본 연구에서는 쾨펜의 기후대 구분법을 이용하여 현재 아시아 지역(경도 $55.6^{\circ}{\sim}149.3^{\circ}$, 위도 $-11.5^{\circ}{\sim}53.0^{\circ}$) 기후대를 분석하고, IPCC SRES A2 시나리 오상황에서의 기후대 변화를 전망하였다. 이와 더불어 기후대 구분의 기준이 되는 강수 및 기온자료의 시공간적 변동성을 분석하였다. 기후요소의 변동성을 분석한 결과, 2080년경에는 기준기간(1991~2010)에 비해 기온은 $4.0^{\circ}C$, 강수량은 12% 증가할 것으로 전망되었다. 공간적으로는 기온의 경우 고위도 지역이 저위도 지역보다 기온상승폭이 크게 나타났으며 강수량은 지역적 편중이 심화될 것으로 전망되었다. 기후대 변화를 전망한 결과, 대체로 온난한 기후대의 면적은 증가한 반면, 한랭한 기후대의면적은 감소하는 것으로 분석되었다. 기준기간 대비 2080년경에는 열대 기후대(A)의 경우 7.2%, 건조 기후대(B)는 1.9% 증가하였으며 온대 기후대(C), 냉대 기후대(D), 한대 기후대(E)는 각각 -2.4%, -4.9%, -1.8% 감소하는 것으로 전망되었다. 이러한 결과는 지구온난화에 따른 기온 증가와 사막화의 영향에 기인한 것으로 판단된다.
본 연구에서는 쾨펜의 기후대 구분법을 이용하여 현재 아시아 지역(경도 $55.6^{\circ}{\sim}149.3^{\circ}$, 위도 $-11.5^{\circ}{\sim}53.0^{\circ}$) 기후대를 분석하고, IPCC SRES A2 시나리 오상황에서의 기후대 변화를 전망하였다. 이와 더불어 기후대 구분의 기준이 되는 강수 및 기온자료의 시공간적 변동성을 분석하였다. 기후요소의 변동성을 분석한 결과, 2080년경에는 기준기간(1991~2010)에 비해 기온은 $4.0^{\circ}C$, 강수량은 12% 증가할 것으로 전망되었다. 공간적으로는 기온의 경우 고위도 지역이 저위도 지역보다 기온상승폭이 크게 나타났으며 강수량은 지역적 편중이 심화될 것으로 전망되었다. 기후대 변화를 전망한 결과, 대체로 온난한 기후대의 면적은 증가한 반면, 한랭한 기후대의면적은 감소하는 것으로 분석되었다. 기준기간 대비 2080년경에는 열대 기후대(A)의 경우 7.2%, 건조 기후대(B)는 1.9% 증가하였으며 온대 기후대(C), 냉대 기후대(D), 한대 기후대(E)는 각각 -2.4%, -4.9%, -1.8% 감소하는 것으로 전망되었다. 이러한 결과는 지구온난화에 따른 기온 증가와 사막화의 영향에 기인한 것으로 판단된다.
The objective of this study is to analyse the current climate zone applied by K$\ddot{o}$ppen climate classification and the future climate zone projected by the A2 scenario in Asia regions. The spatial and temporal variations of precipitation and temperature were also analyzed. As regard...
The objective of this study is to analyse the current climate zone applied by K$\ddot{o}$ppen climate classification and the future climate zone projected by the A2 scenario in Asia regions. The spatial and temporal variations of precipitation and temperature were also analyzed. As regards to the result of analysis on the variation of climate factor, temperature and precipitation will be increasing $4.0^{\circ}C$ and 12% respectively in the 2080s comparing with the reference period (1991~2010). Spatially, the range of temperature increase on the high latitude area is higher than that on the low latitude area. The precipitation will be increasing averagely in the overall area, but the spatial unequal distribution of precipitation will be intensified. At the result of the future climate zone, the area of warm climates will be increasing while the area of cold climates will be decreasing. In 2080s, the temperature will be increasing as much as 7.2% and 1.9% on the Tropical climates and Arid climates respectively, but it will be decreasing as -2.4%, -4.9% and -1.8% on the Warm temperate climates, Cold climates and Polar climates respectively. Furthermore, the part of Savannah climates and Desert climates will be mostly increasing. It is mainly caused by the temperature increase and desertification impact according to global warming.
