초록 ▼

해양순환과 해양의 탄소화학을 모사한 생지화학모델링을 통하여 한반도 주변해역을 포함한 북태평양의 탄소순환을 모사하고 대기 이산화탄소교환량의 변화를 파악하였다.
본 연구에 사용된 모형은 미국 NOAA/GFDL에서 개발된 해양순환모 형인 Modular Ocean Model Version 3과 OCMIP II에서 제시한 해양 탄소화학 과정을 따른다. 연구 도중 이 모형을 AIpha Workstation과 NEC 슈퍼컴퓨터에서 사용할 수 있도록 변형하였다 수명격자간격은 1도이고 연작방향으로는 23개의 층이 있다. 경계조건으로는 Re

해양순환과 해양의 탄소화학을 모사한 생지화학모델링을 통하여 한반도 주변해역을 포함한 북태평양의 탄소순환을 모사하고 대기 이산화탄소교환량의 변화를 파악하였다.
본 연구에 사용된 모형은 미국 NOAA/GFDL에서 개발된 해양순환모 형인 Modular Ocean Model Version 3과 OCMIP II에서 제시한 해양 탄소화학 과정을 따른다. 연구 도중 이 모형을 AIpha Workstation과 NEC 슈퍼컴퓨터에서 사용할 수 있도록 변형하였다 수명격자간격은 1도이고 연작방향으로는 23개의 층이 있다. 경계조건으로는 Reynolds 표층온도자료， Levitus 염분자료/ 그리고 ECMWF 바람에 기초한 OMIP 바람이 사용되었다. 개방경계에 의한 왜곡을 피하기 위해 모델영역은 전구로 하였다. 화학모형은 용해도펌프만 고려한 ABIOTIC 모형과 용해도펌프에 생물펌프를 추가한 BIOTIC 모델 두 가지로 나뉘어지며, 각각의 경우에 대하여 모델링을 수행하였다 이와 더불어 모텔의 성능 파악을 위한 CFC 모델링과 C14 모델링도 수행하였다.
모델 수행은 크게 세 단계로 구분하였다. 대기이산화탄소농도를 산업혁명 이전상태인 278 ppm으로 고정하고 해양순환과 탄소순환이 평형상태에 도달할 때 까지 약 3500년간 모델링을 수행하였다 이를 평형상태 모델링이라고 칭하고 이 때가 1765년에 해당된다. 이 후 산업혁명에 의한 대기이산화탄소농도 증가를 고려한 모델링을 수행하였다 기간은 1765년부터 1995년에 해당된다. 1995년 이후는 IPCC 이산화탄소증가 시나리오중 CIS9에 따라 이산화탄소농도를 증가시키며 모델령을 수행하였다 지구온난화에 의한 해양의 온도상승이 해양대기 이산화탄소교환량에 미치는 영향을 파악하기 위하여， 1995년부터 해양의 온도를 상송시키고 이에 따른 탄소교환량의 변화도 파악하였다.
해수면을 통하여 대기로부터 유입된 탄소가 얼마나 효과적으로 심층으로 전달되는 지를 결정하는 해양혼합층에 대한 보다 현실적이고 정확한 모수화는 해양에서의 탄소순환을 결정짓는 매우 중요한 요소이다- 따라서 본 연구에서는 해양혼합층의 3차원 난류구조를 매우 현실적으로 재현하는 고해상도의 해양혼합층 큰에디모사 (LES; large eddy simulation)의 결과와의 비교, 분석을 통하여, 기존의 본 연구자에 의해 개발된 해양혼합충모형을 검증, 개선하였다

Abstract ▼

Using biogeochemical modeling which incorporates ocean circulation and oceanic carbon chemistry, we have simulated carbon cycle in the north Pacific and investigated the effects of the increased atmospheric carbon concentration and the increase in the sea surface temperature on the water air-sea

