연구보고서
- 저자
- 김선용, 김선태, 김옥연, 문수연, 이현주, 정다은
- 작성일
- 2025.12.17
- 조회
- 12
- 요약
- 목차
아태지역을 포함한 동아시아는 연·십년(Annual-to-Decadal, A2D) 스케일의 기후 변동성이 크고, 이 스케일의 변동이 수자원·에너지·농업·보건·재난관리 등 거의 모든 사회경제 시스템의 중장기 의사결정에 직접적인 영향을 미친다. 그러나 기존 연구와 예측체계는 주로 수십 년 이상 기후변화 추세나 계절·연 단위 단기 예측에 집중되어 있어, 그 사이 공백 영역인 A2D 스케일에 대한 이해와 서비스는 여전히 부족하다. ENSO, PDO/IPO, NAO와 같은 대규모 해양–대기 모드는 수년에서 십여 년에 걸쳐 천천히 변하며, 특정 위상 조합에 따라 가뭄·폭 염·한파·집중호우 등의 이상기후 발생 위험을 체계적으로 높이거나 낮추는 “배경 상태”를 형성한다. 이러한 모드의 기억(memory)과 teleconnection 구조를 규명하고, 예측모델(DCPP 등) 의 A2D 성능을 향상시키는 것은, 댐· 발전소·관개시설·도시 인프라 투자와 같은 수십 년 수명을 가진 결정에 과학적 근거를 제공하는 데 필수적이다. 따라서 A2D 연구는 기후위기 시 대에 요구되는 중장기 기후서비스와 적응·완화 전략 설계의 핵심 기반으로서 긴급성과 필요성이 크다.
동아시아 봄 가뭄 연구를 통해 SPI6가 겨울–봄 6개월 누적 수분 상태와 ENSO·PDO·IPO 와 같은 연·십년 스케일 모드의 영향을 동시에 포착하는 지표로서 동아시아 봄 가뭄에 가장 적합함을 보였다. ENSO–PDO 위상도와 레짐별 겨울–봄 순환 복합도는 ENSO−/PDO+에서 가장 강한 봄 가뭄이, ENSO+/PDO−에서 가장 습윤한 조건이 나타나는 비대칭·레짐-의존 구조를 제시하였고, 저주파 밴드(2년·5년 평균) 상관·ΔR²·상호작용 회귀 분석은 PDO가 decadal SPI-6 변동의 배경 상태를 형성하면서 ENSO×PDO 상호작용이 특정 레짐에서 가뭄 위험을 비선형적으로 증폭시킨다는 것을 정량화하였다. 이러한 결과를 통합하여, 동아시아 봄 SPI-6 가뭄이 다중 시간 스케일(ENSO–PDO/IPO)과 레짐-의존 teleconnection, 그리고 ENSO–PDO 상호작 용에 의해 결정되는 복합 시스템임을 정리하고, 이를 A2D 예측·기후서비스 설계의 기준 참조 로 활용할 필요성을 제시하였다.
동아시아 봄 가뭄과 관련하여, 5개 DCPP 모델(CanESM5, CMCC-CM2-SR5, HadGEM3-GC31-MM, MIROC6, and MPI-ESM1-2-HR)의 과거 예측(hindcast) 자료와 CRU 관측 자료를 사용하여, 6개월 표준강수지수(SPI6)로 정의되는 동아시아 봄철(MAM) 가뭄의 수년에서 수십년 규모 예측성을 평가하였다. 각 모델의 가뭄예측 검증 결과, 모델별 예측 성능의 뚜렷한 차이를 보였다. MIROC6는 결정론적 검증에서 가장 우수한 성능을 보인 반면, CanESM5는 확률론적 검증에서 가장 우수한 성능을 보였다. 이러한 예측성능의 특징은 모델의 서로 다른 오차 특성에서 기인한다. CanESM5는 예측 확률의 신뢰도는 높으나 해상도가 낮았으며, MIROC6는 가뭄발생과 비가뭄발생의 구별 능력은 높으나 신뢰도가 낮게 나타났다. 이 결과는 모든 모델에 동일한 편의 보정 방법을 적용하는 기존의 접근 방식 보다는 개별 모델의 예측 특성을 고려한 맞춤형 보정 방법이 필요하다는 것을 의미한다.
한편, 동아시아 여름철 이상고온 관련한 연구도 진행하였는데, 이상고온과 관련된 기후인자 선정을 위해서 두 가지 내용으로 연구가 수행되었다. 하나는 역학과정 분석을 통해서 역학 과정 요소들, 원격상관 분포를 얻게 되며 두 번째는 A2D 규모에서 상관관계 평가, 기후인자와 의 관계에 대한 위상/시기별 민감도 분석 및 선정된 기후인자 기반 다중 회귀 모델 구축과 예측성평가를 통해서 관측에서 얻어진 기후인자 활용성 평가가 수행되었다. 올해는 이 두 가지 연구 수행을 통해서 A2D 규모에서 동아시아 이상 고온예측을 위한 기후지수 활용 기반을 마련하게 되었다.
6개 폭염 지수를 활용해 DCPP 5개 모델의 동아시아 여름철 폭염 특성을 평가한 결과, 여 름일수·온난일은 대체로 양의 편향을 보였고 온난일·온난야는 선행 시간이 길어질수록 편향이 확대되었다. 대부분의 지수에서 warming 추세가 관측보다 과대 모의되며, 2000년대 이후 온 난일·온난야 증가가 특히 두드러졌다. 예측성은 온난일·온난야가 가장 높았고, 강도 지수에서는 일최저기온연최대가 우수했다. 모델별로 CanESM5는 일최저기온 기반 지수에서 과대한 추세를, MPI-EMS1-2-HR은 대부분 지수에서 가장 높은 정확도를 보였다.
동아시아 겨울철 기온 급상승과 급하강을 정의하고, 관련 전지구 해양-대기 패턴을 분석하였다. 기온 급상승과 급하강 빈도는 NAO, AO와 유의미한 음의 상관성을 보였다. NAO 음의 위상은 약 2주 전부터 동아시아의 배경장을 조성하는 느린 강제력으로 작용하지만, 실제 급격한 기온 변동은 AO의 위상 전환에 의해 결정되며, AO의 위상 전환이 기온 급상승과 급하강을 유발하는 핵심 메커니즘으로 나타났다. 특히 NAO는 근미래 예측성이 높은 것으로 알려져, 동아시아 기온 급변동 빈도 예측에 유용한 지표로 활용될 수 있다.
동아시아 여름철 강수는 매우 복잡한 기상시스템으로 구성되어 있으며, 근미래 전망을 위해서는 각 강수 시스템의 특성을 이해하는 것이 중요하다. 특히, 여름철 총강수량의 절반 이상 을 차지하는 동아시아 여름철 전선에 대한 이해는 필수적이다. 본 연구에서는 6시간 간격으로 전선을 탐지하여 최근 전선의 뚜렷한 북진 경향을 규명하였으며, 이러한 변화가 폭염일수 증가와 전선호우 강화에 기여함을 확인하였다. 이 결과는 전선 북상과 그 영향에 대한 이해가 향후 기후재해 위험을 줄이고 효과적인 적응 전략을 수립하는데 핵심적임을 강조한다.