The objective of this study is to analyse the current climate zone applied by K$\ddot{o}$ppen climate classification and the future climate zone projected by the A2 scenario in Asia regions. The spatial and temporal variations of precipitation and temperature were also analyzed. As regards to the result of analysis on the variation of climate factor, temperature and precipitation will be increasing $4.0^{\circ}C$ and 12% respectively in the 2080s comparing with the reference period (1991~2010). Spatially, the range of temperature increase on the high latitude area is higher than that on the low latitude area. The precipitation will be increasing averagely in the overall area, but the spatial unequal distribution of precipitation will be intensified. At the result of the future climate zone, the area of warm climates will be increasing while the area of cold climates will be decreasing. In 2080s, the temperature will be increasing as much as 7.2% and 1.9% on the Tropical climates and Arid climates respectively, but it will be decreasing as -2.4%, -4.9% and -1.8% on the Warm temperate climates, Cold climates and Polar climates respectively. Furthermore, the part of Savannah climates and Desert climates will be mostly increasing. It is mainly caused by the temperature increase and desertification impact according to global warming.
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문제 정의
본 연구에서는 광범위한 아시아 지역의 관측 기상자료를 수집하고, 기후시나리오를 생산하였다는 측면과 기후변화에 따른 수문순환의 영향을 강수·기온·식생의 상호관계를 이용하여 분석하였다는 측면에서 가치가 있다고 판단된다.
본 연구에서는 기준기간(1991∼2010년)의 아시아 기후대를 구분하기에 앞서 구축된 기후자료의 공간적 분포 특성을 규명하기 위해 기준기간 20년 동안의 연평균기온과 연강수량을 Fig. 2에 도시하였다.
본 연구에서는 기후변화에 따른 수문순환의 변화를 전망하기 위해 아시아 지역의 관측 기상자료 및 기후시나리오를 구축하고 강수 및 기온의 시공간적 변동성과 이에 따른 식생의 변화를 쾨펜의 기후대 구분법을 이용하여 분석하였다. 현재의 기후대 구분을 위해 NCDC에서 제공하는 기상자료를 수집하고 결측자료를 보정한 후 역거리 가중법을 이용하여 0.
각 분석기간은 20년, 30년으로 구분하여 나타내었으며 금회 연구에서 채택한 범위를 벗어나는 부분의 관측소 (이란, 러시아)와 결측 개수가 해당 기간 동안에 보정할 수 없는 범위에 있는 것 들은 제외시켰다. 분석결과 자료기간 20년 이상의 관측소 수와 30년 이상의 관측소 수와의 차이가 325 개소로 나타났으며, 이에 따라 본 연구에서는 보다 신뢰성 높은 기후대분석을 위해 자료기간 20년 이상의 관측소를 대상으로 기상자료를 구축하였다. 대상 관측소별 기상자료의 이상치 또는 결측치에 대해서는 기온의 경우 결측일 전날과 다음날 자료를 평균하여 이용하였으며, 강우의 경우 인근관측소의 자료를 이용하여 보정하였다.
가설 설정
본 연구에서는 이 자료 중에서 IPCC AR4(Fourth Assessment Report)에 적용된 A2 온실가스배출시나리오의 ECHO-G 결과를 이용하였다. A2 온실가스배출시나리오는 높은 인구증가율, 높은 에너지 사용률, 토지피복의 빠른 변화와 점진적인 대안 기술의 개발 등을 가정한 것으로 CO2 농도가 2100년경 820 ppm까지 증가하고, 전구평균기온이 현재보다 4.6℃ 정도 증가할 것으로 전망한 시나리오이다. ECHOG 전구 시나리오로부터 아시아 지역규모의 기후시나리오를 생산하기 위해 통계적 상세화 기법 중 하나인 Delta method를 이용하였다.
제안 방법
0.5 × 0.5° 해상도로 생산된 기후시나리오의 특성을 규명하기 위해 각 분석기간별 기온, 강수량의 공간적인 변화를 분석하였다.
