This study presents future potential sea level change over the seas surrounding Korea using Climate Model Intercomparison Project Phase 5 9 model ensemble result from Representative Concentration Pathways (RCPs), downloaded from icdc.zmaw.de. At the end of 21st century, regional sea level changes ar...
This study presents future potential sea level change over the seas surrounding Korea using Climate Model Intercomparison Project Phase 5 9 model ensemble result from Representative Concentration Pathways (RCPs), downloaded from icdc.zmaw.de. At the end of 21st century, regional sea level changes are projected to rise 37.8, 48.1, 47.7, 65.0 cm under RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 and RCP8.5 scenario, respectively with the large uncertainty from about 40 to 60 cm. The results exhibit similar tendency with the global mean sea level rise (SLR) with small differences less than about 3 cm. For the East Sea, the Yellow Sea, and the southern sea of Korea, projected SLR in the Yellow Sea is smaller and SLR in the southern sea is larger than the other coastal seas. Differences among the seas are small within the range of 4 cm. Meanwhile, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) data in 23 years shows that the mean rate of sea level changes around the Yellow Sea is high relative to the other coastal seas. For sea level change, contribution of ice and ocean related components are important, at local scale, Glacial Isostatic Adujstment also needs to be considered.
This study presents future potential sea level change over the seas surrounding Korea using Climate Model Intercomparison Project Phase 5 9 model ensemble result from Representative Concentration Pathways (RCPs), downloaded from icdc.zmaw.de. At the end of 21st century, regional sea level changes are projected to rise 37.8, 48.1, 47.7, 65.0 cm under RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 and RCP8.5 scenario, respectively with the large uncertainty from about 40 to 60 cm. The results exhibit similar tendency with the global mean sea level rise (SLR) with small differences less than about 3 cm. For the East Sea, the Yellow Sea, and the southern sea of Korea, projected SLR in the Yellow Sea is smaller and SLR in the southern sea is larger than the other coastal seas. Differences among the seas are small within the range of 4 cm. Meanwhile, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) data in 23 years shows that the mean rate of sea level changes around the Yellow Sea is high relative to the other coastal seas. For sea level change, contribution of ice and ocean related components are important, at local scale, Glacial Isostatic Adujstment also needs to be considered.
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문제 정의
, 2006; Jung, 2014;Yoon and Kim, 2012). 본 연구에서는 최근의 우리나라 해수면 변동뿐 아니라 IPCC AR5에서 사용된 CMIP5 모델 앙상블 자료를 사용하여 20세기말 대비 21세기 말 우리나라의 해수면의 변화를 분석하고자 한다. 우리나라 주변 해역을 6개 구역으로 분리하여 전 지구 평균 대비 우리나라 미래해수면상승의 특징을 분석해보고자 한다.
본 연구에서는 최근의 우리나라 해수면 변동뿐 아니라 IPCC AR5에서 사용된 CMIP5 모델 앙상블 자료를 사용하여 20세기말 대비 21세기 말 우리나라의 해수면의 변화를 분석하고자 한다. 우리나라 주변 해역을 6개 구역으로 분리하여 전 지구 평균 대비 우리나라 미래해수면상승의 특징을 분석해보고자 한다.
제안 방법
해수면은 지역에 따라 비대칭으로 상승하기 때문에 6개 지역으로 분석지역을 상세화하였다. 동해, 서해, 남해로 구역을 나누고 각 구역별로 앞바다, 연안으로 나눠서 분석하였다(Fig. 1).
본 연구에서는 4종의 RCP의 21세기 말 TSLR 자료와 RCP8.5의 연별 TSLR 값을 분석에 사용하여 우리나라의 해수면 상승을 분석하였다. 해수면은 지역에 따라 비대칭으로 상승하기 때문에 6개 지역으로 분석지역을 상세화하였다.
IPCC AR5 (2013)에 따르면 21세기 말 전 지구 평균 해수면 상승의 30~55%가 열적 팽창에 영향을 받으며 15~35%가 빙하의 녹음에 영향을 받은 것으로 보고하고 있다. 본 절에서는 ICDC에서 제공하는 해수면 상승의 10가지 요소를 해양과정, 빙하과정, GIA 과정으로 분류하여 각 원인 별 전 지구 및 우리나라 해역 별 상승의 기여 정도를 분석하였다. 해양과정은 열적 팽창, 기압을 포함한 역학적 3요소를 포함하며 Greenland, Antarctic, Glaciers의 5가지 요소의 빙하관련 영향, GIA의 영향으로 나누어 분석하였다.
