The stratiform rain fraction is investigated in the tropical boreal winter Madden-Julian oscillation (MJO) and summer intraseasonal oscillation (ISO) using Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) Precipitation Rader data for the 11-yr period from 1998 to 2008. Composite analysis shows that the MJO/ISO produces larger stratiform rain rate than convective rain rate for nearly all phases following the propagating MJO/ISO deep clouds, with the greatest stratiform rainfall amount when the MJO/ISO center is located over the central-eastern Indian Ocean and the western Pacific. The fraction of the intraseasonally filtered stratiform rainfall compared to total rainfall (i.e., convective plus stratiform rainfall) amounts to 53~56%, which is 13~16% larger than the stratiform rain fraction estimated for the same data on seasonal-to-annual time scales by Schumacher and Houze. This indicates that the MJO/ISO exhibits the organized rainfall process which is characterized by the shallow convection/heating at the incipient phase and the subsequent flare-up of strong deep convection, followed by the development of stratiform clouds at the upper troposphere.
In order to assimilate MHS satellite data into the convective scale model at KMA, ATOVS data are reprocessed to utilize the original high-resolution data. And then to improve the preprocessing experiments for cloud detection were performed and optimized to convective-scale model. The experiment which is land scattering index technique added to Observational Processing System to remove contaminated data showed the best result. The analysis fields with assimilation of MHS are verified against with ECMWF analysis fields and fit to other observations including Sonde, which shows improved results on relative humidity fields at sensitive level (850-300 hPa). As the relative humidity of upper troposphere increases, the bias and RMSE of geopotential height are decreased. This improved initial field has a very positive effect on the forecast performance of the model. According to improvement of model field, the Equitable Threat Score (ETS) of precipitation prediction of $1{\sim}20mm\;hr^{-1}$ was increased and this impact was maintained for 27 hours during experiment periods.
Given the significant social and economic impact caused by heat waves, there is a pressing need to predict them with high accuracy and reliability. In this study, we analyzed the real-time forecast data from six models constituting the Subseasonal-to-Seasonal (S2S) prediction project, to elucidate the key mechanisms contributing to the prediction of the recent record-breaking Korean heat wave event in 2018. Weekly anomalies were first obtained by subtracting the 2017-2020 mean values for both S2S model simulations and observations. By comparing four Korean heat-wave-related indices from S2S models to the observed data, we aimed to identify key climate processes affecting prediction accuracy. The results showed that superior performance at predicting the 2018 Korean heat wave was achieved when the model showed better prediction performance for the anomalous anticyclonic activity in the upper troposphere of Eastern Europe and the cyclonic circulation over the Western North Pacific (WNP) region compared to the observed data. Furthermore, the development of upper-tropospheric anticyclones in Eastern Europe was closely related to global warming and the occurrence of La Niña events. The anomalous cyclonic flow in the WNP region coincided with enhancements in Madden-Julian oscillation phases 4-6. Our results indicate that, for the accurate prediction of heat waves, such as the 2018 Korean heat wave, it is imperative for the S2S models to realistically reproduce the variabilities over the Eastern Europe and WNP regions.
An unusual autumn storm developed rapidly in the western part of the East sea on the early morning of 23 October 2006. This storm produced a record-breaking heavy rain and strong wind in the northern and middle part of the Yeong-dong region; 24-h rainfall of 304 mm over Gangneung and wind speed exceeding 63.7 m $s^{-1}$ over Sokcho. In this study, MTSAT-1R (Multi-fuctional Transport Satellite) water vapor and infrared channel imagery are examined to find out some features which are dynamically associated with the development of the storm. These features may be the precursor signals of the rapidly developing storm and can be employed for very short range forecast and nowcasting of severe storm. The satellite features are summarized: 1) MTSAT-1R Water Vapor imagery exhibited that distinct dark region develops over the Yellow sea at about 12 hours before the occurrence of maximum rainfall about 1100 KST on 23 October 2006. After then, it changes gradually into dry intrusion. This dark region in the water vapor image is closely related with the positive anomaly in 500 hPa Potential Vorticity field. 2) In the Infrared imagery, low stratus (brightness temperature: $0{\sim}5^{\circ}C$) develops from near Bo-Hai bay and Shanfung peninsula and then dissipates partially on the western coast of Korean peninsula. These features are found at 10~12 hours before the maximum rainfall occurrence, which are associated with the cold and warm advection in the lower troposphere. 3) The IR imagery reveals that two convective cloud cells (brightness temperature below $-50^{\circ}C$) merge each other and after merging it grows up rapidly over the western part of East sea at about 5 hours before the maximum rainfall occurrence. These features remind that there must be the upward flow in the upper troposphere and the low-layer convergence over the same region of East sea. The time of maximum growth of the convective cloud agrees well with the time of the maximum rainfall.
본 연구에서는 전구에 걸쳐 나타나는 대기의 일주기 및 반일주기 조석을 최신의 3시간 간격 재분석자료를 이용하여 분석하였다. 선행연구들과는 달리 조석의 공간구조 및 계절성에 대한 분석이 표면으로부터 성층권에 걸쳐 수행되었다. 대부분의 층에서 일주기 조석은 중위도 지역에서 강한 반면, 반일주기 조석은 열대 지역에서 지배적으로 나타난다. 일주기 조석은 각 반구의 겨울철보다 여름철에 그 크기가 강하게 나타나는 강한 계절적 변동성을 보인다. 반면에 반일주기 조석은 계절적 변동성을 보이지 않는다. 반일주기 조석은 연직구조를 거의 가지지 않으나, 일주기 조석은 높이에 따라 그 크기가 증가하는 뚜렷한 연직구조를 가진다. 특히 열대지역 일주기 조석은 표면과 자유 대류권, 상층 성층권에서 거의 반대의 위상을 보인다. 그 크기 역시 고도에 따라 비선형적으로 변화하여 수증기, 오존, 중력파 그리고 태양복사에 영향을 받았을 가능성을 시사한다.