관측소 지점으로 상세화된 기후시나리오를 이용하여 기후대의 공간적 분포를 표현하기 위해서 역거리 가중법을 이용하여 0.5 × 0.5° 해상도로 격자화하였다.
5° 해상도로 격자화하였다. 구축된 기온과 강수량 자료를 이용하여 현재의 기후대의 분포를 분석하였다. 또한 미래의 기후대를 전망하기 위해 IPCC SRES에서 제공하고 있는 A2시나리오를 선정하였으며, ECHO-G 결과에 Delta method를 적용하여 관측자료와 동일한 해상도의 기후시나리오를 생산하였다.
구축된 기온과 강수량 자료를 이용하여 현재의 기후대의 분포를 분석하였다. 또한 미래의 기후대를 전망하기 위해 IPCC SRES에서 제공하고 있는 A2시나리오를 선정하였으며, ECHO-G 결과에 Delta method를 적용하여 관측자료와 동일한 해상도의 기후시나리오를 생산하였다. 본 연구에서 구축된 자료들을 이용하여 도출된 주요 결과를 요약하면 다음과 같다.
본 연구에서는 앞서 수집된 기온과 강수량 자료들을 기반으로 쾨펜의 기후구분 법을 이용하여 현재 기후상황에서 아시아 지역의 기후특성을 구분하였다(Fig. 3). 위도에 따른 기후대를 살펴보면 Af기후대는 북위 10° 이하의 인도네시아, 말레이시아와 필리핀에 분포하고 있으며, Am 기후대는 적도에서 북위 20° 이하의 인도네시아의 대순다열도의 북부지방과 캄보디아, 베트남에 분포하고 있다.
이에 본 연구에서는 아시아 지역(경도 55.6∼149.3°, 위도 -11.5∼53.0°)의 기후변화에 따른 수문순환의 영향을 분석하기 위해 A2 시나리오 상황에서 강수와 기온의 시공간적 변동성을 분석하고, 그에 따른 기후대의 변화를 전망하였다.
쾨펜은 프랑스의 물리학자 Alphonse de Candoll의 식물 분포도에 착안하여 식물분포의 경계와 일치되는 기온과 강수량을 결정하고 그것을 기초로 하여 세계 기후를 열대기후(A), 건조기후(B), 온대기후(C), 냉대기후(D), 한대기후(E)로 구분했으며 B를 제외한 다른 기후형은 기온에 따라 구분했다. B형은 건조도에 의해 구분되었는데, 식생에 수분을 공급하는 강수량과 증발산과 관련된 기온에 의해 건조기후(BW)와 스텝기후(BS)로 세분된다.
특정 기후대의 증가나 감소가 어떤 기후대와 밀접한 관련이 있는지 알아보기 위해 기준기간부터 2040s, 2080s동안 5가지 대(大) 기후대 면적의 상호변화를 분석하였다 (Fig. 7). 각 기후대 위의 숫자는 기준기간의 면적비율을 아래의 숫자는 분석기간의 면적비율을 나타내며, 가운데는 증감률을 의미한다.
현재의 기후대 구분을 위해 NCDC에서 제공하는 기상자료를 수집하고 결측자료를 보정한 후 역거리 가중법을 이용하여 0.5°×0.5° 해상도로 격자화하였다.
대상 데이터
분석결과 자료기간 20년 이상의 관측소 수와 30년 이상의 관측소 수와의 차이가 325 개소로 나타났으며, 이에 따라 본 연구에서는 보다 신뢰성 높은 기후대분석을 위해 자료기간 20년 이상의 관측소를 대상으로 기상자료를 구축하였다. 대상 관측소별 기상자료의 이상치 또는 결측치에 대해서는 기온의 경우 결측일 전날과 다음날 자료를 평균하여 이용하였으며, 강우의 경우 인근관측소의 자료를 이용하여 보정하였다. 한편, 구축된 아시아지역의 기상자료에 대해서 정확도가 얼마나 되는지 평가하는 과정이 필요하나 Son (2010)의 선행연구에서 전지구자료와 국내 관측자료를 비교한 결과 평균 월강수량의 패턴이 유사하다고 제시된 바 있어 본 연구에서는 생략하였다.
