strong SST gradient also increases not only the mixing depth but also the mixing ratio at lower level of troposphere. And the increased atmospheric mixing decreases the mechanical forcing due to isolated topography. Then the strength of Karman vortex at the lee side of Jeju Island becomes weak under strong gradient of SST. Thus the evolution of Karman vortex is closely related to distribution of SST around the isolated island.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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