[논문]시추공 온도자료를 이용한 고기후 연구에 대한 개관

이영민; 김형찬; 송윤호

시추공 온도자료를 이용한 고기후 연구에 대한 개관
A Review on the Paleoclimate Change Inferred from Borehole Temperatures 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.39 no.1, 2006년, pp.95 - 102

이영민 (한국지질자원연구원 지하수지열연구부, 서울대학교 기초과학연구원) , 김형찬 (한국지질자원연구원 지하수지열연구부) , 송윤호 (한국지질자원연구원 지하수지열연구부)

초록
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19세기말부터 진행된 지구온난화를 규정하기 위해서는 기상관측목적의 지표대기온도(Surface air temperature; SAT) 측정이 시작된 19세기말 이전의 온도 자료가 필요하다. 다행히 과거의 지표온도(Ground surface temperature; GST)가 지중으로 전파되어 기록된 시추공 온도자료로 일반적으로 과거 약 1,000년 전까지의 기온변화에 대한 정보를 얻을 수 있다. 시추공 온도자료로부터 복원된 과거의 기온변화의 정보는 19세기말부터 시작된 지구온난화를 규정하고 또한 그 이전에 있었던 소빙하기(Little Ice Age)와 중세온난기(Medieval Warm Period) 같은 기후변화를 알아내는데 유용하게 사용될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

To properly interpret and define climatic warming trends of the last $100\~150$ years.; climatic changes over the past several centuries must be constrained. High resolution surface air temperatures (SATs) to reconstruct global temperature trends extend back only to the late of 19th century. Fortunately, on long time scale and over large areas, ground surface temperatures (GSTs) track SATs. GST changes penetrate into the subsurface and are recorded as transient temperature perturbation. Therefore, borehole temperatures can be used to recover climate change over the last millennium in an area; paleoclimate change inferred from borehole temperatures can be used to interpret global warming over the last century, little ice age, and medieval warm period.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 시추공 온도자료를 이용하여 과거의 지표온도의 변화를 복원하는 원리와 각국의 연구결과 등을 제시함으로써 시추공 온도자료를 이용한 고기후 연구를 소개하고자 한다.

가설 설정

Downward penetration of an instantaneous 2 K surface temperature increase at various times after the event. (a) Curves are superimposed on average geothermal gradient (25℃/km) with depth, (b) Curves represent the perturbation only.
1(a)는 시간에 따른 지중온도변화를 우리나라 평균 지온경사률 (25℃/km)을 더하여 그린 것이고, Fig. 1(b)는 지표온도 의 변화에 따른 지중온도의 변화만 그린 것이다. Fig.
1은 식 (2)를 이용하여 지표면의 온도가 16℃에서 IWC로 2 K 만큼 갑자기 증가했을 때 이로 인한 지중 온도의 변화를 각 시간별로 나타낸 것이다. 암석의 평 균확산율은 W6m2/sec 로 가정하였다. Fig.

대상 데이터

일본의 비와호수(Lake Biwa) 가의 790 m 깊이의 시추공으로부터 측정한 시추공 온도자료로 지금부터 3000년 전까지의 지표온도를 복원하였다(Goto et al., 2005a). 결과를 보면 8세기부터 12세기까지 소위 중세 온난기 (Medieval Warm Period)라 불리는 따뜻한 시 기가 있었고, 그 후 15세기에서 18세기까지 소빙하기(Little Ice Age)라 불리는 온도가 낮은 기간과 그 이후 온도의 상승이 지금까지 계속되고 있다.

이론/모형

첫번째 방법은 Lachenbruch and Marshall (1986)이 사용한 ramp와 step 함수를 이용한 역산방법 인데, 특징은 다른 방법에 비해 간단하다는 것이다. 그리고 두번째 방법은 singular value decomposition (SVD)를 사용한 방법 (Beltrami and Mareschal, 1991; 1992)이다. 마지막 세번째 방법은 functional space inversion (FSI)인데 Shen and Beck (1991)에 의해 개 발이 되었다.
지중온도자료를 이용하여 역산방법으로 과거의 지표온도변화를 알아 내는 것은 \hsseur et al (1983)에 의해 시작되었고, 그 이후 많은 역산방법들 이 개발되었으나 현재는 세가지 역산방법이 주로 사용되고 있다. 첫번째 방법은 Lachenbruch and Marshall (1986)이 사용한 ramp와 step 함수를 이용한 역산방법 인데, 특징은 다른 방법에 비해 간단하다는 것이다. 그리고 두번째 방법은 singular value decomposition (SVD)를 사용한 방법 (Beltrami and Mareschal, 1991; 1992)이다.

성능/효과

20년전, 200년전, 그리고 500년전에 일어난 지표온도(GST)의 대부분의 변화는 100 m, 200 m, 그리고 300 m 깊이까지에서의 현재의 지중온도에 나타난다. 따라서 200~300년 단위의 기후변화는 200 m 정도의 시추공 온도자료로 복원할 수 있다는 것을 알 수 있으며, 시추공이 깊을수록 오 래 전의 기후변화의 복원이 가능하다.

후속연구

, 2005a) 획득한 온도자료는 과거 3000년 전까지의 지표온도를 복워하게 해 주었다. 이러한 시추공온도를 이용한 고기후연구는 지난 한 세기 동안 급속하게 진행된 지구온난화와 그외 많은 기후관련 문제들(예, 중세온난기, 소빙하기, 도시화의 산물인 열섬효과등)을 연구하는데 좋은 도구가 될 것이다.
그리고 일본과 중국도 북미대륙이나 유럽 에 비하면 시추공 온도자료를 이용한 고기후연구가 활 발히 전개되지 않고 있다. 이를 극복하기 위해 한국, 중국, 그리고 일본의 공동연구가 이루어진다면, 연구의 결과들은 전지구적 기후변화의 형태를 파악하는데 중요한 역할을 할 것이다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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