KOSEN 한민족과학기술자네트워크

1. 매든-줄리안 진동(MJO) 역학 및 열대와 중위도 파동 원격상관 연구

열대파동 중에 가장 규모가 큰 매든-줄리안 진동(Madden-Julian Oscillation)에 대한 발생 역학 및 전파 역학에 대한 연구를 수행하고 있다. 가장 최근에 개발된 그리고 현존하는 가장 적합한 트리오 구조의 MJO 이론 모델을 사용하여 여러 중요한 요소에 대한 민감도를 연구 중에 있다. 한편 열대파동의 심층대류에 의한 중위도로의 로스비 파동 역학에 관한 연구를 LBM 또는 Dynamical core model 및 Ray tracing 기법 등을 이용하여 연구 수행 중으로 이 분야 세계 제1의 원천기술을 가지고 있다. 참고로 위의 두 그림은 대기과학 기본 이론 저널인 Journal of the Atmospheric Sciences에 실린 그림으로 중위도 기온 변동 및 PNA 원격상관의 발생 메커니즘을 도식화 한 것이다.

2. 해들리 셀의 팽창, 수축 메커니즘 및 미래 변화 연구

해들리 순환(Hadley circulation)은 지구 대기 순환의 가장 중요한 요소로 열대 자오면에서의 순환을 말한다. 태양의 단파 복사에 의해 열대에는 더 많은 열의 축척이 발생하는데 해들리 순환을 통해 고위도로 열에니지와 운동에니지가 수송되어 전체적으로 에너지의 균형을 이루게 도와주는 역할을 한다. 해들리 셀의 북쪽 경계는 해마다 바뀌는 데 이 셀이 팽창하면 우리나라 등을 포함한 중위도 지역에 하강기류가 발생하여 건조하고 가뭄 등의 극한 기상현상이 발생할 수 있다. 위 그림은 본 연구실에서 해들리 셀의 팽창 메커니즘을 연구한 결과를 요약한 그림으로 정상파(stationary wave)보다 순간파(transient wave)가 더 큰 역할을 함을 의미하고 라니냐(La Nina)와 양의 북극 진동(AO)일 때 해들리 셀 경계가 북쪽으로 팽창하게 됨을 발견하였다.

3. 몬순의 발생 원인 및 장주기 변동성 연구

몬순은 기본적으로 육지와 해양의 비열 차이에 의해 발생한다고 알고 있다. 전 지구적으로 8개의 몬순 지역이 있는데 각각의 몬순 발달 원인이 다를 수 있다. 동아시아 여름몬순은 실제로 티베트고원에 의한 기계적 강제에 의한 풍하지역에서의 로스비 파동이 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있다. 심층대류에서 발생하는 잠열과 수평으로 수렴하여 상승하는 순환 사이의 피드백과정도 중요한 역할을 한다. 한편 인도몬순 및 다른 지역의 몬순은 이와 다른 발생 메커니즘을 가지고 있을 것이다. 이에 대한 연구와 몬순의 장기 변동성에 대한 연구가 진행 중이다.

4. 극지 변동성 모델링 연구

지구 온난화가 가속화됨에 따라서 북극의 해빙은 급격하게 감소하고 있다. 알베도 피드백에 의해서 북극은 전 지구 평균에 비해서 2배 정도 빠르게 온도가 상승하고 있다. 해빙의 경년변동성은 전 지구 에너지 균형과 중위도 기후에 영향을 주기 때문에 해빙 시스템을 이해하는 것은 중요하다. 눈은 해빙시스템을 구성하는 중요한 요소들 중 하나이다. 눈은 해빙의 성장을 돕거나 해빙이 녹는 것을 지연시킬 수 있다. 눈은 알베도가 높은 물질이기 때문에 태양빛을 효과적으로 반사해서 지표면 온도를 차갑게 유지시키고 해빙이 성장하는 것을 돕는다. 한편 눈은 차가운 공기가 해빙이 만나는 것을 막는다. 또한 눈은 열전도도가 낮기 때문에 해빙에서 방출되는 열을 가둠으로써 해빙이 성장하는 것을 방해한다. 이 효과들은 계절에 따라서 다르게 나타난다. 겨울철에는 눈이 낮은 열전도도에 의해서 해빙의 성장을 억제하는 thermal insulation effect가 주로 나타나며 이 현상에 의해서 얼음을 얇게 할 수 있음을 모델실험을 통해서 밝혔다. 이 영향은 겨울에만 국한되는 것이 아니라 봄과 여름에도 나타난다. 요약하면 겨울철 눈 덮개는 단열재의 역할을 함으로써 해빙의 성장을 억제시키고 다음 계절의 해빙면적을 줄인다. 또한 미래에는 북극의 강설량이 많아지기 때문에 눈에 의해서 겨울 해빙 면적이 더 빠르게 줄어들 수 있다. 이 외 해빙의 변동성의 다양한 측면을 연구중이다.