5의 연별 TSLR 값을 분석에 사용하여 우리나라의 해수면 상승을 분석하였다. 해수면은 지역에 따라 비대칭으로 상승하기 때문에 6개 지역으로 분석지역을 상세화하였다. 동해, 서해, 남해로 구역을 나누고 각 구역별로 앞바다, 연안으로 나눠서 분석하였다(Fig.
본 절에서는 ICDC에서 제공하는 해수면 상승의 10가지 요소를 해양과정, 빙하과정, GIA 과정으로 분류하여 각 원인 별 전 지구 및 우리나라 해역 별 상승의 기여 정도를 분석하였다. 해양과정은 열적 팽창, 기압을 포함한 역학적 3요소를 포함하며 Greenland, Antarctic, Glaciers의 5가지 요소의 빙하관련 영향, GIA의 영향으로 나누어 분석하였다. 전 지구 해수면 상승에 빙하관련, 해양과정, GIA의 영향은 RCP 4종(2.
대상 데이터
10가지 요소는 dynamic SSH(역학적 해수면고도), global thermosteric SSH anomaly(전 지구 열적 해수면고도 변화), inverse barometer effect(역기압효과)의 해양관련 3가지 요소, Greenland dynamic ice and surface mass balance(그린란드 빙하에 의한 역학적 지표면균형), Antarctic dynamic iceand surface mass balance, glaciers(남극 빙하에 의한 역학적 지표면균형)의 빙하관련 5가지 요소, 그리고 land water storage(육상 물), 빙하 감소에 따른 전지구적인 균형을 고려한 Glacial isostatic adjustment(빙하 지각균형 조정; GIA)로 구성되어 있다. ICDC에서는 21개 모델 앙상블 값을 제공하는데 21개 모델은 ACCESS1-0, ACCESS1-3, CCSM4, CNRM-CM5, CSIRO-Mk3-6-0, CanESM2, GFDL-CM3, GFDL-ESM2G, GFDL-ESM2M, HadGEM2-ES, IPSL-CM5A-LR, IPSL-CM5A-MR, MIROC-ESM, MIROC-ESM-CHEM, MIROC5, MPI-ESM-LR, MPI-ESM-MR, MRI-CGCM3, NorESM1-M, NorESM1-ME, inmcm4이다. 이 TSLR의 자세한 설명은 Church et al.
본 연구에서는 IPCC AR5의 미래 해수면 상승 전망연구에 사용된 Total Sea Level Rise (TSLR) 자료를 사용하였다. TSLR 자료는 독일 Integrated Climate Data Center (ICDC) 센터의 홈페이지(icdc.zmaw.de)에서 제공받았다. ICDC는 RCP 4종에 대한 1986~2005년 대비 2081~2100년의 평균 TSLR 자료와 시나리오 2종(RCP4.
, 2006; Yoon and Kim, 2012). 기존 연구와의 차이는 분석자료가 다르다는 점이 가장 큰데, 본 연구에서는 전지구적 규모와 지역규모를 비교하고자 모델자료를 사용하고 이와 유사한 해상도의 CSIRO 자료를 사용하였다. 향후 CSIRO와 국내 관측자료간의 차이에 대해서는 추가조사가 필요하다.
위성고도계는 전파가 돌아오는 속도를 이용하여 SLH를 계산하며 SLH는 지구 지오이드를 기준면으로 해수면까지의 높이로 정의한다. 본 연구에서 CSIRO가 제공하는 8종류의 SLH 중 기압계보정, 계절변동 제거, 빙하평형이 조절된 자료를 사용하였다.
본 연구에서는 IPCC AR5의 미래 해수면 상승 전망연구에 사용된 Total Sea Level Rise (TSLR) 자료를 사용하였다. TSLR 자료는 독일 Integrated Climate Data Center (ICDC) 센터의 홈페이지(icdc.
, 2014) 이는 대륙 동안에 위치한 우리나라 연안에서도 매우 중요하다. 우리나라 해역에서의 많은 관측 연구(Kang et al., 2005; Yoon and Kim 2012; Jung 2014)들이 있어왔는데 본연구에서는 전지구적 규모와의 비교를 위해 CMIP5 모델 자료와 이와 동일한 해상도의 전 지구 격자자료인 CSIRO를 사용하였다. 또한 독일 ICDC에서 제공하는 IPCC AR5에 사용된 CMIP5 앙상블 자료에서 미래 우리나라 해역의 해수면변화를 전망하였다.
미래 전망과 더불어 현재 해수면변화를 분석하기 위해 본 연구에서 사용된 모델자료와 유사한 수평해상도의 격자자료로 Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO)가 제공하는 Sea Level Height (SLH)를 사용하였다. 자료는www.cmar.csiro.au/sealevel/sl_data_cmar.html에서 제공한다. 이 SLH 자료는 TOPEX/Poseidon, Jason-1, OSTM/Jason-2의 위성고도계자료를 합성한 것으로 65S~65N, 180E~180W 영역에 대한 1993년 1월부터 2016년 5월까지의 월평균 1o × 1o 해상도를 가진다.
