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문제 정의
- 본 연구는 최근 우리나라 국립기상연구소(National Institute of Meteorological Research, NIMR)가 국제 표준 온실가스 배출 시나리오에 바탕을 둔 대표농도경로(Representative Concentration Pathway, RCP) 4종(RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 6.0, RCP 8.5)에 대하여 2100년까지의 계산된 대기온도 상승치를 이용하여 해수면 상승량을 예측하고자 한다. 그 방법으로 Vermeer and Rahmstorf(2009)가 제안한 반경험식법(Semi-empirical method)을 사용하였으며, 계산 결과를 다른 연구 결과물과 비교·검증하였다.
제안 방법
- Vermeer and Rahmstorf(2009)가 사용한 342가지 시나리오 중 해수온도 상승이 RCP 4.5와 RCP 8.5의 비슷한 두 가지 시나리오를 선택하여 본 연구 결과와 비교하였다. 비교 결과에 의하면 대기온도 상승과 해수면 상승은 서로 밀접한 관계를 가지고 있으며, 2100년까지 대기온도 상승치가 유사하더라도 2000년에서 2100년까지의 온도상승 양상에 따라 해수면 상승결과가 다름을 알 수 있었다.
- 그러나 온실가스 배출은 개발도상국의 산업성장률, 신재생에너지의 기술개발 및 사용 정도, 인구증가, 온실가스 배출을 줄이려는 국제협력, 미래 사회의 사회·경제적 패턴 등 다양한 요소가 서로 연계되어 있어 하나의 배출량을 선정하는 것은 불가능하다. 그리하여 IPCC에서는 온실가스 배출 시나리오 특별 보고서(Special Report on Emissions Scenarios, SRES)를 발간하고, 그 보고서에서 40가지의 온실가스 배출 시나리오를 제안하였다(Fig. 1). 제안된 40가지의 시나리오는 6개의 시나리오 그룹(A1F1, A1T, A1B, A2, B1, B2)으로 구분되며, 이 6개의 시나리오 그룹도 4개의 가족그룹으로부터 파생되었다(Table 1).
- 본 연구에서 사용된 해수면 상승량 계산 방법과 그 결과의 검증을 위하여 Vermeer and Rahmstorf(2009)가 사용한 342가지 시나리오 중 대기온도 상승치가 RCP 4.5 및 RCP 8.5와 비슷한 두 가지 시나리오를 선택하고, 그 두 가지 시나리오에 대하여 Vermeer and Rahmstorf(2009)가 예측한 해수면 상승치 결과와 본 연구 결과를 비교하였다. RCP 4.
- 1). 제안된 40가지의 시나리오는 6개의 시나리오 그룹(A1F1, A1T, A1B, A2, B1, B2)으로 구분되며, 이 6개의 시나리오 그룹도 4개의 가족그룹으로부터 파생되었다(Table 1). 40가지의 자세한 시나리오에 대한 설명은 IPCC SRES(2000)에서 얻을 수 있다.
대상 데이터
- 여기서, b는 자료로부터 얻어진 경험상수를 나타낸다. 1880년에서 2000년 동안의 해수면과 대기온도 자료(일 년 평균치 자료)를 이용하여 그들이 제안한 경험식을 검증하였으며, 계산된 값과 자료와의 연관계수(Correlation)가 0.99 이상이었다. 이와 더불어 Vermeer and Rahmstorf(2009)는 342가지의 시나리오를 사용하여 얻어진 대기 평균 온도 값을 경험식에 대입하여 각 가지 수의 해수면 상승값을 계산하였다.
이론/모형
- 그들은 모델들 간의 결과 비교를 위하여 하나의 온실가스배출 시나리오(IS92a) - Leggett et al.(1992)의 의해 제시된 온실가스 배출 시나리오로서 인구가 2100년까지 113억 명까지 늘고 평균 성장률이 2.3 %로 증가하며, 신재생에너지와 재래식에너지를 함께 사용한다는 시나리오 - 를 이용하였으며, 산정된 해수면 상승값은 200 mm 에서 370 mm였다.
- RCP 4종 시나리오를 근거로 하여 얻어진 대기온도 상승값을 Vermeer and Rahmstorf(2009)가 제안한 반경험식 방법에 적용하여 전 지구적 평균 해수면 상승치를 예측하였다(Fig. 3). 먼저 RCP 2.
- 그 방법으로 Vermeer and Rahmstorf(2009)가 제안한 반경험식법(Semi-empirical method)을 사용하였으며, 계산 결과를 다른 연구 결과물과 비교·검증하였다.
- 본 연구는 우리나라 기상청 국립기상연구소가 제시한 RCP 4종 시나리오에 대한 대기 온도 상승치를 바탕으로 Vermeer and Rahmstorf(2009)가 제안한 반경험식법(Semi-empirical method)에 적용하여 미래 해수면 상승치를 계산하였다. 그 결과로서 RCP 4종 시나리오 모두 대기온도 상승으로 인하여 해수면이 꾸준히 상승됨을 알 수 있었다.
- 9 m까지 상승하는 것으로 산정되었다. 본 연구에서는 Vermeer and Rahmstorf(2009)가 제안한 경험식을 이용하여 해수면 상승치를 예측하였다.
