초록 ▼

Ⅳ. 연구 내용 및 결과
이 사업의 주 목적은 국가 기후변화 대응 정책을 지원하기 위한 기반자료로서 전지구 및 한반도 기후변화 시나리오를 산출하고 미래 기후 전망을 평가하며 탄소 배출과 흡수량의 정보를 산출함과 더불어 기후변화 예측 기술을 개발하고 향상시키는데 있다.
이를 위하여 당해연도에 기후변화 시나리오 산출 및 분석에서는, 국가 기후변화 대응 정책을 지원하기 위한 기반자료로서 기후변화 시나리오를 산출하고 시나리오 및 관측 자료를 이용하여 미래 기후변화 전망 및 원인 분석을 수행하였다.
기후모델 HadGEM2-A

Ⅳ. 연구 내용 및 결과
이 사업의 주 목적은 국가 기후변화 대응 정책을 지원하기 위한 기반자료로서 전지구 및 한반도 기후변화 시나리오를 산출하고 미래 기후 전망을 평가하며 탄소 배출과 흡수량의 정보를 산출함과 더불어 기후변화 예측 기술을 개발하고 향상시키는데 있다.
이를 위하여 당해연도에 기후변화 시나리오 산출 및 분석에서는, 국가 기후변화 대응 정책을 지원하기 위한 기반자료로서 기후변화 시나리오를 산출하고 시나리오 및 관측 자료를 이용하여 미래 기후변화 전망 및 원인 분석을 수행하였다.
기후모델 HadGEM2-AO를 이용하여 온실가스, 에어로졸, 자연강제력, 지면사용량변화 등의 모든 강제력을 2010년 현재 기후값으로 고정한 현재수준 기후강제력 실험(COMMIT)을 수행하고 분석한 결과, 초기 10년 동안에는 기온이 급격하게 증가하지만, 점차 완만하게 균형을 이루면서 20세기 말까지 약 0.6°C의 추가 온도 상승이 나타났다. 전지구 강수의 연 변화 경향은 현재기후 대비 약 1.6%의 잠재적 증 가할 것으로 전망 되었다. 이와 같이 전지구적으로 추가 방출되는 온실가스가 없이대기 중 CO₂ 농도가 안정화 된다고 하더라도, 해양의 열용량에 의한 관성효과로 인
해 잠재적인 기온상승은 피할 수가 없다.에어로졸의 직‧간접적인 효과가 동아시아 지역의 기후변화에 미치는 영향을 이해하기 위하여, 기후모델 HadGEM2-AO를 이용하여 약 150년(1860∼2005) 단일 강 제력 적분 실험을 수행하였다. 이로부터 20세기 중반 이후로 동아시아 지역에서 총에어로졸 광학두께가 크게 증가하였는데, 겨울철(DJF)에 비해 여름철(JJA)에 더 큰
값을 보였다. 특히, 자연적인 에어로졸에 비해 인위적인 에어로졸 (주로 황산염 에어로졸)에 의한 에어로졸 광학두께 증가가 더 뚜렷하게 나타났다. 이러한 동아시아 지역에서 여름철(JJA) 에어로졸 증가에 따른 구름입자 유효반경의 감소는 구름 알베도를 증가시키고, 또한 강수효율을 떨어트려 구름의 수명이 늘어남에 따라 결과적으로 하층운이 증가, 구름광학두께가 두꺼워지는 것으로 나타났다. 특히 20세기 후반 여름철(JJA) 동안 남중국 및 남중국해 부근에서 강수가 증가하는 반면, 북중국 및 한반도-일본 일부 지역에서 강수가 감소한 것으로 나타났다. 이는 동아시아 지역의 에어로졸 증가에 의한 남동중국의 기온 감소가 대륙과 해양의 열적 차이를 완화시켜 해양으로부터 수증기 유입이 약화되면서 나타나는 현상으로 판단된다. 에어로졸 강제력에 의한 강수 감소가 뚜렷하게 나타나는 지역에서 몬순 시스템의 주요 특성 변화를 살펴본 결과, 몬순 영역은 확장됨에도 불구하고 총강수량이 더 큰 비율로 감소함에 따라 몬순 강수강도가 약화되는 특징을 보였다.
