서 론 1.
1)
세기에 접어들어 온난화가 가속화되면서 대기 21
중 수증기 양을 나타내는 비습(specific humidity) 이 전 지구적으로 증가하고 있다(IPCC, 2013). 또 한 온난화로 대류권 하층 수증기 증가에 의해 연 직 습윤 이류가 강화되어 강수량의 연중 변화정도
도 증폭되고 있다(Chou and Lan, 2012). 이로 인 해 최근에는 전 세계 여러 지역에서 여름철뿐만 아니라 다른 계절에도 과거에 전례 없는 발생빈 도 발생강도 지속기간 공간 범위를 나타내는 극, , , 한강수현상이 불규칙하게 발생하여 많은 인명 및 재산 피해를 입고 있다 가령. , 2009년 월에 아마7 존 분지에 집중호우가 발생하였고, 2010 12년 월에
** 이 연구는 기상청 기상기술개발사업(CATER 2012-3063)의 지원으로 수행되었음.
** 제주대학교 지리교육전공 조교수(Assistant Professor, Major of Geography Education, Jeju National University) ([email protected])
우리나라 사계절 다중일 누적 극한강수현상의 시 공간적 변 ･ 화 *
최 광 용**
Spatio-Temporal Changes in Seasonal Multi-day Cumulative Extreme Precipitation Events in the Republic of Korea*
Choi, Gwangyong**
요약 본 연구에서는 최근 ： 40년간(1973 2012) ∼ 우리나라 기상청 산하 61개 관측지점의 일강수량 자료를 바탕으로 1 일 누적 최대 강수량에서 추출한 각 계절별 다중일 누적 극한강수현상의 시 공간적 발생 패턴과 변화 양상의 특징 5
∼ ･
을 밝히고자 하였다 사계절 중 다중일 누적 극한강수현상의 규모 자체는 여름철에 가장 크지만 계절 강수량 증감에 . , 따른 극한강수현상 규모 변화민감도는 가을철에 더 높게 나타난다 장기간 시계열에 나타난 선형 추세 분석에 따르면. , 일 다중일 누적 극한강수현상의 규모는 동일하게 사계절 중 여름철에 가장 뚜렷하게 증가하는 변화 양상이 나타 1 5∼
난다 특히 경기도와 강원영서 충청도 지역을 중심으로 여름철 다중일 누적 극한강수현상의 증가 규모가 크고 뚜렷. , , 하게 나타나고, 1일에서 일로 누적 기간이 길수록 다중일 누적 극한강수현상의 증가 경향은 이들 지역이외에 소백산5 맥 주변지역에서도 관찰된다 통계적 유의성을 보이는 이러한 다중일 누적 극한강수현상 증가추세는 일부 관측지점에. 서는 겨울철에도 1 2∼일 누적 극한강수현상에 나타나는 점도 주목할 만하다 한편 극한강수량이 계절 강수량에서 차. , 지하는 비율의 변화 추세를 분석해보면 사계절 중 겨울철에 증가 경향이 가장 뚜렷하게 나타난다 이러한 결과들은 , . 여름철뿐만 아니라 다른 계절의 다중일 누적 극한강수현상의 시 공간적 변화에도 대비할 필요성이 있음을 가리킨다･ . 주요어 계절 극한강수현상 다중일 누적 강수량 기후변화 남한： , , , .
Abstract：In this study, spatial and temporal patterns and changes in seasonal multi-day cumulative extreme precipitation events defined by maximum 1 5 days cumulative extreme precipitation observed at 61 weather ∼ stations in the Republic of Korea for the recent 40 years(1973 2012) are examined. It is demonstrated that the ∼ magnitude of multi-day cumulative extreme precipitation events is greatest in summer, while their sensitivity relative to the variations of seasonal total precipitation is greatest in fall. According to analyses of linear trends in the time series data, the most noticeable increases in the magnitude of multi-day cumulative extreme precipitation events are observable in summer with coherences amongst 1 5 days cumulative extreme precipitation events. In ∼ particular, the regions with significant increases include Gyeonggi province, western Gangwon province and Chungcheong province, and as the period for the accumulation of extreme precipitation increases from 1 day to 5 days, the regions with significantly-increasing trends are extended to the Sobaek mountain ridge. It is notable that at several scattered stations, the increases of 1 2 days cumulative extreme precipitation events are observed even ∼ in winter. It is also observed that most distinct increasing tendency of the ratio of these multi-day cumulative extreme precipitation to seasonal total precipitation appears in winter. These results indicate that proactive actions are needed for spatial and temporal changes in not only summer but also other seasonal multi-day cumulative extreme precipitation events in Korea.
Key Words：seasonal extreme precipitation events, multi-day cumulative precipitation, climate change, Korea.
는 퀸즐랜드와 호주 동부지역에 호우가 쏟아져 많은 피해를 가져왔다(Marengo et al., 2012; Hendon et al., 2014). 2010년 10월에는 파키스탄 영토의
이상이 범람하여 수 천 명이 사망하였고
20% , 2013
년 월에는 인도 북부지역에 호우가 발생하여 수 6 천 명이 사망하였다(Lau and Kim, 2012; Dube et al., 2014). 또한, 2008년 월 사이클론 나르기스5 가 미얀마를 강타하였고(Fritz et al., 2009), 2013 년 11월에는 태풍 하이옌이 필리핀과 베트남을 강 타하여 수백억 달러의 피해는 물론 수 십 만 명의 사망자가 발생하였다(Lagmay et al., 2014). 이와 같은 극한강수현상에 발생 시 각 국가마다 적응 탄성력(resilience)이 달라 피해 발생 규모와 사회 의 회복 능력도 상이하다(IPCC, 2012, 2013).