성능/효과
- Case 1과 RCP 4.5 시나리오를 비교해 보면, 2100년까지 대기온도 상승치는 각각 2.78 °C와 2.77 °C로서 매우 근접하고 평균제곱근오차(RMSE)는 0.16 °C이며 상관관계지수(r)는 0.99이었다(Table 6).
- RCP 4.5와 RCP 6.0 시나리오를 비교해 보면, 2100년도에 RCP 6.0 시나리오가 RCP 4.5 시나리오보다 약 0.46 °C 높은 대기온도 상승값을 보이나 해수면 상승값은 오히려 0.19 m 적었다(Table 5).
- 그 결과로 한반도의 경우 향후 100년 동안 0.27 m(ECHAM5/MPI-OM) 또는 0.37 m(GFDL’s CM2.1)가 상승할것으로 예측하였다.
- 본 연구는 우리나라 기상청 국립기상연구소가 제시한 RCP 4종 시나리오에 대한 대기 온도 상승치를 바탕으로 Vermeer and Rahmstorf(2009)가 제안한 반경험식법(Semi-empirical method)에 적용하여 미래 해수면 상승치를 계산하였다. 그 결과로서 RCP 4종 시나리오 모두 대기온도 상승으로 인하여 해수면이 꾸준히 상승됨을 알 수 있었다. 2050년도까지는 RCP 4종 시나리오에 대한 대기온도 상승치의 차이가 1 °C 미만이라 해수면 상승의 격차가 최대 0.
- 이들 시나리오 결과에 의하면 대기온도 상승과 해수면 상승은 서로 밀접한 관계를 가지고 있으며, 2100년까지 대기온도 상승치가 유사하더라도 2000년에서 2100년까지의 온도상승 양상에 따라 해수면 상승 결과가 다름을 알 수 있다. 또한 RCP 시나리오를 적용하여 계산된 해수면 상승값과 Vermeer and Rahmstorf(2009)가 산정한 해수면 상승치의 비교를 통하여 본 연구에서 사용한 해수면 상승의 계산 방법이 올바르게 적용되었음이 확인되었다.
- 비교 결과에 의하면 대기온도 상승과 해수면 상승은 서로 밀접한 관계를 가지고 있으며, 2100년까지 대기온도 상승치가 유사하더라도 2000년에서 2100년까지의 온도상승 양상에 따라 해수면 상승결과가 다름을 알 수 있었다. 또한, 본 연구에서 사용된 해수면 상승의 계산 방법이 올바르게 적용되었음이 검증되었다.
- 5의 비슷한 두 가지 시나리오를 선택하여 본 연구 결과와 비교하였다. 비교 결과에 의하면 대기온도 상승과 해수면 상승은 서로 밀접한 관계를 가지고 있으며, 2100년까지 대기온도 상승치가 유사하더라도 2000년에서 2100년까지의 온도상승 양상에 따라 해수면 상승결과가 다름을 알 수 있었다. 또한, 본 연구에서 사용된 해수면 상승의 계산 방법이 올바르게 적용되었음이 검증되었다.
- 006 mm yr-1을 산정하였다. 이 산정된 값을 바탕으로 1990년부터 2100년까지 지구해수 면이 280 mm에서 340 mm 상승할 것이라고 예측했다.
- 이들 시나리오 결과에 의하면 대기온도 상승과 해수면 상승은 서로 밀접한 관계를 가지고 있으며, 2100년까지 대기온도 상승치가 유사하더라도 2000년에서 2100년까지의 온도상승 양상에 따라 해수면 상승 결과가 다름을 알 수 있다. 또한 RCP 시나리오를 적용하여 계산된 해수면 상승값과 Vermeer and Rahmstorf(2009)가 산정한 해수면 상승치의 비교를 통하여 본 연구에서 사용한 해수면 상승의 계산 방법이 올바르게 적용되었음이 확인되었다.
- 4). 이로 인하여 RCP 4.5 시나리오는 2010년도 이후로 Case 1 시나리오보다 높은 해수면 상승치를 보이며 그 차이는 시간이 갈수로 커짐을 알 수 있었다. 그리고 2100년에는 두 시나리오의 해수면 차이가 0.
- 996이었다. 주목할 만한 사항은 2100년에 대기온도 상승치의 차이가 미미함에도 불구하고 0.07 m의 해수면 차이를 보였다(Table 7). 이는 2050년 중반까지 Case 2 시나리오가 RCP 8.
- 5 시나리오를 추월하였으나 해수면 상승으로 연결되기에는 장시간이 소요될 것으로 예상된다. 최종적으로 RCP 4종 시나리오 결과로 볼 때 탄소저감 노력을 통하여 2100년까지 최대 0.5 m까지 해수면 상승을 막을 수 있을 것으로 보인다. 그러나 더 중요한 것은 2100년을 지나면 그 차이가 점점 커질 것으로 예상되는데 단순한 비례식으로 추정하면, 2080년도에 RCP 4종 시나리오의 최대 격차가 0.
후속연구
- 그 뿐만 아니라 해수가 담수지역까지 도달하여 연안 및 육지 생태계의 변화, 연안근처 동·식물들의 서식지 파괴 및 종 다양성에도 영향을 줄 것으로 생각한다.
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