또한 독일 ICDC에서 제공하는 IPCC AR5에 사용된 CMIP5 앙상블 자료에서 미래 우리나라 해역의 해수면변화를 전망하였다. 현재 미래 해수면 상승전망에 대한 불확실성이 빙하, 해양순환을 다루는 모델링의 차이에 기인하므로 단일모델보다는 많은 모델의 앙상블 결과값에 기반한 분석이 신뢰도를 높일 수 있기에 앙상블 자료를 활용하였다.
이론/모형
미래 전망과 더불어 현재 해수면변화를 분석하기 위해 본 연구에서 사용된 모델자료와 유사한 수평해상도의 격자자료로 Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO)가 제공하는 Sea Level Height (SLH)를 사용하였다. 자료는www.
성능/효과
3 cm 상승할 것으로 전망된다(Table 1). RCP 4종 모두에서 태평양의 서쪽, 인도양, 남대서양이 해수면 상승이 크고 북극, 남극은 상승이 매우 작다. 이러한 수평적 분포는 RCP4종에서 동일하고 상승률 값은 RCP2.
5배 차이가 났다. RCP2.6 시나리오의 불확실성은 21~62 cm로 RCP2.6 시나리오에서 해수면이 가장 상승했을 때의 해수면은 RCP8.5의 평균해수면 상승보다 낮았다. 이는 시나리오에 따른 해수면 상승 정도의 차이를 짐작하게 한다.
5는 대부분의 지역에서 50 cm 이상 증가하고 특히 북서태평양 지역과 남인도양 해역에서는 70 cm 이상의 상승을 보였다. RCP2.6에서 나타나는 해수면 상승은 평균 41 cm 이하로 가장 낮으며 보퍼트 해역 및 북서대서양 일부 지역에서는 56cm 정도의 상승되는 것으로 전망되었다. RCP8.
0에서 서해안과 남해 앞바다의 차이가 4 cm로 가장 큰 차이를 보였다. 모든 시나리오에서 남해 앞바다의 미래 상승 전망값이 가장 높은것으로 나타났으며 RCP8.5의 경우는 전 지구 평균보다 약 4 cm 높게 전망된다. 해수면의 상승 전망값이 가장 적었던 지역은 서해안으로 분석되었다.
5에서는 전 지역에서 전 지구 평균보다 해수면 상승이 높고 다른 시나리오에서는 지역별로 21세기 말 해수면 상승값이 전 지구 평균값보다 낮거나 높다. 모든 시나리오에서 전지구보다 우리나라 주변 해역의 불확실성의 범위가 다소 크게 나타났다(Table 1). RCP8.
2). 우리나라 주변 해역은 본 연구 분석기간인 1993~2015년에 대해 2.53 mm yr-1(p = 0.009)로 전 지구 상승률에 비해 약간 낮고 특히 전 지구 평균과 달리 해수면 고도의 경년 변동이 크게 나타났다. 해역 별 상승 추이를 보면 서해 앞바다와 해안의 연평균 상승률은 각각 3.
3 mm yr-1로 나타났으며 지역적인 특성이 있는 것으로 나타났다. 이 연구는 적도 태평양 동쪽 지역에서 해수면이 빠르게 상승하는 것으로 나타났으며 영국과 스칸디나비아 반도에 비해 북아메리카 동부해안의 상승률이 높다는 결과를 보였다. 또한 태평양 서쪽 및 동부 인도양에서 해수면상승률이 최저인 것으로 나타났다.
전 지구 평균해수면 상승 전망과 비교해볼 때 우리나라 연안지역의 미래 해수면고도의 변화전망은 전 지구 평균과 절대값에서 수 cm 범위에서 차이를 보이고 RCP2.6에서 RCP8.5로 갈수록 지역 해수면상승 변화 전망이 더 커지고 불확실성 역시 커진다. 우리나라 연안해역에서 미래 전망의 불확실성은 약 40~60cm로 매우 크다(Fig.
해양과정은 열적 팽창, 기압을 포함한 역학적 3요소를 포함하며 Greenland, Antarctic, Glaciers의 5가지 요소의 빙하관련 영향, GIA의 영향으로 나누어 분석하였다. 전 지구 해수면 상승에 빙하관련, 해양과정, GIA의 영향은 RCP 4종(2.6, 4.5, 6.0, 8.5) 시나리오 대해 55~63%, 36~44%, 1% 미만으로 빙하관련 요소와 해양과정의 기여가 가장 크다. 이산화탄소의 배출이 증가하는 시나리오로 갈수록 해양효과가 해수면상승에 기여하는 비율이 증가하고 상대적으로 빙하관련 요소의 영향은 감소함을 알 수 있다.