서태평양 연안지역의 장기간 강수량 자료를 분 석한 결과들(Manton et al., 2001; Griffiths et al., 2005; Choi et al., 2009)에 따르면 연누적 극한, 강수현상은 변화 양상도 시 공간적으로 복잡하게 ･ 나타나고 있음을 알 수 있다 우리나라에 인접한 . 중국의 강수량은 북부지역에서는 감소하고 남부, 지역에서는 증가하는 패턴이 나타났다(Ye, 2014).
최근 한반도의 경우 북한지역 강수량은 감소하고 있지만 최기선 등( , 2011), 남한에서는 여름철을 중 심으로 연강수량이 증가하는 패턴이 관찰되었다 (Chung and Yoon, 1999; Jung et al., 2002; Chung et al., 2004; Bae et al., 2008; Choi et al., 2008;
박창용 등, 2008; Jung et al., 2011; 이경미 등, 남한 강수량의 증가 2011; Lee and Yoon, 2012).
경향은 미우보다는 호우사상을 중심으로 더 뚜렷 하게 나타나고 있으며(Choi et al., 2008; 최영은 등, 2011, 2013), 여름장마와 늦장마 사이에 나타 나는 성하기에도 호우현상이 발생하여 장마기의 구분이 불명확해 지고 있다 고정웅 등( , 2005; Choi et al., 2008). 극한강수현상의 발생빈도도 증가하 고 있는데(Choi, 2002a, 2002b; Choi, 2004;
Chang and Kwon, 2007; Choi et al., 2008; 최의 수와 문일주, 2008), 특히 태백산맥 및 소백산맥 주변 산악 지역(Choi et al., 2008)과 한강 낙동강, , 동해안 지역등 저지대 이승호 등( , 2011)에서 증가 하는 패턴이 나타나고 있다 그러나 기존 국내 극. , 한강수현상에 관한 연구들 대부분은 연단위로 일 1 강수량 기준 극한강수의 발생빈도를 분석하여 계
절 단위의 수일 동안 지속적으로 나타나는 극한강 수현상의 변화에 대한 정보는 부족한 실정이다.
태풍이 한반도를 관통하거나 여름철 장마전선이 정체하게 되면 우리나라에 나타나는 극한강수현상 은 일 이상 지속되지만 대부분의 연구에서는 1 , 1 일 최대 강수량만을 분석하였다 수일 누적 강수. 현상 현상을 분석은 여름철에만 초점을 두어 일부 시도되었다 박병익( , 1990; 2010; 최영은 등, 2013).
가령 박병익, (1990, 2010)은 수일 동안 지속되는 강수현상의 통계적 특성과 장단기 연속 강수일의 종관 기후적 특성을 비교하였다 최영은 등. (2013) 은 기후 변화적 관점에서 지속일별 연 최대치에 나타난 극한강수 빈도와 규모의 변화를 분석하였 다 그러나 일부 수일 동안 발생한 극한강수현상. 을 분석한 이들 연구들에서도 주로 여름철 극한강 수현상만을 분석하였기 때문에 다른 계절에 나타 나는 극한강수현상에 관해서는 정보가 부족한 실 정이다 반면 우리나라에서는 여름철뿐만 아니라 . 다른 계절에도 태풍 중규모 호우시스템의 출현으, 로 수일 동안 지속되는 극한강수현상이 나타나고 있다 심지어 계절적으로 아열대 기후대에 속하는 . , 제주도나 남해안 도서지역에서는 겨울철에도 규모 가 상대적으로 작지 않은 극한강수현상이 발생하 고 있다 최광용( , 2013).
본 연구에서는 최근 40년간(1973 2012) ∼ 우리 나라 61개 종관기상관측소에서 관측한 일강수량 자료를 분석하여 사계절 다중일(1 5 ) ∼ 일 누적 강 수량 자료에서 추출한 각 계절별 극한강수현상의 시 공간적 변화 특징을 밝히고자 한다･ .
연구 자료 및 연구 방법 2.
본 연구에서는 최근 40년간(1973 2012)∼ 의 우 리나라 기상청 산하 종관기상관측망에 속한 61개 지점별 일강수량 자료에서 다중일(1 5 ) ∼일 누적 강수량 자료를 산출하여 분석하였다 그림 ( 1). 박병 익(2010)에 의하면 우리나라 연속강수현상은 주로
일 이내에 발생하는 것으로 알려져 있다 따라서
5 .
이러한 일별 누적강수량 시계열 자료에서 개월 3 단위 기상학적 계절 동안에 일 최대 강수량 및 1 2 일, 3 , 4 , 5일 일 일 누적 최대 강수량을 나타나는 경우를 매해 산출하여 다중일 누적 극한강수현상
으로 간주하여 분석하였다 가령 서울의 . , 2012년 봄철 일 누적 극한강수현상은 서울의 3 2012년 3 월 일에서 월 1 5 30일 일강수량 자료를 일씩 이3 동 누적한 자료 중 최대치에 해당하는 값을 가리 킨다 본 연구에서 사용된 일. 1 , 5일 누적 최대강수 량값은 CCl/CLIVAR/JCOMM Expert Team on Climate Change Detection and Indices (ETCCDI) 에서 개발되어 정리된 11개의 극한강수지수의 하 나이다 본 연구에서는 이들 외에 일. 2 , 3 , 4일 일 누적 최대 강수량도 추가적으로 자료를 구축하여 분석하였다 이 지수들은 유용성 때문에 국내뿐만 . 아니라 해외의 극한기후 연구 분야에서 널리 활용 되어 오고 있다 예( . Alexander et al., 2006, Klein Tank et al., 2006; Vincent et al., 2011; Skansi et al., 2012). 이러한 극한강수현상 추출에는 Zhang
이 개발한 년
and Yang(2004) RClimdex 1.1(2013 월 최종 업데이트 를 사용하였다
11 ) .