Using biogeochemical modeling which incorporates ocean circulation and oceanic carbon chemistry, we have simulated carbon cycle in the north Pacific and investigated the effects of the increased atmospheric carbon concentration and the increase in the sea surface temperature on the water air-sea $CO_2$, exchange.
The model used in this study is based on the general ocean circulation model NOAA/GFDL Modular Ocean Model Version 3 and ocean carbon chemistry model proposed by OCMIP H. The model has been ported for Alpha Workstation and NEC super computers. The horizontal resolution is 1 degree and there are 23 levels in the vertical. For surface boundary conditions Reylonds sea surface temperature, Levitus sea surface salinity and OMIP wind stresses based on ECMWF wind data. The carbon model is divided into two categories. One is called ABIOTIC model in which only the solubility pump is considered and the other BIOTIC model in which the biological pump is added to the ABIOTIC model. In addition, to investigate the performance of the CFC and C14 modeling was performed.
There are three stages in the modeling. First preindustrial state was simulated while fixing the atmospheric $CO_2$ concentration to 278ppm. The models were integrated for about 3500 years to reach equilibria. During the second stage the atmospheric $CO_2$ concentration was increased according to the observational value to include the effect of the industrial revolution. During the third stage he atmospheric $CO_2$ concentration was increased according to IPCC scenario CIS9. To investigate the role of global warming, modeling was done with increased sea surface temperature.
The ocean mixed layer is one of the most important element in the prediction of carbon cycling in the ocean, as it determines how effectively the carbon introduced to the upper ocean though the sea surface can be transferred to the deep ocean. Therefore, in the present project, we have developed a new, improved ocean mixed layer model (OMLM) by improving the existing Noh model. For this purpose, we analyzed the data of the LES (large eddy simulation) of the ocean mixed layer, which is able to simulate the highly realistic three-dimensional turbulent structure of the ocean mixed layer.

목차 Contents

• 표 지 ...1
• 제출문 ...4
• 요약문 ...5
• SUMMARY ...12
• 목 차 ...19
• CONTENTS ...22
• 그림 목차 ...25
• List of Figyres ...38
• 표 목차 ...54
• List of Tables ...55
• 제1장 서론 ...57
• 제2장 국내외 기술개발현황 ...68
• 제1절 국외 기술개발 현황 ...68
• 제2절 국내기술 개발현황 및 국내외 과제와의 비교 ...70
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...73
• 제1절 모델 ...73
• 1. 해양순환모형 ...73
• 2. 해양화학(생지화학) 모형 ...85
• 3. 생지화학 모형 입력 자료 ...119
• 제2절 북태평양 순화모형 모사실험분석 ...124
• 제3절 모델 검증용 자료획득 ...142
• 1. 개요 ...142
• 2. WOCE 프로그램 관측자료 ...142
• 3. GLODAP 자료 ...144
• 4. Takahashi et al. (2002)의 이산화탄소 플럭스 자료 ...144
• 제4절 용존무기탄소 모델결과 분석 ...146
• 1. Abiotic 모델 결과 ...146
• 2. Biotic 모델 결과 ...162
• 3. 수층별 용존무기탄소 분포 ...171
• 제5절 총알칼리도 (Total Alkalinity) 모델결과 비교 분석 ...180
• 1. WOCE 관측정선 결과와 비교 분석 ...180
• 2. GLODAP 격자 결과(gridded data)와 비교분석 ...194
• 3. 종합 평가 ...205
• 제6절 인산염 모델결과 분석 ...207
• 1. Biotic 모델 결과 ...207
• 제7절 C-14 모델결과 분석 ...223
• 1. Abiotic 모델결과 ...223
• 제8절 이산화탄소 플럭스 (C02 Flux) 모델결과 비교분석 ...240
• 1. 서론 ...240
• 2. 모델 결과 분석 ...241
• 3. 다른 결과와 비교 분석 ...254
• 4. 우리나라 주변해역과 북서태평양 사이에서 용존무기탄소 교환량 ...262
• 제9절 염화볼화탄소 모델링 ...270
• 1. 관측 단면 및 모형 자료 ...270
• 2. 관측 단면과의 비교 ...272
• 3. CFC11 표층 농도 및 표층 속 수평 분포 ...276
• 4. CFCll 연직 누적값과 누적 교환속 ...280
• 5. 평균 투과 깊이 ...285
• 6. CFCll과 CFC12의 비율을 이용한 수괴의 나이 계산 ...288
• 제10절 지구온난화와 대가 이산화탄소농도 증가에 따른 탄소순화구조 변화 ...292
• 1. 서론 ...292
• 2. 해류변화와 DIC 수송량변화 ...293
• 3. 해양-대기 이산화탄소 교환량 변화 ...296
• 제11절 연직대류에 의한 역학적 펌프의 역할과 수평해상도 (수평해상도변화에 따른 화학적추적자 분포의 변화) ...307
• 1. 서론 ...307
• 2. 모형 및 실험 ...308
• 3. 결과 및 토의 ...310
• 제12절 해양흔합층 모형 구축 ...318
• 1. 해양혼합층 모형...318
• 2. 새로운 OMLM의 OGCM에 의 적용 ...345
• 3. 해양혼합층내 생지화학과정 연구 및 모수화 ...360
• 제13절 홈페이지 구축 ...381
• 1. 메뉴구성 ...381
• 2. 웹 서버 구성 ...382
• 3. 게시판/자료실 운영 ...384
• 4. 흥페이지 화면구성 ...385
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ...387
• 제1절 연구개발 목표 달성도 ...387
• 제2절 대외기여도 ...396
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...397
• 제6장 참고문현 ...401