Decadal Change of Northern Hemisphere Hadley Cell Intensity = 북반구 해들리 셀 강도의 장기 변화

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 1979년부터 2024년까지의 ERA5 및 JRA-3Q 재분석 자료를 이용하여 북반구 해들리 순환(Hadley Cell) 강도의 장기 변동성과 그 메커니즘을 분석하였다. 분석 결과, 2000년경을 기점으로 해들리 순환 강도의 뚜렷한 변화가 확인되었다. 전반기(P1, 1979–2001)에는 순환이 강하게 강화되는 경향을 보였으나, 후반기(P2, 2002–2024)에는 약화 위상으로 급격히 반전되었다. 이러한 장기 변동성은 주로 한랭기(11월–4월)에 의해 주도되는 것으로 나타났다.
Kuo-Eliassen (KE) 방정식 기반의 수지 분석 결과, 비단열 가열(Q)이 두 기간 모두에서 순환 강도 변화의 가장 주된 원인임이 밝혀졌다. 전반기의 순환 강화는 적도 지역의 가열 강화로 인한 남북 가열 경도의 증가에 기인한 반면, 최근의 순환 약화는 남북 가열 경도의 감소에 의해 유도되었다. 강수 자료와의 비교 분석은 이러한 가열의 변화가 주로 열대 대류 활동에 의해 지배됨을 확인시켜 준다. 비록 최근 기간에 대해 재분석 자료와 관측 자료 간 열대 강수 증감 경향의 불일치는 존재하나, 두 자료 모두 위도별 강수 분포의 차이(differential precipitation patterns)로 인해 잠열 가열의 남북 경도가 감소하였다는 점은 일관되게 지시한다. 아울러 최근 약화 시기에는 정적 안정도(S^2)의 기여도가 유의미하게 증가하여, 대기 안정화가 해들리 순환을 억제하는 데 중요한 역할을 하기 시작했음을 시사한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study investigates the decadal change of the Northern Hemisphere Hadley Cell (HC) intensity and its driving mechanisms over the period 1979–2024, utilizing ERA5 and JRA-3Q. A distinct change in HC intensity is identified around the year 2000. During the first period (P1, 1979–2001), the HC exhibited a robust strengthening trend, whereas the second period (P2, 2002–2024) was characterized by a significant reversal to a weakening phase. This decadal change is primarily driven by the cold season (November–April).
A budget analysis using the Kuo-Eliassen (KE) equation reveals that diabatic heating (𝑄) is the primary contributor to these intensity changes. The strengthening in the earlier period was driven by intensified equatorial heating, which enhanced the meridional heating gradient. Conversely, the recent weakening is attributed to a reduction in this meridional gradient. Comparison with precipitation data confirms that these heating changes are largely governed by tropical convection. Although discrepancies exist between reanalysis and observations regarding the sign of tropical precipitation trends in the recent period, both datasets consistently indicate a reduction in the meridional gradient of latent heating, driven by differential precipitation patterns. Additionally, in the recent weakening period, the contribution of static stability (𝑆^2) has become significant, suggesting that atmospheric stabilization is beginning to play a meaningful role in suppressing the HC circulation.

목차 (Table of Contents)

• Introduction 1
• Data and Methods 4
• Results 6
• Conclusion 17
• Bibliography 19
• Abstract in Korean 21