우선 우리나라의 평균적인 다중일 누적 극한강, 수현상의 변화 양상을 파악하기 위하여 40년 간
개 관측지점 평균 일강수량 자료를 구축하여
61 3
개월 단위 기상학적 계절의 다중일 누적 극한 강 수량 기술통계값들을 산출하였다 유사하게 각 관. 측지점마다 매년 산출하여 40년간 각 계절별 최대
일까지 다중일 누적 극한강수현상을 나타내는 최 5
대 강수값의 시계열을 구축하고 연구기간 동안의 기술통계값을 산출하였다 특히 이러한 기술통계 . , 자료에서 최근 40년 동안 일1 , 2 , 3 , 4 , 5일 일 일 일 누적 최대강수량이 가장 높게 나타난 극값을 산출 한 후 이를 지도화 하였다 이 분포도는 다중일 . 극한강수현상 규모의 극값의 시 공간적 패턴을 분･ 석하는데 사용되었다.
그 후 기후변화 분석 관점에서 각 지점별 다중 일 누적 극한강수현상의 시계열에서 추출되는 일 차 선형 추세선을 바탕으로 각 계절별 관측지점, 별 다중일 누적 극한강수현상의 변화 규모를 mm/
년 단위로 정량화하였다 이 때 이러한 변화 추
10 .
세의 통계적 유의성은 비모수 검정 시 널리 사용 되는 Kendall's tau 값을 기준으로 판단하였다.
검정 시 가 이하 일 때 Kendall's tau p-value 0.05
해당 변화 추세가 통계적으로 유의미한 것으로 간 주하였다 지리정보시스템. (ESRI사 ArcGIS 10.2.2) 을 사용하여 이러한 변화 추세 규모 값과 그 추세
의 통계적 유의성 값을 동시에 나타내는 분포도를 작성하였다.
또한 관측지점별로 매년 개월 단위 기상학적 3 계절별 총강수량 시계열을 산출하였고 동일 연도, 의 61개 관측지점 계절 강수량의 산술 평균값을 구하여 우리나라 전체 평균적인 계절 강수량 시계 열을 구축하였다 또한 이와 유사한 방법으로 산. 출한 61개 지점 평균 계절 다중일 일(1 , 2 , 3 , 일 일
일 일 누적 극한강수현상의 강수량의 시계열 4 , 5 )
자료를 구축한 후 매년 우리나라 평균 계절 강수 량 자료와 결합하여 산포도 축 계절 강수량(x : , y 축 다중일 누적 극한강수현상일 강수량 를 그렸: ) 다 그 후 이러한 산포도에 일차회귀선을 그려서 . 단위 계절 강수량 증감에 따른 다중일 누적 극한 강수현상의 규모변화 정도를 정량화 하였다 부가. 적으로 동일한 방법으로 우리나라 관측지점별 계 절 강수량 증감에 따른 다중일 누적 극한강수현상 의 민감도를 정량화하였다 이를 바탕으로 기후변. 화적 측면에서 연구기간 동안 계절별 총강수량에 그림 1. 최근 40년 간(1973 2012) ∼ 일강수량 관측이 이루어진 기상청 산하 개 종관기상관측지점61
서 각 다중일 누적 극한강수현상일의 강수량이 차 지하는 비율(%)의 변화 여부를 판단하기 위해 이 민감도 시계열에 그려지는 일차선형 회귀선을 년 단위로 환산하여 이를 각 계절별로 지도
%/10
화하였다 이러한 극한강수가 차지하는 비율의 변. 화 추세의 통계적 유의성 분석에도 Kendall's tau 검정법을 적용하였다 이때 앞의 다른 분석과 동. 일하게 p-value가 0.05 이하일 때(95%의 유의수 준 해당 추세가 통계적으로 유의미한 변화라고 ) 판단하였다.
결과 및 고찰 3.
우리나라 평균 사계절 다중일 누적 극한강수 1)
현상 규모와 민감도
최근 40년 동안(1973 2012) 61∼ 개 관측지점 평 균 일강수량 시계열 자료에서 추출한 연별 그리고 기상학적 계절별 다중일(1 5 ) ∼일 누적 극한강수현 상일의 강수량을 살펴보면 대체로 집중호우가 주, 로 발생하는 여름철 극한강수량과 연 전체 최대 극한강수량이 일치하지 않음을 알 수 있다 표 ( 1).
이는 연구기간 동안 연도에 따라 우리나라에서 극 한강수현상이 나타나는 계절이 반드시 여름철은 아님을 가리킨다 가을철에 다중일 누적 극한강수. 현상의 규모의 경년변동 폭이 커서 여름철 보다는 가을철에 더 크게 나타나는 경우도 발생한다 가. 령, 3일 누적 극한강수현상 규모의 경우 상위 개 5 연도들(2007, 1998, 1984, 1981, 2003)에는 가을 철에 강한 태풍이 한반도를 통과하여 여름철 규모 와 비교하여 가을철에 더 크게 나타났다. 가을철 평 균적인 다중일 누적 극한강수현상의 규모도 여름
철 극한강수현상의 70%이상에 달한다 가령 우리. , 나라 61개 전체 40년 평균 가을철 일 누적 극한2 강수현상 발생 시 강수량은 76.4mm로 여름철 극 한강수일 강수량 97.9mm의 78%에 달한다 우리. 나라 겨울철 강수량은 연강수량의 10%에 불과하 지만 다중일 누적 극한강수현상의 규모는 여름철 , 극한강수현상일 강수량 기준 20% 이상에 달한다.
