극지방 기후 변화가 지구에 끼치는 영향
극지방 기후 변화가 지구에 끼치는 영향
  • 함예솔
  • 승인 2019.12.27 16:20
  • 조회수 1441
  • 댓글 0
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  • 요약

고위도 냉각효과가 저위도 냉각보다 해양순환을 변화시키는 데 더 효과적임을 확인했습니다. 모델별 반응 차이는 해양 순환의 반응 차이와 모델의 구름 변화 차이 때문인 것으로 밝혀졌습니다. 이번 연구는 열대수렴대 시뮬레이션 오차를 해결할 뿐 아니라 극지방 기후 변화가 전 지구에 어떤 영향을 주는지 가늠할 기초 자료로 쓰일 전망입니다. 

UNIST 도시환경공학부의 강사라 교수팀은 '열대수렴대 시뮬레이션 오차 원인'을 파악하기 위한 국제 프로젝트인 '고위도- 열대 원격상관 다중 모델 프로젝트(ETIN-MIP)'를 성공적으로 이끌었습니다. 영국 엑시터대학과 국립대만대, 독일 막스플랑크연구소 등 9개 기관이 참여한 이 프로젝트의 첫 성과는 '미국기상학회보(Bulletin of American Meteorological Society, BAMS)'에 게재됐으며 후속 연구도 시작됐습니다. 

ETIN-MIP 프로젝트를 요약하는 도식. 출처: UNIST
ETIN-MIP 프로젝트를 요약하는 도식. 출처: UNIST

열대수렴대, 전 지구적 기후 예측에 중요

 

열대수렴대의 강우량은 다른 지역의 강우량과 온도 변화에도 영향을 주기 때문에 전 지구적 기후 예측에 매우 중요합니다. 하지만 지금까지는 기후 모델의 시뮬레이션 속에서 예측한 위치가 실제와 달라서 정확한 연구가 어려웠는데요.

 

기후 모델은 대기와 대륙, 해양 등 복잡한 요소를 수식으로 만들어 슈퍼컴퓨터로 계산하는 방식입니다. 사용하는 변수와 방정식 등 몇십 개에 이르는 기후 모델이 존재하는데, 모든 기후 모델에서 열대수렴대 위치에는 오차가 나타났습니다. 

 

  • 열대수렴대

적도 부근의 높은 수온으로 인해 해수면 위 공기의 강한 수렴과 대류가 일어나고 이에 따라 강우량이 매우 집중되는 지역을 일컫는 말입니다. 열대수렴대의 변화는 지역 기후뿐만 아니라 전 지구적으로 큰 영향을 미치는 것으로 알려졌습니다. 열대수렴대의 변화 메커니즘 이해와 예측성 향상은 기후학계의 중요한 도전 과제 중 하나입니다.

2010년대 초반까지는 열대수렴대 시뮬레이션 오차의 원인으로 열대 지역의 구름과 대류의 시뮬레이션 오차를 지목했습니다. 그런데 최근 열대에서 멀리 떨어진 '남극의 햇볕 양'이 유력한 '용의자'로 제안됐습니다. 기후 모델에서 남극 구름의 양이 관측보다 적기 때문에 남극 해수면에 내리쬐는 일사량이 실제보다 많아지게 되고 이에 따라 열대수렴대의 시뮬레이션 오차가 발생했다는 가설입니다. 

 

이 가설을 검증하기 위해 다양한 국가와 기관이 연구했으나 기후모델마다 보정 효과가 달라 여전히 오차가 나타났습니다. 이에 강 교수팀이 제안한 ETIN-TIP 프로젝트에서는 이렇게 오차가 발생하는 원인을 찾고자 했고 많은 국제기관이 자발적으로 참여했습니다. 

 

강사라 교수. 출처: UNIST
강사라 교수. 출처: UNIST

 

 

 

"지난 40여 년 동안 기후모델이 꾸준히 발전해왔지만 열대수렴대 시뮬레이션 오차는 여전히 불확실한 실정이다. 25년 동안 풀리지 않는 고질적인 난제를 해결하기 위해 2015년 이탈리아에서 개최된 세계기후연구프로그램(WCRP)에서 이 문제를 풀기 위한 ETIN-MIP 프로젝트를 제안했다"

-강사라 교수-

 

 

 

 

고위도 냉각효과가 저위도에 미치는 영향은?

프로젝트에서 3지역(남극, 북극, 남반구 적도 부근)에 주입된 강제력(냉각효과)의 연 평균 값. 출처: UNIST
프로젝트에서 3지역(남극, 북극, 남반구 적도 부근)에 주입된 강제력(냉각효과)의 연 평균 값. 출처: UNIST

국제공동연구진은 남반구 고위도와 북반구 고위도, 남반구 열대지역의 일사량 감소를 통해 냉각효과를 만드는 동일한 실험을 9개 모델로 수행했습니다. 냉각효과를 주었을 때 각 모델별로 대기, 해양 등이 어떻게 반응하는지 보기 위한 것이었습니다. 1차 결과에서 고위도 냉각효과가 저위도 냉각보다 해양순환을 변화시키는 데 더 효과적임을 보였고, 모델별 반응 차이는 해양 순환의 반응차이와 모델의 구름 변화 차이에서 기인하는 것으로 밝혀졌습니다. 

 

강 교수팀은 프로젝트 책임자로서 개별 기후 모델의 서로 다르게 쓰이는 '언어'를 하나의 기준에 맞춰 통일하고 각 기관에 배포하고 있습니다. 프로젝트 데이터를 관리중인 UNIST 도시환경공학과 석ㆍ박사통합과정 연구원은 "기후 모델은 대기와 대륙, 해양, 빙하 등의 변수가 서로 복잡하게 얽혀 연산하는 시간과 비용이 많이 소모된다"며 "여러 기관에서 동시에 다양한 기후모델 적용해 하나의 문제를 푸는 시도는 매우 귀중하고 앞으로 다양한 분야에서도 활용 가능할 것"이라고 설명했습니다. 

 

  •  기후모델

기후모델은 대기, 해양, 육지, 식생 등의 복잡한 기후 시스템을 물리법칙을 통해 수식으로 전환한 이후 슈퍼컴퓨터를 이용해 풀어내는 걸 일컫는 말입니다. 기후 시스템에 대한 이해가 높아질수록 기후 모델은 복잡하게 발전했고, 높은 연산비용과 큰 저장용량으로 인해 장기간 자료 생산이 어렵습니다.

강사라 교수는 ETIN-MIP은 UN 산하 전문기구인 세계기상기구의 후원을 받는 국제 대형 공동 프로젝트로서 기후학계에서 큰 관심을 보이고 있다고 언급했습니다. 이 프로젝트로 얻은 결과는 열대수렴대 시뮬레이션 오차를 해결할 뿐 아니라 극지방 기후 변화가 전 지구에 어떤 영향을 주는지 가늠할 기초 자료로 쓰일 것이라고 밝혔습니다. 

 

 


##참고자료##

 


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