QBO 붕괴에 미치는 적도 행성파와 대류중력파의 역할
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2021
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161-161(1쪽)
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2016년 2월, 적도성층권 준격년변동(quasi-biennial oscillation; 이하 QBO) 관측이 시작된 이래 처음으로 QBO의 서풍위상의 중간에 갑작스럽게 동풍이 발달하였으며, 약 4년 뒤인 2020년 1월에도 이와 유사한 현상이 발생하였다. 이 현상을 QBO 붕괴라 부른다. 본 연구에서는 적도 행성파 및 소규모 대류중력파가 두 QBO 붕괴 사례에 미치는 영향을 전구재분석장을 이용하여 분석하였다. 적도 행성파 강제력은 재분석장에서 분해되는 파동을각 파동의 분산관계에 따라 분리하여 계산하였고, 소규모 대류중력파 강제력은 물리적 기반의 대류중력파 모수화를 오프라인으로 계산함으로써 얻어졌다.
2015/16 QBO 붕괴의 경우 2015년 11월 혼합 로스비-중력파와 관성중력파가 QBO의 남쪽 측면을 약화시켜 적도방향으로 전파하던 북반구 로스비파가 깨지기 용이해지면서 시작되었다. 이후 적도 방향으로 굴절된 강한 중위도 로스비파 및 적도 대류중력파가 QBO 서풍 중간에 동풍이 발달하는 데에 주요하게 기여하였다.
2019/20년 QBO 붕괴의 경우 2019년 6-9월 남반구로부터 적도를 향해 전파하는 로스비파가 QBO 서풍의 북쪽측면을 약화시키면서 시작되었다. 이후 연직전파하는 로스비파와 혼합-로스비 중력파의 크기가 커지기 시작하여, 2019년 12월-2020년 1월에는 혼합 로스비-중력파가 QBO를 붕괴시키는 데 가장 주요한 역할을 하였다.
두 QBO 붕괴 사례를 종합해 보면 로스비파와 혼합 로스비-중력파가 QBO 붕괴를 일으키는 가장 중요한 요소이며, 이러한 파동활동의 강화는 주로 QBO를 둘러싼 동서바람의 변화와 연관이 있다는 것을 알 수 있었다. 첫째, 중위도 로스비파는 하부성층권 아열대 지역의 서풍 강화로 인해 파동의 적도 방향 굴절량이 매우 증가하였다. 둘째, 고도 70-100 hPa에서의 서풍 아노말리는 연직전파하는 서향전파 파동들이 적도 성층권으로 더 많이 전파할 수 있도록 하였다. 과거 자료와 미래 기후 실험에서는 시간이 지남에 따라 적도 및 아열대 지역 하부성층권(70-100 hPa)에서의 서풍이 강화됨을 보였기 때문에 미래 기후에는 QBO를 야기하는 파동이 적도 성층권으로 더 많이 전파하게 되면서 QBO 붕괴가 더욱 자주 일어날 것으로 예상된다.
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