가령 겨울철 일 누적 극한강수, 4 현상 발생 시 평균 강수량은 29.3mm로 여름철 132.1mm 기준 22%에 달한다 극한강수규모가 가장 큰 여름철과 겨울철 . 차이는 일 누적 극한강수현상의 경우 1 48.6mm에 서 일 누적 극한강수현상의 경우 5 115.1mm로 누 적 기간이 늘어남에 따라 차이도 배 이상 증가한2 다 여름철과 겨울철 간 차이는 일 누적 극한강. 1 수현상과 일 누적 극한강수현상 사이에 가장 크2 고 누적 기간이 늘어날수록 계절간 차이는 점차 , 작아진다.
최근 40년 기간 동안 다중일 누적 극한강수현 상의 최대 극값은 계절마다 상이한 공간패턴을 보 인다 그림 ( 2). 61개 각 관측지점에서 발생한 일 1 누적 극한강수량 최대 극값의 분포를 계절별로 비 교해 보면 겨울철에는 우리나라 대부분 지역에서 ,
이하를 나타내지만 여름철에는 대부분 지
100mm ,
역에서 100mm 이상으로 계절 간 차이가 크다 겨. 울철에는 제주도를 제외하면 대체로 한반도 지역 에서는 관측지점별로 큰 차이를 보이지 않는다. 겨울철 극한강수현상 최대 극값으로 가장 큰 경우 는 서귀포(186.1mm)로 여름철 극한강수현상 극값 이 가장 작은 울릉도(148mm)와 비교하여 큰 차이 를 보이지 않는다 여름철 일 누적 극한강수현상 . 1 최대 극값은 2002년 월 8 31에 태풍 루사가 관통 할 때 강릉(870.5mm)과 대관령(712.5mm)에서
변수 누적강수량 연(1~12 )월 봄(3~5 )월 여름(6~8 )월 가을(9~11 )월 겨울(12~2 )월
장기간 평균
1일최대 76.4 44.4 67.6 49.7 19.0 2일최대 110.6 53.7 97.9 76.4 24.3 3일최대 129.3 57.3 116.1 88.0 27.3 4일최대 144.7 59.4 132.1 98.0 29.3
5일최대 158.6 64.3 147.2 106.1 32.1
표 1. 최근 년간40 (1973 2012) ∼ 우리나라 전지역(61개 지점 평균 일강수량 자료에서 추출한 계절별 다중일) (1∼ 일 누적 극한강수현상의 평균 강수량
5 ) (mm)
그림 2. 최근 년 동안40 (1973 2012) ∼ 우리나라 관측지점의 계절별 일 누적 극한강수현상의 최대 극값1 (mm)
기록되었다 이 두 관측지점을 제외하면 우리나라 . 여름철 일 누적 극한강수현상 최대 극값은 대체1 로 100 500mm∼ 의 범위를 보이며 공간적으로는 , 남해안 및 서해안에서 경상북도 내륙 지역으로 갈수록 감소하는 패턴이 나타난다 한편 가을철. , 에는 여름철과 달리 남해안 지역과 영동 해안지 역을 따라 일 누적 극한강수현상의 최대 극값은 1
이상으로 내륙지역에 비하여 배 이상 더
400mm 2
크게 나타난다 제주도에서도 남부해안보다 북부. 해안지역에서 가을철 극한강수현상 최대 극값이 더 크게 나타났다 이는 태풍이나 호우를 동반하.
는 이동성 저기압이 가을철에 한반도로 관통할 때 반시계 방향의 기류 흐름이 형성되어 우리나라 남 해안 동해안 및 제주도 북부해안에 수증기 유입, 이 활발하게 이루어진다는 기존 연구 결과 예 이( . 승욱과 최광용, 2013)와도 일치한다 봄철에는 겨. 울철보다는 일 누적 극한강수현상 최대 극값의 1 규모가 배 이상 더 큰데 특히 제주도와 우리나2 , 라 남동해안 지역을 따라서 200mm이상의 큰 값 을 나타낸다.
한편 최근 , 40년 동안 계절별 우리나라 강수량과 일 누적 극한강수현상일 규모간의 상관성을 살펴 1
(a)
(b)
(c)
(d)
그림 3. 최근 년간40 (1973 2012) ∼ 우리나라 평균(61개 관측지점 계절별 강수량과 일 누적 ) 1 최대 강수량의 관련성. (a) 봄철(3~5 ), (b) 여름철월 (6~8 ), (c) 가을철월 (9~11 ), (d) 겨월 울철(12~2 ).월
보면 여름철보다는 겨울철에 강수량 변화에 따른 극한강수현상 규모 변화가 더 뚜렷하게 나타남을 알 수 있다 그림 ( 3). 최근 40년 동안 61개 관측지 점 평균 계절 총강수량과 일 최대 강수량의 산포1 도에 그려진 일차선형 회귀선의 기울기 값은 여름 철보다 겨울철에 더 크게 나타난다 겨울철 기울. 기 값은 +18.0mm/100mm이고 여름철 기울기 값, 은 +11.4mm/100mm로 모두 95% 이상의 통계적 유의성을 지닌 회귀선에서 추출한 값들이다 한편. , 봄철과 가을철 강수량은 여름철에 비하여 적은데 계절 강수량 변화에 따른 극한강수현상은 규모 변 화율은 여름철 보다 더 크게 나타났다 봄철의 경. 우에는 일차회귀식의 기울기 값이 +17.7mm/100mm 로 겨울철의 기울기 값과 유사하였지만 가을철에, , 는 +25.1mm/100mm을 나타냈다 즉 총강수량 . , 변화에 대한 극한강수현상의 변화는 사계절 중 가 을철에 가장 큼을 알 수 있다.
