Projection of Aleutian Low under Global Warming condition using the Kiel Climate Model ensemble simulation

Abstract

We project changes of the Aleutian Low (AL) under global warming using ensemble simulations with a fully coupled ocean-atmosphere-sea ice model, the Kiel Climate Model (KCM). In the global warming simulations, the carbon dioxide (CO2) concentration increases by 1% per year from the preindustrial level of 286.2 ppm to a quadruple value in 140 years. Results from the 40 members of an ensemble simulation show an intensification of the AL such that ensemble mean North Pacific Index (NPI) is decreased by 2.71 hPa. It is also accompanied with an expansion of the AL to north. While the effect of weakened land-ocean thermal contrast and SST warming in the eastern tropical Pacific on the AL strength are relatively weak and marginally significant, sea ice loss in the marginal seas of the North Pacific, such as the Bering Sea and the Sea of Okhotsk, increases the surface air temperature and makes pressure lower over the Bering Sea and the Aleutian Islands. Especially, sea ice loss in the Okhotsk Sea drives the SLP change around the Aleutian Islands and contributes to the strengthening of the AL.

본 연구에서는 지구온난화에 따른 알류샨 저기압 (AL)의 변화를 해양-대기-해빙 접합모델인 Kiel climate Model (KCM)을 이용하여 앙상블 시뮬레이션을 통해 분석하였다. 지구온난화 실험은 산업 혁명 이전의 CO2 농도인 286.2 ppm을 초기값으로 1년에 1%씩 증가시켜 초기 CO2 농도의 4배가 되는 시점인 140년까지 적분하였고 모델초기값은 산업 혁명 이전 CO2 농도로 고정하여 수천 년간 적분한 모델 결과로부터 매 50년 간격으로 추출된 값을 사용하였다. 40개 앙상블 실험 결과 미래 기후에서 알류샨 저기압의 중심기압이 낮아지고 북쪽으로 확장되는 것으로 나타났다. 앙상블 평균 북태평양 지수(NPI)는 현재 기후보다 2.71 hPa 감소했다. 알류샨 저기압 변화요인으로 해양-대륙간 온도 차이, 동적도 태평양 해표면 온도증가 및 베링해 및 북태평양 연해 해빙 감소를 고려하였다. 지구온난화에 의한 해양-대륙간 온도 차이 감소는 알류샨 저기압을 약화시키는 역할을 하지만 동적도 태평양의 수온 상승이 알류샨 저기압을 강화시켰다. 베링해, 오호츠크해 등 북태평양 연해의 해빙 감소는 기온 상승을 초래하고 알류샨 저기압을 강화시키는 작용을 하였다. 본 실험에서는 북태평양 연해의 해빙 감소와 알류샨 저기압과의 상관성이 가장 높은 것으로 분석되었다. 특히 오호츠크해 해빙 손실은 알류샨 열도를 중심으로 SLP 변화를 주도하며 알류샨 저기압 강화에 기여하는 것으로 나타났다.