Interactions between the Arctic Stratosphere and the Tropical Pacific on Extreme Winter Precipitation Variability in the Eastern China-Yellow Sea-Korea Region for 2021/2022 and 2023/2024
본 연구에서는 한국의 겨울철 강수량이 음()과 양(+)의 극값으로 각각 관측된 2021/2022년과 2023/2024년 사 례를 중심으로, 북극 성층권부터 열대 태평양까지 이어지는 전구 규모 대기 변동이 동아시아 대륙-북서 태평양을 거쳐 중국 동부-황해-한국 지역 대류권 하층 강수 발생 메커니즘에 어떻게 작용하는지를 규명하였다. 1991-2024년 동안 한국 겨울철 강수량은 연평균 0.55±0.80 mm yr1 , 강수일수는 0.04±0.08 day yr1로 증가하였으나, 2021/2022년에는 74.9 mm, 2023/2024년에는 +150.1 mm의 극단적 아노말리가 발생했다. 2021/2022년 겨울에는 북극 성층권 냉각으로 강한 극소용 돌이가 발달해 중위도 대류권 상층이 온난해졌으나, 티벳 고원의 눈 덮임으로 형성된 한랭 고기압이 중국 동부-황해-한 국에 북서풍을 강화하고 수증기 발산을 유도함으로써 강수량이 크게 줄었다. 반면 2023/2024년 겨울에는 성층권 돌연 승온과 엘니뇨가 겹쳐, 서태평양-남동아시아 해역 해수면 온도가 양(+) 편차를 보이는 가운데 온난 고기압이 대류권 하 층 남서풍을 강화해 수증기 수렴과 구름 생성을 촉진하여 극단적인 강수량 증가로 이어졌다. 결국 북극-열대 태평양 간 그리고 동아시아 대륙-북서 태평양 간 외부 요인이 내부 요인들과 복합적으로 작용해 한국 겨울철 강수량 극값 변동을 유발함이 확인되었으며, 이는 겨울 몬순 기후 예측 및 이해에 중요한 단서를 제공한다.
This study examined how large-scale atmospheric variability, spanning from the Arctic stratosphere to the tropical Pacific, influenced winter precipitation mechanisms in the lower troposphere over East Asia―specifically in the eastern China-Yellow Sea-Korea region―during two contrasting winters in Korea with extreme negative (2021/2022) and positive (2023/2024) precipitation anomalies. From 1991-2024, winter precipitation in Korea increased by 0.55±0.80 mm yr1 , alongside a 0.04±0.08 day yr1 increase in precipitation days. Nevertheless, two winters were outliers: 2021/2022 with a 74.9 mm precipitation anomaly and 2023/2024 with a +150.1 mm anomaly. Analysis reveals that, in 2021/2022, intense cooling of the Arctic stratosphere reinforced a robust polar vortex, warming the mid-latitude upper troposphere (200 hPa) over East Asia. However, a cold high-pressure system associated with extensive snow cover over the Tibetan Plateau enhanced northwesterly flow in the lower to mid-troposphere (500-850 hPa) across the eastern China-Yellow Sea-Korea region, inducing a marked moisture divergence and reducing precipitation. Conversely, during 2023/2024, sudden stratospheric warming and a concurrent El Niño event (+1.8) produced a positive sea surface temperature anomaly over the western Pacific and Southeast Asia, strengthening a warm high-pressure system in the lower troposphere. This intensified the southwesterly flow from southwestern China toward the eastern China-Yellow Sea-Korea region, increasing baroclinic instability, moisture convergence, and cloud formation and causing an extreme rise in precipitation. These findings demonstrate that external influences and internal factors jointly drove extreme variations in the Korean winter precipitation. The results underscore the significance of considering multiple drivers―spanning the Arctic to the tropics and continental East Asia to the northwest Pacific―in predicting and understanding winter monsoon climate changes in this region.