한편 연구기간 동안 , 61개 지점 평균 매년 계절 별 총강수량과 일 누적 극한현상 발생시 최대 극1 값을 살펴보면 최대 극값이 나타난 연도는 봄철, 을 제외하면 대부분 상이함을 알 수 있다 봄철 . 총강수량(85.2mm)과 일 누적 극한강수현상의 최1 소값(21.7mm)은 모두 2001년에 발생하였고 총강, 수량(447.9mm) 1과 일 누적 극한강수현상(93.2mm) 의 최대값은 모두 2003년에 기록되었다 유사하게 . 겨울철 총강수량(33.6mm)과 일 누적 극한강수현1 상(9.1mm)의 최소값은 모두 1987/1988년 겨울철 에 여름철 총강수량, ((377.8mm)과 일 누적 극한1 강수현상(78.5mm)의 최소값은 모두 1973년 여름 철에 나타났다 그러나 겨울철 총강수량. (204.2mm) 과 일 누적 극한강수현상1 (45.8mm)의 최대값은 각각 1988/1989년과 2010/2011년에 여름철 총강,
수량(1059.5mm))과 일 누적 극한강수현상1 (202.1 의 최대값은 각각 년과 년에 기록되
mm) 1987 2002
었다 한편 가을철에는 총강수량. , (111.7mm)과 일 1 누적 극한강수현상(31.4mm)의 최소값은 각각 1988 년과 1976년에 나타났고 총강수량, (506.2mm)과 1 일 누적 극한강수현상(161.7mm)의 최대값은 각각
년과 년에 나타났다 이러한 결과들은 현
1985 1998 .
재의 온난화 수준에서 계절별 총강수량을 바탕으 로 극한강수현상 변화 전망치에는 극한강수현상의 최소값에 비하여 최대값을 예측에 더 큰 불확실성 이 내포되어 있음을 가리킨다.
우리나라 사계절 다중일 누적 극한강수 2)
현상의 시 공간적 변화 패턴 양상･
연구기간 동안 우리나라 61개 지점 평균 일강 수량 자료에서 추출한 계절별 다중일(1 5 ) ∼일 누 적 강수량 최대값의 시계열에 나타난 일차 추세선 을 분석해 보면 사계절 중 여름철에만 다중일 누 적 극한강수현상의 규모가 통계적으로 유의미한 증가 패턴이 나타난다 표 ( 2). 대조적으로 다른 계 절들의 시계열 자료를 살펴보면 통계적으로 유의 미한 극한강수현상의 규모가 증가하거나 감소하는 패턴이 관찰되지 않는다 가을철과 겨울철 일차추. 세선 기울기 값이 양의 값을 보이고 봄철에는 주, 로 음의 값을 나타내지만 이러한 값들은 통계적 , 유의성이 낮아 우리나라 전체적인 변화는 뚜렷하 지가 않다고 할 수 있다.
여름철에는 누적 기간이 일1 (+5.7mm/10 )년 에 서 일5 (+13.8mm/10 )년 로 늘어날수록 연구기간 동 안 계절 최대 다중일 누적 극한강수현상의 규모가 증가하는 추세는 배 이상 더 커진다 표 2 ( 2). 세부
변수 누적강수량 연(1~12 )월 봄(3~5 )월 여름(6~8 )월 가을(9~11 ) 겨울월 (12~2 )월
일차 추세
1일최대 5.4 -0.4 5.7* 2.5 1.8
2일최대 8.9* -0.6 8.1* 5.5 2.5
3일최대 11.6* -1.6 11.6* 5.3 1.3
4일최대 12.6* -2.0 13.0* 3.9 0.6
5일최대 12.6* 0.9 13.8* 2.5 0.1
표 2. 최근 년간40 (1973 2012) ∼ 우리나라 전지역(61개 지점 평균 일강수량 기준 계절별 다중일) (1 5 ) ∼일 누적 최대 강수량의 변화율(mm/10 ). *년 : 95% 이상의 통계적 유의수준.
적으로 여름철 다중일 누적 극한강수현상의 시계열 을 살펴보면, 1970년에 증가하고 1980년대와 1990 년대에 걸쳐 변화가 뚜렷하지 않다가 다시 2000 년대 들어서 증가하는 패턴이 탐지된다 그림 ( 4). 1
일 누적 극한강수현상에 대해
5 Mann-Whitney
∼
비모수 검정법을 사용하여 특정 연도를 기준으로 전반기와 후반기로 나누어 두 시기의 다중일 누적 극한강수현상 변화를 비교하여 살펴보면, 1995년 을 기점으로 여름철 극한강수현상은 가장 뚜렷하 게 증가하였음을 알 수 있다 이는 . 1990년 중후반 전후에 여름철 강수량이 가장 뚜렷하게 증가하였 다는 다른 연구 결과들 예 김찬수와 서명석( . , 2008;
Kim et al., 2009; Choi et al., 2010; 문자연 등, 2011; Park et al., 2011)과도 일치한다 이외에도 . 봄철에도 1970년대에서 1980년대 후반까지는 다
중일 누적 극한강수현상의 규모가 작아지다가, 년대 이후에는 다시 커지는 패턴이 일부 관 2000
찰된다 가을철의 경우에는 여름철에 비하여 다중. 일 누적 극한강수현상의 경년변동성이 더 크게 나 타난다 가을철 다중일 누적 극한강수현상은 연구. 기간 전반에 걸친 변화 양상은 찾아보기 힘드나
년대와 년대 중반에 다소 큰 폭의 경년 1980 1990
변동성을 보였다.
