Current and Future Changes in the Type of Wintertime Precipitation in South Korea

현재와 미래 우리나라 겨울철 강수형태 변화

This study intends to clarify the characteristics and causes of current changes in wintertime precipitation in Korea and to predict the future directions based on surface observational $(1973/04\sim2006/07)$ and modeled (GFDL 2.1) climate data. Analyses of surface observation data demonstrate that without changes in the total amount of precipitation, snowfall in winter (November-April) has reduced by 4.3cm/decade over the $1973\sim2007$ period. Moreover, the frequency and intensity of snowfall have decreased; the duration of snow season has shortened; and the snow-to-rain day ratio (STDR) has decreased. These patterns indicate that the type of wintertime precipitation has changed from snow to rain in recent decades. The snow-to-rain change in winter is associated with the increases of air temperature (AT) over South Korea. Analyses of synoptic charts reveal that the warming pattern is associated with the formation of a positive pressure anomaly core over northeast Asia by a hemispheric positive winter Arctic Oscillation (AO) mode. Moreover, the differentiated warming of AT versus sea surface temperature (SST) under the high pressure anomaly core reduces the air-sea temperature gradient, and subsequently it increases the atmospheric stability above oceans, which is associated with less formation of snow cloud. Comparisons of modeled data between torrent $(1981\sim2000)$ and future $(2081\sim2100)$ periods suggest that the intensified warming with larger anthropogenic greenhouse gas emission in the $21^{st}$ century will amplify the magnitude of these changes. More reduction of snow impossible days as well as more abbreviation of snow seasons is predicted in the $21^{st}$ century.

본 연구에서는 20세기 후반 관측자료를 분석하여 최근 한반도 겨울철 강수현상에 나타난 변화 양상과 그 원인을 밝히고, 21세기 후반 기후모델(GFDL 2.1) 자료를 바탕으로 미래의 겨울강수 변화추세를 예측해 보고자 한다. 61개 지점 관측자료를 분석한 결과 에 따르면, 지난 35년 동안$(1973/74\sim2006/07)$ 우리나라 겨울철($11\sim4$월) 총 강수량은 변화가 없었지만, 강설량은 약 4.3cm/10년의 비율로 감소하였다. 1980년대 후반 이후 강설일수가 감소하고, 강설강도가 약해지고, 강설계절의 길이가 줄어들면서 설수일율(전체 강수일 수에서 강설일이 차지하는 비율)도 낮아졌다. 이러한 패턴은 겨울철 강수형태가 점차 강설에서 강우의 형태로 바뀌어가고 있음을 보여준다. 이러한 우리나라 겨울철 강수 형태의 변화는 겨울철 양(+)의 북극진동(Arctic Oscillation)에 의해 한반도 주변의 겨울철 기압이 상승함에 따라 나타난 기온상승과 관련되어 있다. 1980년대 후반 이후의 동북아시아 지역의 기압 상승은 한반도 주변의 대기와 해양 온도를 차별적으로 상승시킴으로써 대기안정도 증가에 의한 눈구름 형성 감소와 관련된 대기-해양간 온도경도를 감소시켰다. 모델생산 미래$(2081\sim2100)$ 기후자료와 20세기 후반$(1981\sim2000)$ 기후자료 비교 분석 결과, 21세기 말에는 대기 중 온실기체의 양이 증가할수록 온난화가 강화되어 겨울철 강설기간이 더 짧아지고 강설불가능일이 더 증가할 것으로 예상된다.