따라서 본 연구에서는 아시아 지역을 대상으로 국가기후자료센터(National Climate Data Center, NCDC)에서 제공하는 기상자료(강수량, 평균기온, 최고기온, 최저 기온, 이슬점 온도, 풍속)를 수집하였으며, 자료기간은 1970∼2011년으로 정하였다.
동남아시아에는 필리핀 제도와 말레이 열도, 인도차이나 반도 등이 속해있다. 본 연구에서는 인구밀도가 낮은 북아시아와 중동지역에 속하는 서아시아를 제외한 중앙아시아, 동아시아, 남아시아, 동남아시아를 기준으로 Fig. 1과 같이 적용지역을 선정하였다. 선정 범위는 서쪽으로 우즈베키스탄(55.
선정 범위는 서쪽으로 우즈베키스탄(55.6°), 북쪽으로는 중국(53.0°), 동쪽으로는 일본(149.3°), 남쪽으로는 인도네시아(-11.5°)를 경계로 하였고, 범위 내에는 총 27개의 국가가 포함되어 있다.
이론/모형
6℃ 정도 증가할 것으로 전망한 시나리오이다. ECHOG 전구 시나리오로부터 아시아 지역규모의 기후시나리오를 생산하기 위해 통계적 상세화 기법 중 하나인 Delta method를 이용하였다. 이 기법은 GCM 시뮬레이션 결과 중 기준기간과 미래기간의 변화율을 산정한 후 관측자료에 적용하여 기후시나리오를 생산하게 된다.
따라서 본 연구에서는 현재 가장 널리 사용되고 있으며, 기후형 및 기후지역 분류의 표준이 되는 쾨펜의 기후 구분법 (Köppen's classification of climate)을 적용하였다.
, 2008). 본 연구에서는 이 자료 중에서 IPCC AR4(Fourth Assessment Report)에 적용된 A2 온실가스배출시나리오의 ECHO-G 결과를 이용하였다. A2 온실가스배출시나리오는 높은 인구증가율, 높은 에너지 사용률, 토지피복의 빠른 변화와 점진적인 대안 기술의 개발 등을 가정한 것으로 CO2 농도가 2100년경 820 ppm까지 증가하고, 전구평균기온이 현재보다 4.
성능/효과
1) 쾨펜의 기후 구분법을 이용하여 현재의 기후대 분포를 분석한 결과 각 아시아 국가의 기후를 잘 모사하는 것으로 나타났으며, 특히 한반도의 경우 북쪽에는 Dw(냉대동계소우)기후, 해안지방에는 Cf(아열대 습윤)기후, 내륙지방에는 Cw(온대하우)기후가 분포하는 것으로 분석되었다.
2) A2 온실가스배출시나리오 상황에서의 기후의 변동성을 평가한 결과 2080년경에는 기준기간에 비해 강수량은 12.02%, 기온은 3.99℃ 증가할 것으로 전망되었다. 공간적으로는 기온의 경우 모든 기간에서 고위도 지역이 저위도 지역보다 기온상승폭이 크게 나타났으며 강수량은 모든 기간에서 평균적으로 증가하나, 지역적 편중이 더 심화될 것으로 전망되었다.
2020s기간 동안에는 전 지역의 연평균 강수량이 2% 정도 증가될 것으로 전망되었으나 우리나라를 비롯한 중국, 우즈베키스탄, 투르크메니스탄, 아프가니스탄, 타지키스탄, 키르기스스탄, 일본, 러시아 지역의 경우 4∼20% 감소할 것으로 나타났다.
2020s기간 동안에는 전 지역의 연평균 강수량이 2% 정도 증가될 것으로 전망되었으나 우리나라를 비롯한 중국, 우즈베키스탄, 투르크메니스탄, 아프가니스탄, 타지키스탄, 키르기스스탄, 일본, 러시아 지역의 경우 4∼20% 감소할 것으로 나타났다. 2040s기간에서는 중국의 황하강 유역과 인도의 인더스강 유역의 강수량이 최대 25%까지 증가하였고 티베트 고원, 타클라마칸 사막과 이란 고원 지역은 강수량이 감소할 것으로 예상되었다. 2060s와 2080s기간에는 각각 7%, 10% 정도 강수량이 대부분 지역에서 증가하였으나, 타클라마칸 사막과 이란 고원 지역은 여전히 강수량이 감소하는 것으로 전망되었다.
