구름, 수증기, 그리고 강수와 관련된 수문 과정은 지구 기후를 결정짓는 매우 중요한 요소이다. 특히, 수증기 수송은 대기 순환계에서 잠열 방출을 통한 열의 공간적인 분포를 결정짓는 수렴/발산과 관련되어 있어 그 역할이 매우 크다. 본 연구에서는, 최근 물균형 가정을 기본으로 하여 위성 자료를 이용한 수증기 수송 계산에 대한 방법론을 제시한 Sohn et al. (2004)에 근거하여 아시아 여름 몬순 지역에서의 수증기 수송을 진단하고자 한다.
이를 위해서 바람과 습도의 3차원 정보 없이, 미국 DMSP 위성에 탑재된 SSM/I로부터 유도된 물수지 변수들 (강수량, 증발량, 총가강수량)을 사용하여 전 지구적인 영역 대한 수증기 수송장을 계산하여, 아시아 몬순 지역에서의 수증기 수송 및 이와 관련된 계절 변화 및 계절내 변화의 특징을 NCEP 재분석 자료의 결과와 비교 분석하였다.

대기에서의 수문학 순환과 관련된 수증기 연속 방정식은 다음과 같이 표현된다.

여기서의 W와 Q는 총가강수량 및 수평 수분속 벡터이며, E 와 P는 증발량과 강수량을 나타낸다. Sohn and Smith (1992) 에서와 같이, 수증기 수송 잠재 함수(Φ)를 도입하고, 수증기 수송을 회전성분 ()과 발산성분 () 으로 나눔으로써, 수증기 수송량에 대해 풀게 된다. 한편, 본 연구에서는 총가강수량의 시간 변화량도 수증기 수송 강제항에 포함시켜 계산하였다.

따라서, 스펙트럼 방법을 통해 식 (2)와 (3)은 전구 영역에 대해 계산된다.

아시아 몬순 지역에서의 물수지 및 수증기 수송장을 조사하기 위해, SSM/I 관측 자료로부터 얻어진 13년 (1988-2000) 5-9월의 강수량 자료를 사용하였다. 증발량의 자료는 S. Chou에 의해 개발된, 부피 공기 역학 공식에 대해 잠열, 현열, 운동량속과 함께 반복적으로 안정도에 의존하는 수송 계수를 푸는 알고리즘에 기초하여 얻어진 S. Chou의 산출물이다. SSM/I 자료가 주로 증발량 복원에 이용되기 때문에, Chou의 산출물을 SSM/I 증발량으로 선택하였다. 구면조화함수 접근법(Spherical harmonics approach)을 사용함에 있어서 발생하는 경계치 문제를 해결하기 위해서 완전한 전구 E-P 장을 얻기 위하여 육지지역에 대하여 NCEP E-P 자료를 사용하였다.

위성자료로부터 얻어진 발산속[∇•Q]의 특정 지역에서의 면적 평균값은 라디오존데에서 관측된 바람장 및 수증기 연직 분포를 이용한 선적분의 결과와 비교될 수 있다. 이와 같은 접근 방법은 McBride 등 (1989)에 의해 호주 북부 Carpentaria 만에서 적용되었는데, 그 결과 선적분 방법을 통해서 연직 적분된 물수지를 성공적으로 계산할 수 있었다. GAME/SCSMEX 관측실험 기간동안 얻어진 라디오존데 자료로부터 수증기 발산속[∇•Q]을 계산하여 위성 및 NCEP 재분석 자료의 E-P 값을 각각 비교하였다. 위성 자료로부터 유도된 [E-P]값과 라디오존데 자료로부터 계산된 [∇•Q]값은 0.77로 NCEP의 0.45보다 높은 상관관계를 보였으며, 이 결과를 통해서 전 지구적인 수문학적 순환 연구를 위해 위성 자료로부터 유도된 [E-P]값을 이용하는 접근 방법이 매우 타당함이 입증되었다.

위성자료로부터 유도된 E-P 자료를 이용하여 1988년부터 2000년 총 13년 동안의 5월에서 9월까지의 여름철 수증기 수송장을 계산하였고, 이를 아시아 몬순 지역에서 분석하였다. 아시아 몬순 지역에 나타나는 주요 특징으로는 서태평양 지역과 남중국해에 나타난 강한 수증기 수렴대이다. 이는 주로 인도양과 호주 북부로부터의 수증기 수송에 의해서 유도되었다. 수송의 크기는 5월에 거쳐 6월까지 서서히 증가하며, 7월에 그 최대를 보인다. 한편, 한국 및 일본 지역의 동아시아 몬순 지역에서는 위성 자료와 NCEP 재분석 자료에서 매우 큰 차이를 보이고 있다. 즉, 재분석 자료에서는 동아시아 중위도 지역에서의 강수대가 잘 모의되지 않기 때문에 남쪽으로부터의 수증기 수송에 따른 강한 수렴대를 형성하지 못하는 것으로 판단된다.

기후 평균장으로부터 아시아 몬순 지역에 나타나는 계절내 변화를 조사하기 위해서 20-95일 대역 필터(bandpass filter)를 사용하여 E-P장으로부터 계산된 수증기 수송 잠재 함수(Φ)를 재구성하여 연장 경험직교함수(EEOF) 분석을 실시하였다. 이를 통해 인도 몬순 지역에서 동아시아 몬순 지역으로의 동진하는 30-50일 주기의 진동과 관련된 계절내 변화를 확인하였고, 적도 지역을 중심으로 한 아시아 몬순 지역에서 강수량의 계절내 변동성이 수증기 수송의 계절내 변동성에 가장 큰 영향을 미치는 요인임을 알 수 있었다 (Myers and Waliser, 2003). 또한, 인도 몬순 지역과 서태평양 및 동아시아 지역에서의 기후학적 계절내 변화를 경도 평균한 시간-위도 함수분석에서는, 동아시아 지역의 수증기 수렴대에서 30-60일 주기의 북동진 형태의 수증기 수송 패턴을 보이고 있었으며, 이는 북태평양 고기압의 계절내 변동성과 일치한다.