HadGEM2-AO를 이용하여 1860년의 농도로 고정한 400년 제어적분값을 모델초기값으로 하여 산출된 시나리오로부터, 현재 (1971∼2000년; 30년간) 대비 미래 21세기말 (2071∼2100년:30년간) 수문 변화를 강수, 증발량, 유출량, 하천 담수량 등을 통해 전망하였다. 강수량은 21세기 말 모든 RCP 시나리오에서 약 1.7∼4.3% 증가가 전망되고, 증발량은 식생 증발량의 증가에도 불구하고 토양 증발량의 감소로 인해 RCP6.0과 RCP8.5에서 각각 -0.5, -3.5% 정도 감소할 것으로 나타났다. 유출량과 그에 따른 하천 담수량은 각각 4.4∼17.6% 및 3.1∼16.6% 증가하는 경향을 보였다. 이로부터 지표 토양수분은 전반적으로 미래 감소할 것으로 전망된다. 단지 RCP4.5에서 -0.3%로 현재기후와 큰 차이를 보이지 않을 뿐, 나머지 시나리오에서는 약 -2.3∼-8.0%까지 감소할 것으로 나타남으로써 미래 지표 건조화가 가속화 될것으로 예상된다.
CMIP5 참여 모델 자료를 확보하여 현재기후 모의 성능 및 21세기말 (2071-2100) 앙상블 평균 연직기온, 대류권계면 높이, 대기순환, 쾨펜의 기후구, 적설면적, 해수면 온도, 동아시아 몬순, 태풍의 변화전망을 분석하였다.
CMIP5 모델 중, 연직 기온 분포에 대해서 CSIRO-Mk3.6.0모델이 성층권 영역에서 큰 편차를 보인 것을 제외하고 전반적으로 현재 기후 모의 성능이 우수하였으며, RCP 4종에 대해서 21세기말에 20세기말대비 850hPa에서는 1.2∼3.8℃, 300hPa에서는 1.8∼5.5℃ 상승 전망되어, 대류권 하부보다 상부로 갈수록 기온 상승폭이 커질 것으로 예상된다. 또한 현재대비 미래기후의 대류권계면 높이 변화는 양 극지방에서 상승이 두드러지게 나타났으며, 고농도 시나리오로 갈수록 상승폭이 크게 나타나, RCP 8.5의 경우에 21세기말에 전지구 평균 15.8 hPa 정도 대류권계면이 높아질 것으로 전망되었다.
한편 21세기말 양반구 겨울철 해들리 셀의 평균 강도는 약화, 해들리 셀 상층의 극 방향 흐름은 상층으로 강화될 것으로 전망되었으며, 극향 이동할 것으로 나타났다. 워커 순환의 경우, 강도가 약화되고 워커 순환의 주요 상승기류 지점이 동쪽으로 이동할 것으로 전망되었다. 저위도 대기 순환의 변화와 함께 강수량도 일관된 변화 경향을 보이는데, 워커 순환의 상승기류 (하강기류)가 약화되는 인도-태평양 warm-pool (적도 동중앙 태평양) 지역에서는 강수량이 감소 (증가)할 것으로 나타났다. 또한, 북반구 겨울철 (DJF) 해들리 셀의 상승기류 약화가 나타나는 남태평양수렴대 (SPCZ) 지역과 양반구 겨울철 해들리 셀의 하강기류 강화가 나타나는 아열대 지역에서 강수량이 감소될 것으로 전망되었다.
16개 CMIP5 기후모델의 앙상블 평균 쾨펜의 기후구 변화를 살펴본 결과, 미래에 한대성 기후인 E 기후는 감소하지만 나머지 B, A, C, D기후는 증가할 것으로 전망되었다. 적설면적의 변화에서는 유럽, 아시아의 타림분지와 티벳, 북아메리카의 알래스카 및 로키산맥 지역에서는 적설량이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 유라시아 지역은 모든 계절에서 적설면적이 감소되며 티벳고원은 5월에서 11월까지 적설면적이 현저하게 감소할 것으로 전망되었다.