2040s기간에서는 중국의 황하강 유역과 인도의 인더스강 유역의 강수량이 최대 25%까지 증가하였고 티베트 고원, 타클라마칸 사막과 이란 고원 지역은 강수량이 감소할 것으로 예상되었다. 2060s와 2080s기간에는 각각 7%, 10% 정도 강수량이 대부분 지역에서 증가하였으나, 타클라마칸 사막과 이란 고원 지역은 여전히 강수량이 감소하는 것으로 전망되었다. 이러한 강수량의 변화는 홍수와 가뭄의 빈도 및 강도의 변화와 그에 따른 유역 물관리의 어려움을 가중시킬 수 있다.
3) 기후시나리오를 이용하여 미래 기후대를 전망한 결과 대체로 따뜻한 기후대의 면적은 증가한 반면, 찬 기후대의 면적은 감소하는 것으로 분석되었다. 기준기간 대비 2080년경에는 열대 기후대(A)의 경우 7.
B형은 건조도에 의해 구분되었는데, 식생에 수분을 공급하는 강수량과 증발산과 관련된 기온에 의해 건조기후(BW)와 스텝기후(BS)로 세분된다. A, C, D형 기후는 연중 강수량 분포에 따라 세분되었으며, E형 기후는 식생이 자랄 수 있는지에 따라 툰드라기후(ET)와 빙설기후(EF)로 구분되었다. Table 1은 본 연구에서 적용한 쾨펜의 기후대 설명과 경계조건을 나타낸 것으로 처음의 5개 대분류와 중분류를 거쳐 13개의 기후형으로 세분됨을 알 수 있다.
2080s기간에는 2040s기간과 동일하게 기후대가 이동하면서 증감률은 더 크게 나타난 것을 알 수 있다. A기후대의 경우 7.20%로 가장 큰 증가율을 보였으며, B기후대는 1.94% 증가하는 것으로 나타났다. 반면 C, D, E 기후대는 지속적으로 감소하는 것으로 분석되었다.
99℃ 증가할 것으로 전망되었다. 공간적으로는 기온의 경우 모든 기간에서 고위도 지역이 저위도 지역보다 기온상승폭이 크게 나타났으며 강수량은 모든 기간에서 평균적으로 증가하나, 지역적 편중이 더 심화될 것으로 전망되었다. 이러한 기온과 강수량의 패턴 변화는 안정적인 수자원 관리의 어려움을 가중시킬 것으로 판단된다.
본 연구에서 적용한 쾨펜의 기후대 구분법은 기온과 강수량에 민감한 식생의 분포를 기초로 기후대를 구분하는 것으로 기후변화에 따른 수문순환의 변화를 비교적 쉽게 나타낼 수 있다. 앞서 산출된 기후시나리오를 토대로 기후대의 변화를 2011년부터 20년 평균값으로 2090년까지 분석한 결과 A(열대)기후와 B(건조)기후는 꾸준히 증가하고, C(온대)기후, D(냉대)기후, E(한대)기후는 감소하는 것으로 분석되었다(Table 4). 특히, A기후가 가장 큰 증가율을 보였는데 이는 지구온난화에 따른 기온상승의 영향으로 보여진다.
반면 C, D, E 기후대는 지속적으로 감소하는 것으로 분석되었다. 이러한 결과를 종합해보면 열대기후대(A) 및 건조기후대(B)는 21세기동안 증가하였지만, 온대기후대(C), 냉대기후대(D), 한대기후대(E)는 감소하였다. 일반적으로 건조기후대(B)와 같이 강수량이 적은 지역에서는 기후변화에 따른 강수량의 변화가 식생 성장에 영향을 미치지만, 그 외의 열대기후대(A), 온대기후대(C), 냉대기후대(D), 한대기후대(E)는 기온이 식생 성장에 주요 인자가 된다.