개 각 관측지점의 계절별 일 누적 최대 강
61 2
수량의 시계열에 나타난 다중일 누적 극한강수현 상의 장기간 변화 추세를 살펴보면 특정 관측지, 점의 경우에는 여름철뿐만 아니라 다른 계절에도 최근 40년간 통계적으로 유의미하게 증가하였음을 알 수 있다 그림 ( 5). 봄철 일 누적 최대 강수량은 2 공간적으로 증가 또는 감소 경향이 불규칙하게 발 (a)
(b)
(c)
(d)
그림 4. 최근 년간40 (1973 2012) ∼ 우리나라 전체(61개 관측지점 평균 계절별 다중일) (1 5 ) ∼일 누적 극한강수현 상 규모(mm)의 경년변동: (a) 봄철(3~5 ), (b) 여름철월 (6~8 ), (c) 가을철월 (9~11 ), (d) 겨울철월 (12~2 ).월
그림 5. 최근 년간40 (1973 2012) ∼ 우리나라 개 관측지점의 계절별 일 누적 최대 강수량 변화61 2 (mm/10 ). 년 삼각형 역삼각형 은 증가감소 추세를 나타내고 검정색으로 채워진 기호는 통계적 유의성이 있는 변화를 나타냄
( ) ( ) , .
생하였다 이러한 대부분의 관측지점의 추세는 통. 계적 유의성이 낮으나 울릉도, (+12.0 mm/10 )년 와 완도(+6.8mm/10 )년 에서 95% 이상 서귀포, (+12.8 년 에서는 이상의 통계적 유의수준에 mm/10 ) 90%
서 다중일 누적 극한강수현상 규모가 증가하는 추 세를 보인다 가을철에는 . 61개 관측지점 중 통계 적 유의성이 있는 증가 또는 감소 추세를 나타내는 관측지점이 전혀 없다 일부 속초 서귀포 완도. , , , 영주 등을 제외하면 통계적 유의성은 모두 90%
이하이지만 전국 대부분 관측지점에서 가을철 일 2 누적 최대 강수량은 증가경향을 보인다 특히 제. 주도 경상도 내륙지역 강원 영동해안 지역에서는 , , 증가 규모가 다소 크게 나타났다 반면 겨울철 . , 2 일 누적 최대 강수량은 우리나라 대부분의 관측 지점에서 통계적 유의성은 낮지만 전반적으로 증
가하는 패턴을 보인다 양평. (+3.3mm/10 ), 년 충주
년 군산 년 광주
(+3.5mm/10 ), (+3.7mm/10 ), (+4.3mm
년 영주 년 에서는 이상의
/10 ), (+8.0mm/10 ) 95%
통계적 유의성을 가진 증가추세를 보인다.
사계절 중 우리나라 전반에 걸쳐 통계적으로 유 의미한 증가경향을 보인 여름철의 경우 일 최대 2 누적 강수량의 장기간 변화추세의 공간분포를 살 펴보면 태백산맥 서쪽의 경기도와 강원도 영서지, 역 충청도 지역에 걸쳐 다중일 누적 극한강수현, 상 규모 증가추세가 뚜렷하게 관찰된다 그림 ( 5).
이들 지역에 위치한 관측지점의 시계열 추세도 이상의 통계적 유의수준을 보인다 특히 서
95% . ,
울의 경우에는 여름철 일 누적 최대 극한강수현2 상이 연구기간 동안 +34.7mm/10년으로 61개 관 측지점 중 다중일 누적 극한강수현상의 규모 증
(a) (b)
그림 6. 최근 년간40 (1973 2012) ∼ 우리나라 개 관측지점의 여름철 과 겨울철61 (a) (b) 5일 누적 최대 강수량 변화 년 삼각형 역삼각형 은 증가 감소 추세를 나타내고 검정색으로 채워진 기호는 통계적 유의성이
(mm/10 ). ( ) ( ) ,
있는 변화를 나타냄.
가 양상이 가장 뚜렷하게 나타났다 이외에도 울. 릉도에서도 여름철 일 누적 강수량은 2 95% 이상 의 통계적 유의 수준에서 +16.6mm/10년의 증가 경향을 보인다 한반도 남부의 지리산과 한라산 . 남사면 지역에서도 통계적 유의성은 90% 내외의 값을 보이며 상대적으로 큰 규모의 증가양상이 , 관찰된다.
