Abstract
In order to examine the relative accuracy of satellite observations and model reanalyses about lower stratospheric temperature trends, two satellite-observed Microwave Sounding Unit (MSU) channel 4 (Ch 4) brightness temperature data and two GCM (ECMWF and GEOS) reanalyses during 1981${\sim}$1993 have been intercompared with the regression analysis of time series. The satellite data for the period of 1980${\sim}$1999 are MSU4 at nadir direction and SC4 at multiple scans, respectively, derived in this study and Spencer and Christy (1993). The MSU4 temperature over the globe during the above period shows the cooling trend of -0.35 K/decade, and the cooling over the global ocean is 1.2 times as much as that over the land. Lower stratospheric temperatures during the common period (1981${\sim}$1993) globally show the cooling in MSU4 (-0.14 K/decade), SC4 (-0.42 K/decade) and GEOS (-0.15 K/decade) which have strong annual cycles. However, ECMWF shows a little warming and weak annual cycle. The 95% confidence intervals of the lower stratospheric temperature trends are greater than those of midtropospheric (channel 2) trends, indicating less confidence in Ch 4. The lapse rate in the trend between the above two atmospheric layers is largest over the northern hemispheric land. MSU4 has low correlation with ECMWF over the globe, and high value with GEOS near the Korean peninsula. Lower correlations (r < 0.6) between MSU4 and SC4 (or ECMWF) occur over $30^{\circ}$N latitude belt, where subtropical jet stream passes. Temporal correlation among them over the globe is generally high (r > 0.6). Four kinds of lower stratospheric temperature data near the Korean peninsula commonly show cooling trends, of which the SC4 values (-0.82 K/decade) is the largest.
하부 성층권 온도의 추세에 대한 위성관측과 모델 결과들의 상대적인 정확성을 평가하기 위하여 두 종류의 위성관측 MSU 채널 4(57.95GHz) 밝기온도 자료들과 1981${\sim}$1993년 기간의 두 종류의 대순환 모델(ECMWF and GEOS) 재분석 자료들을 시계열 회귀분석으로 상호 비교하였다. 1980${\sim}$1999년 기간의 위성자료는 이 연구에서 유도된 직하점 MSU4와 여러 주사각에서 유도된 SC4(Spencer and Christy, 1993)이다. 위 기간에 전지구에 대한 MSU 하부 성층권 온도는 화산폭발과 관련된 냉각화 경향(-0.35K/decade)을 보였으며, 이러한 경향은 육지보다 해양에서 1.2배 컸다. 자료들의 공통 기간(1981${\sim}$1993년)에 대한 하부 성층권 온도의 아노말리는 두 종류 관측자료와 GEOS에서 전지구적으로 냉각화 경향(-0.14${\sim}$-0.42K/decade)을 보였으나, ECMWF는 북반구를 제외하고 온난화(0.06K/decade)를 보였다. 온도 연주기는 SC4를 제외하고 다른 세 종류 자료에서 유사한 위상과 함께 현저하였다. 온도 추세에 대한 95%신뢰도 조사에서 MSU 채널 4의 하부 성층권 온도에 대한 신뢰도가 채널 2(53.74GHz)의 중간 대류권 온도보다 더 낮았다. 또한 두 기층 사이의 온도 추세 감율이 북반구 육지에서 가장 컸다. MSU4에 대한 SC4 및 모델 재분석 결과들의 상관은 전지구의 경우에 SC4(r=0.96)에서 가장 높았고, ECMWF(r=0.61)에서 가장 낮았다. 한반도의 경우에는 GEOS에서 가장 높았고(r=0.88), ECMWF에서 가장 낮았다(r=0.73). MSU4에 대한 SC4, ECMWF의 상관은 아열대 제트류가 위치하는 $30^{\circ}$ 위도대에서 낮았으나(r<0.6) 그 외의 지역에서는 대체로 높았다(r>0.6). 한반도 부근에서 하부 성층권 온도의 냉각화 경향은 모든 자료에서 공통적으로 나타났다. 이러한 추세는 SC4(-0.82K/decade)에서 가장 컸으며, MSU4(-0.38K/decade), GEOS(-0.28K/decade), ECMWF(-0.07K/decade) 순으로 나타났다.