Snow cover is a potential water resource for later spring and summer seasons as well as a thermal mirror with high reflectivity causing decreases of surface air temperature during cold winter seasons. In this study, current and future changes in Northern Hemisphere snow extent and their potential linkages with atmospheric circulation are examined. The NOAA AVHRR visible snow extent (1967-2006) data as well as observational (NCEP-DOE 1979-2006) and modeled (GFDL 2.1 2081-2100) pressure and surface air temperature data are used. Analyses of observational data demonstrate that the snow extent in meteorological spring (March to April) and summer (June to August) has significantly decreased since the late 1980s. The offset of snow seasons (the timing of snow melt in spring) have also significantly advanced particularly in Europe, East Asia, and northwestern North America. Analyses of pressure fields reveal that the spatial patterns of the earlier snow melt are associated with changes in atmospheric circulation such as the Arctic Oscillation (AO). In the positive winter AO years, multiple positive pressure departure cores in the upper troposphere (200hPa) are observed over the mid-latitude regions from March to mid-April, while a negative pressure departure core (70hPa) prevails over the Arctic Ocean. The reversed anomaly patterns related to later snow melt occur in negative winter AO years. The comparison between current and future thermal spring onsets suggest that snow melt patterns will intensify with larger greenhouse gas emissions, indicating earlier hydrological spring onset.
기후-전구대기화학모델을 이용하여 엘니뇨가 대류권 오존에 미치는 영향을 분석하였다. 40년간(1971-2010) 대류권 오존을 EOF 분석한 결과에서 열대 중앙-동태평양에서 오존의 감소가 관측과 유사하게 잘 모의되었다. 그러나 인도양-인도네시아 부근의 오존 증가는 관측에 비해 약하게 모의되었다. 엘니뇨에 의한 오존변동 과정을 이해하기 위하여 2006년 엘니뇨의 경우를 좀 더 자세히 분석하였다. 엘니뇨의 발생 시 중앙-동태평양의 오존 감소는 활발해진 상승운동과 그에 따른 수증기량 증가로 오존의 체류시간이 짧아졌음에 기인하였다. 해수면 온도 강제력으로 유도된 하강기류 편차와 수증기 감소로 인도양 대류권 상층 오존이 증가하였다.
In 2007, just after the recession of the Changma, anomalously long rainy period (from July 30 to August 15) occurred in Korea. To identify the cause of the sustained rainy period, we performed synoptic analysis and the associated air motions. The behavior of each air parcel trajectory associated with atmospheric motion was then investigated. As a result, three particular phenomena occurring at latitudes lower than $40^{\circ}N$ were discovered. First, a mass of relatively cold air, referred to as E, made a deep intrusion from $20^{\circ}N$ to $60^{\circ}N$. Second, this intrusion was accompanied by another mass of air called dE. It was colder and drier than E and originated from the mid-troposphere over the tropical ocean. Third, dE and E rotated clockwise three times over a period of 17 days over the Northwestern Pacific and blocked the westerly waves imbedded in the zonal flow from propagating. Two additional phenomena were observed at latitudes higher than $40^{\circ}N$. First, the cold core system, while approaching from the west with low geopotential values at its center, was stagnated over Shanxi China. It enhanced the northward intrusion of dE and E, and then diminished. The subsequent low system showed similar evolution as the first one. Second, a warm core anticyclone was formed over Lake Baikal, blocking the westerlies for 13 days and contributed to the persistent northward incursion of warm moist air. Moreover, a horizontally extended intrusion of upper level clouds from the tropics to $50^{\circ}N$, which may be interpreted as a tropical plume, was found around the end of the period (from August 12 to 15, 2007) with successive tropical nights over Korea.
In this study, thermal tropopause height defined from WMO (World Meteorological Organization) using temperature profile derived from Advance Microwave Sounding Unit-A (AMSU-A; hereafter named AMSU) onboard EOS (Earth Observing System) Aqua satellite is retrieved. The temperature profile of AMSU was validated by comparison with the radiosonde data observed at Osan weather station. The validation in the upper atmosphere from 500 to 100 hPa pressure level showed that correlation coefficients were in the range of 0.85~0.97 and the bias was less than 1 K with Root Mean Square Error (RMSE) of ~3 K. Thermal tropopause height was retrieved by using AMSU temperature profile. The bias and RMSE were found to be -5~ -37 hPa and 45~67 hPa, respectively. Correlation coefficients were in the range of 0.5 to 0.7. We also analyzed the change of tropopause height and temperature in middle troposphere in the extreme heavy rain event (23 October, 2003) associated with tropopause folding. As a result, the distinct descent of tropopause height and temperature decrease of ~8 K at 500 hPa altitude were observed at the hour that maximum precipitation and maximum wind speed occurred. These results were consistent with ERA (ECMWF Reanalysis)-Interim data (potential vorticity, temperature) in time and space.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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