이와 같은 최근 40년 동안 우리나라 사계절 다 중일 누적 극한강수현상 규모의 시공간적 변화 양 상은 일 누적 최대 극한강수현상 뿐만 아니라 2 3 일, 4 , 5일 일 누적 최대 극한강수현상에도 유사하 게 나타난다 예 그림 ( , 6). 여름철에는 이들 누적 최대 극한강수현상의 규모가 여러 관측지점에서 통계적으로 유의미한 증가경향이 나타나지만 봄, 철 가을철 겨울철에는 일부 관측지점에서만 통계, , 적 유의성을 지닌 변화 경향이 탐지된다 가령. , 2 일 누적 최대 극한강수현상 변화 분포와 비교하여 봄철 일 누적 최대 극한강수현상이 3 95% 이상의 통계적 유의성을 보이는 관측지점을 살펴보면 완 도가 제외되고 여름철에는 춘천 인제 제천 문, , , , 경 구미 임실 부산 등의 관측지점 등이 추가된, , , 다 겨울철에는 충주 영주 군산 등이 관측지점이 . , , 제외되고 수원이 새롭게 추가되는 차이를 보인다, . 유사하게 일 누적 최대 극한강수현상의 변화도 4 2 일 누적 최대 극한강수현상 변화 분포와 비교하여 전주는 95% 이상의 통계적 유의성을 지닌 증가추 세 지점에 포함되고 완도는 반대로 제외된다 겨, . 울철에는 충주 군산 영주 양평 등이 제외되어 , , , 거의 통계적 유의성을 갖는 변화 양상이 탐지되지 않지만 여름철에는 그 관측지점 수가 증가하여 , 춘천 영주 금산 임실 남원 여수 등의 관측지점 , , , , , 등이 포함된다. 5일로 극한강수량 누적 기간이 늘 어날수록 여름철에는 통계적 유의미한 증가추세를 보이는 관측지점 수가 남해안과 제주도 일부 지점 뿐만 아니라 소백산맥 주변 지역을 따라 증가하지 만 겨울철에는 반대로 감소하여 통계적으로 유의, 미한 변화를 보이는 관측지점이 사라지게 된다. 여름철의 경우에는 주로 극한강수현상이 장마전선 이 정체되어 있을 때 유입되는 남서 기류에 의해 서 발생한다 따라서 일에서 일로 누적 기간이 . 1 5 늘어날수록 온난화에 의해 한반도 남서부 지역에 서 정체전선을 따라 유입되는 기류의 양이 증가하
게 되면 지형효과에 의해 주로 산악지역을 중심으 로 지속기간이 더 긴 극한강수현상 발생 시 강수 량의 규모도 증가하는 것으로 추정된다.
개 각 관측지점별로 매년 개월 단위 계절
61 3
총강수량에서 각 계절에 발생한 일 최대 누적 강1 수량이 차지하는 비율의 최근 40년 동안 시계열 자료를 구축한 후 이 시계열에 나타난 일차추세, 선의 기울기에서 그 변화량을 산출해 보면 사계절 중 겨울철에 통계적 유의성이 있는 증가 경향이 나타난다 그림 ( 7). 앞에서 살펴본 바와 같이 최근 년 동안 다중일 일 누적 극한강수현상의
40 (1 5 ) ∼
규모는 여름철을 중심으로 증가하였으나 그림 ( 3, 5), 름철 총강수량에서 다중일 최대 누적 극한여 강수현상 발생 시의 강수량이 차지하는 비율에는 뚜렷한 변화가 없다 그러나 겨울철의 경우에는 . 계절 총 강수량에서 일 최대 누적 강수량이 차1 지하는 비율은 연구기간 동안 점차 증가하였음을 알 수 있다 즉 겨울철에는 강수 평균에는 변화. , 가 뚜렷하지 않으나 일부 관측지점에서는 극한, 강수현상의 강도가 높아졌음을 알 수 있다. 61개 관측지점 중 우리나라 중부지역의 원주 양평 이, , 천 제천 충주 서산 등의 지점과 남부지역의 남, , , 원 광주 순천 해남 합천 산청 등의 지점에서 , , , , ,
이상의 통계적 유의성을 갖는 증가추세를 95%
보였다 연구기간 동안 이들 관측지점에서 겨울. 철 극한강수현상이 계절 강수량에서 차지하는 비 율의 증가 규모는 대체로 +2.0 +7.2%/10∼ 년의 범 위를 보였다.
겨울철 이외의 다른 계절에서는 우리나라 61개 관측지점 변화율과 그 통계적 유의성 분포를 분 석해 보면 뚜렷한 지역규모 이상의 변화 양상은 탐지되지 않고 국지적으로 몇몇 관측지점에서만 통계적 유의성을 지닌 변화 양상을 보인다 가령. , 봄철에 대구와 제주에서 전체강수량에서 일 최1 대 강수량이 차지하는 비율이 각각 +1.7%/10 , 년 +1.4%/ 10년의 통계적 유의성을 갖는 증가현상이 일부 관찰된다 겨울철 중심으로 다중일 극한강수. 현상이 전체 계절강수량에서 차지하는 비율이 증 가하는 변화양상은 2 5∼ 일 누적 최대 극한강수현 상의 변화 분포에서도 유사하게 나타난다 자료 미( 제시).
그림 7. 최근 년간40 (1973 2012)∼ 우리나라 개 관측지점의 계61 절별 총강수량에서 일 누적 최대 강수량이 차1 지하는 비율의 변화(%/10 ). 년 삼각형 역삼각형 은 증가 감소 추세를 나타내고 검정색으로 채워진 기호( ) ( ) , 는 통계적 유의성이 있는 변화를 나타냄.
요약 및 결론 4.