후속연구
, 2006). AVISO 자료 역시 동해의 해수면이 감소했던 2005년과 2015년에 강한 쿠로시오해류를 관측하였으며 우리나라 서해, 동해, 남해 해수면고도의 연별 변동에 대해서는 이러한 해양순환에 대한 추가 연구가 필요하다. 또한 White et al.
(2015)의 21세기 중반까지 해수면 상승전망의 불확실성의 주요 원인이 내부변동성이나 RCP 시나리오보다도 모델간 편차에 기인한다는 결과에서도 확인된다. 따라서 앞서 언급된 관측에 기반한 현재 추이와 모델에 기반한 미래 추이에 대한 해역 별 차이는 이불확실성을 감안하여야 할 것으로 판단된다.
93mm yr-1의 상승추이였다. 모델과 관측결과의 차이에 대해서는 분석기간의 차이 외에도 해양순환 및 해양해빙 모델의 불확실성에 대한 추가 연구가 필요하다.
전 지구 평균 해수면변화와 우리나라 연안과의 차이는 6~7% 정도 해양과정의 영향이 좀더 중요하고 전 지구평균에서는 보이지 않던 GIA는 −5%를 넘는 영향을 나타내었다. 이에 전 지구 평균과 달리 지역 해수면 연구를 위해서는 원인 별 기여도에 대한 추가 연구 역시 필요함을 알 수 있다.
기존 연구와의 차이는 분석자료가 다르다는 점이 가장 큰데, 본 연구에서는 전지구적 규모와 지역규모를 비교하고자 모델자료를 사용하고 이와 유사한 해상도의 CSIRO 자료를 사용하였다. 향후 CSIRO와 국내 관측자료간의 차이에 대해서는 추가조사가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
TSLR을 산출하기 위한 10가지 요소는 무엇인가?
TSLR은 해양의 질량과 밀도 변화 등 총 10가지 요소를 고려하여 산출한다. 10가지 요소는 dynamic SSH(역학적 해수면고도), global thermosteric SSH anomaly(전 지구 열적 해수면고도 변화), inverse barometer effect(역기압효과)의 해양관련 3가지 요소, Greenland dynamic ice and surface mass balance(그린란드 빙하에 의한 역학적 지표면균형), Antarctic dynamic iceand surface mass balance, glaciers(남극 빙하에 의한 역학적 지표면균형)의 빙하관련 5가지 요소, 그리고 land water storage(육상 물), 빙하 감소에 따른 전지구적인 균형을 고려한 Glacial isostatic adjustment(빙하 지각균형 조정; GIA)로 구성되어 있다. ICDC에서는 21개 모델 앙상블 값을 제공하는데 21개 모델은 ACCESS1-0, ACCESS1-3, CCSM4, CNRM-CM5, CSIRO-Mk3-6-0, CanESM2, GFDL-CM3, GFDL-ESM2G, GFDL-ESM2M, HadGEM2-ES, IPSL-CM5A-LR, IPSL-CM5A-MR, MIROC-ESM, MIROC-ESM-CHEM, MIROC5, MPI-ESM-LR, MPI-ESM-MR, MRI-CGCM3, NorESM1-M, NorESM1-ME, inmcm4이다.
이산화탄소 배출량 증가는 어떤 문제를 불러왔는가?
산업혁명에 이후 인간의 인위적 활동에 의한 이산화탄소 배출량 증가는 전 지구 평균 기온상승의 원인이 되었을 뿐 아니라 해양온난화를 야기하였다. 대기보다 약 1,000배나 큰 열용량을 가지는 해양은 1960년대 이후 대기보다 약 20배나 많은 열량을 흡수하였다(Levitus et al.
IPCCAR5에 따르면 21세기 말 전세계 연안의 70% 지역이 전 지구 평균해수면 변화량의 20% 수준에서 차이를 보이며 변동한다고 하였는데, 해수면 상승의 차이가 생기는 이유는 무엇인가?
, 2013)에 따르면 21세기 말 전세계 연안의 70% 지역이 전 지구 평균해수면 변화량의 20% 수준에서 차이를 보이며 변동한다고 보고한다. 이러한 해수면 상승의 차이는 해양에서의 열적 팽창의 정도, 대기의 영향 정도, 빙하의 영향, GIA 등이 영향이 지역적으로 차이가 있기 때문이다(Slangen etal., 2014).
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