05% 감소하였다. 특히, B기후대의 경우 공간적 분포 특성상 모든 기후대와 인접해 있어 타 기후대 면적 변화에 모두 영향을 미치는 것으로 나타났다. A기후대의 증가에 있어 C기후대가 1.
한반도의 경우 Cw기후가 북위 40°까지 북상할 것으로 전망되었으며, 일본의 경우 Df(냉대습윤)기후가 나타났던 홋카이도 지방이 Cf(아열대습윤)기후로 변화될 것으로 분석되었다.
후속연구
이러한 물부족에 따른 아시아 개도국들의 곡물 생산량 저하는 국제 곡물가격의 상승으로 이어져 세계 5위의 곡물 수입국인 우리나라의 식량안보까지 위협할 수 있다. 따라서 기후변화로 인한 피해로부터 아시아 지역의 물안보를 확보하기 위해서는 미래의 기후 및 수자원을 전망하는 연구가 필요하다.
기후모델에 따른 불확실성을 줄이기 위해서는 현재의 기후를 물리적으로 잘 모사할 수 있는 GCM을 선정하는 것이 필요하다. 또한, Delta method의 경우 기후의 비정상성 변화는 고려하지 못한다는 단점이 있기 때문에 다양한 상세화 기법의 적용 및 평가 연구도 필요할 것이다. 최근에 국제사회는 2013∼2014년 발간 예정인 IPCC 제5차 기후변화 평가보고서를 위하여 표준 온실가스시나리오를 대표농도경로 (Representative Concentration Pathway, RCP)로 새롭게 선정하고 고해상도의 GCM 모델을 이용하여 보다 개선된 기후시나리오를 산출하고 있다.
(2010)은 연강수량 증가의 원인이 여름철 강우강도와 빈도가 증가하는 것과 관련되어 있음을 보였다. 이는 가뭄과 홍수와 같은 극치사상의 발생 빈도와 강도가 증가할 가능성을 보여주는 것으로, 향후 이러한 영향이 지속된다면 수자원 관리 및 계획 수립에 많은 어려움을 야기할 것으로 판단된다.
최근에 국제사회는 2013∼2014년 발간 예정인 IPCC 제5차 기후변화 평가보고서를 위하여 표준 온실가스시나리오를 대표농도경로 (Representative Concentration Pathway, RCP)로 새롭게 선정하고 고해상도의 GCM 모델을 이용하여 보다 개선된 기후시나리오를 산출하고 있다. 향후 아시아 지역의 물안보를 확보하기 위해 보다 신뢰성 높은 관측 자료와 기후 시나리오 구축을 위한 노력과 더불어 수문모델링을 통한 수자원 영향평가 연구들이 지속되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
IPCC란 무엇인가?
기후변화에 관한 정부간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change; 이하 IPCC) 4차 평가보고서에 따르면 21세기말 지구의 평균기온은 최대 6.3℃까지 증가할 것으로 전망되었다(IPCC, 2007).
기후변화에 관한 정부간 협의체가 전망한 21세기말 지구 평균기온 상승은 최대 몇 도인가?
기후변화에 관한 정부간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change; 이하 IPCC) 4차 평가보고서에 따르면 21세기말 지구의 평균기온은 최대 6.3℃까지 증가할 것으로 전망되었다(IPCC, 2007). 우리나라의 경우 20세기동안 기온은 전지구 평균보다 2배 이상 높은 1.
2010년, 2011년에 국내에서 관찰 된 이상기후는?
또한 필리핀에서는 1월에 3주간의 폭우로 홍수가 발생하여 58명이 사망하고 100만 명이 수해 피해를 입었다. 국내의 경우 2010년 9월에는 서울에 시간당 100 mm 이상의 집중호우로 광화문지역이 침수피해를 입었으며, 2011년 2월에는 동해시에 최심적설 102.9 cm 기록하였다. 또한 7월에는 집중호우로 인해 서울 우면산과 강원 춘천 등에서 최악의 산사태가 발생하였고, 9월 중순에는 남부지방을 중심으로 폭염이 발생하였다. 이미 아시아 지역은 지구평균을 웃도는 온난화가 진행되고 있으며, 기후변화에 대한 적응정도는 매우 취약한 것으로 보고되었다(IPCC, 2007).
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