본 연구에서는 계절별로 세분하여 최근 40년간 개 전체 또는 각 관측지점별
(1973 2012) 61∼ 1∼
일 누적 최대 강수량 자료를 산출하여 우리나라 5
다중일 누적 극한강수현상의 시공간적 기후학적 분포 및 장기간 변화 추세 특징을 살펴보았다 그 . 결과 주로 여름철 중심의 일 최대 강수량 분석을 1 한 기존 여름철 이외의 계절 다중일 누적 극한강 수현상의 특징들도 밝힐 수 있었다 주요 연구 내. 용을 요약해 보면 다음과 같다.
첫째, 1일에서 일로 누적기간이 더 긴 극한강5 수현상일수록 최근 40년 동안(1973 2012) ∼ 겨울 철 극한강수현상이 통계적 유의성을 가지면서 증 가하는 추세를 보이는 관측지점 수는 줄어든다. 반면 여름철 극한강수현상이 증가하는 추세를 보, 이는 관측지점 수는 누적 기간이 늘어날수록 오히 려 소백산맥을 따라 남부지역으로 증가하였다 이. 는 온난화가 진행되면서 여름철 한반도로 유입되 는 기류의 양이 증가하게 되면 주로 산악지역을 중심으로 오래 지속되는 지형성 극한강수현상의 강도도 커지는 것으로 추정된다.
둘째 사계절 중 가장 뚜렷한 극한강수현상의 , 증가현상은 여름철에 나타나지만 일부 관측지점의 경우에는 겨울철에도 나타나고 있다. 61개 관측지 점별 다중일(1~5 ) 일 누적 극한강수현상의 증가 규 모를 살펴보면 겨울철은 관측지점별로 그 변화 , 규모가 유사하나 여름철에는 지역별로 편차가 큰 편이다.
셋째 여름철에 다중일, (1 5 ) ∼ 일 누적 극한강수 현상이 통계적 유의성을 나타내면서 증가하는 패 턴은 주로 경기도 충청도 강원 영서지역을 중심, , 으로 뚜렷하게 나타나지만 겨울철에는 공간적 군, 집성 없이 전국 특정 관측지점 예( . 2일 누적 극한 강수현상의 경우 양평 광주 영주 충주 군산 광, , , , , 주 등 에서 불규칙하게 나타나고 있다) .
넷째 다중일 누적 극한강수현상이 증가하는 패, 턴은 사계절 중 여름철에 뚜렷하지만 계절 총 강, 수량에서 다중일 누적 극한강수현상 발생 시의 강 수량이 차지하는 비율은 연구기간 동안 오히려 겨 울철에 가장 뚜렷하게 증가하는 것을 알 수 있다. 이는 여름철의 경우에는 단일 극한강수사례의 강
도 증가이외에도 전반적인 강수현상의 강도가 증 가하고 있다는 것을 의미하지만 겨울철의 경우에, 는 주로 총강수량은 변화 없이 극한강수현상일에 집중하는 경향이 나타나고 있음을 가리킨다.
다섯째 최근 , 40년 동안 계절별 우리나라 강수 량과 일 최대 누적 극한강수현상일 규모 두 변수 산1 포도에 나타난 회귀선의 기울기는 가을(+25.1mm
겨울 봄
/100mm), (+18.0mm/100mm), (+17.7mm/
여름 의 순서로 높게
100mm), (+11.4mm/100mm)
나타난다 이는 기후변화에 의해 계절 평균 . 강수 량이 증가하거나 감소하는 변화가 계절별로 동일 하게 나타난다고 가정할 때에 다중일 누적 극한 강수현상의 변화는 강수량이 많은 여름철 보다는 가을철에 더 뚜렷하게 나타날 것임을 가리킨다.
본 연구에서 밝힌 사계절 다중일 누적 극한강수 현상의 변화 양상은 기존의 여름철 중심의 변화와
일 누적 극한강수현상에 초점을 둔 우리나라 주 1
요 극한강수현상에 의한 피해 저감 정책에 다른 계절의 장기간 지속되는 극한강수현상의 변화 양 상도 고려할 필요성이 있음을 제시하고 있다 차. 후에는 계절별로 이와 같이 계절별로 발생되는 다 중일 누적 극한강수현상의 특성 변화가 온난화에 의한 한반도 주변의 대기 순환 패턴의 변화와 어 떤 관련성이 있는지에 대한 연구들이 필요하다고 판단된다 특히 본 연구에서 여름철의 경우 지속. , 기간이 길어질수록 다중일 누적 극한강수현상의 규모가 증가하는 관측지점의 공간 범위가 증가함 을 밝혔는데 이와 관련하여 그 요인으로 추정되, 는 여름철 장마전선과 우리나라 지형의 상호작용 에 관한 후속연구가 필요하다 일부 연구 예 최기. ( . 선 등, 2010; Roh et al., 2012; 문자연 등, 2011, 2013)에서 우리나라 여름철 강수량이 1990년대 중반 이후 증가하는 경향이 나타나는 이유에 관하 여 논의한 바가 있으나 여름철 극한강수현상과 , 관련된 장마전선의 형성에 관여하는 기단과 관련 된 아열대해상 및 극지방의 기후체계에 최근 나타 나고 있는 변화와 어떤 관련성이 있는지에 대한 연구들도 필요하다고 판단된다.
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• 교신 최광용, ： 690-756, 제주특별자치도 제주시 아라일 동 제주대학교 지리교육전공 이메일( : tribute@hanmail.
net, 전화: 064-754-3237)
Correspondence：Gwangyong Choi, Major of Geography Education, Jeju National University, Ara 1-dong, Jeju-si, Jeju Special Self-Governing Province 690- 756, Republic of Korea (email: [email protected], phone: +82-64-754-3237)
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( : 2015.01.20, : 2015.02.06, : 2015.02.16)