10개 CMIP5 앙상블 평균 미래 해수면 온도 변화 분석으로부터, 특히 아시아와 북미 대륙의 동안에서 상대적으로 크게 증가가 전망되며, 우리나라 주변 해역은 온실가스 시나리오에 따라 2.3℃ (RCP 4.5) ∼ 3.6℃(RCP 8.5) 증가가 전망된다.
CMIP5 참여 모델들의 잠재 발생지수를 산출하여 미래 변화에 영향을 미친 변수들을 조사하였을 때, 지수의 증가에 가장 크게 기여한 변수는 잠재 강도와 상대습도로 평가되었다. 또한 time-slice 결과를 가지고 와동을 직접 계산하여 태풍 트랙을 계산한 결과 미래 북서태평양에서의 태풍이 감소하면서 중태평양 쪽으로 편향되는 것으로 전망되었는데 이는 워커 순환의 약화와 연관되었다.
한편, 전지구 기후변화 시나리오인 HadGEM2-AO와 관측 해수면온도 및 해빙자료인 Reynolds SST를 기반으로 하고, 지역기후모델인 HadGEM3-RA을 이용하여 50km 해상도의 동아시아 지역에 대한 과거기후 모의실험(1979∼2005)과 RCP 4.5와 8.5 강제력에 따른 미래 기후 변화 시나리오(2071∼2100)를 산출하고 동아시아 여름 몬순 모의 성능을 분석하였다, 그 결과, 관측에 비하여 동아시아 여름 몬순의 강수대를 북상시키는데 기여하는 남서기류가 약하게 모의되어, 중국 남부에서부터 북상하는 강수대가 우리나라까지 올라오지 못하고 우리나라 여름철 강수에서 건조편차가 나타났다. 동아시아 여름 몬순의 미래 변화 전망으로부터, RCP4.5와 RCP8.5 시나리오 모두 21세기말 강수량 증가를 전망하고 있으며, 증가율은 RCP8.5 시나리오가 더 크게 전망된다. 이러한 강수 증가는 21세기말 육지의 기온 상승이 크게 나타나면서 이 온도경도로 인해 남중국해와 남해에 걸쳐 육지와의 기압경도가 뚜렷하고, 이로부터 중국 남부부터 우리나라를 걸쳐 중국북부까지 발생하는 남서기류 강화와 관련된다. 또한 연평균 기온은 현재에 비해 21세기 말에 RCP4.5 시나리오에 의해서 약 2.6℃, RCP8.5 에서는 약 4.0℃ 상승이 나타났다. 그리고 강수는 RCP4.5시나리오에서는 21세기 말에 약 9.2%, RCP8.5 에서는 약9.5% 증가될 것으로 전망되어 전지구강수보다 약 1.5배정도 더 증가할 것으로 전망된다.
2장에서는 앞에서와 같이 전지구 및 동아시아 지역에 대한 기후변화를 산출하고 분석했을뿐만 아니라 우리나라 기후변화를 분석하고 미래 전망을 평가하였다. 먼저기후변화의 영향을 평가하기 위해 널리 이용되고 있는 기후 지표인 냉방도일과 난방도 일의 현실적인 기준온도를 설정을 위한 분석 결과, 도시 지역에서는 전력소비량이 일반적으로 기온과 V자형 관계를 보이는 반면에 비도시 지역에서는 두 변수 간에 기울어진 L자형 관계를 보였다. 이는 기온변화에 대한 전력수요량의 민감도가 도시의 규모에 영향을 받는다는 것을 보여준다. 부분선형회귀분석 결과, 우리나라의 지역별 기준온도는 14.7～19.4℃의 범위를 보였다. 또한 자료의 평균에서 뿐만 아니라 모든 분위에서의 변화 경향을 분석하는 데 사용되는 분위회귀분석 방법을 이용한 결과, 우리 나라의 지역별 극한기온은 공간과 분위에 따라서 다양한 변화 추세를 보였다.
또한 시베리아 고기압은 우리나라 기온의 평균값들, 즉 겨울 평균 최고기온 및겨울 평균 최저기온과 유의한 관련성을 보였고 겨울의 계절 극값인 겨울철 최고(최저) 기온의 최고값 또는 최저값에서는 관련성이 약하게 나타났다. 북극진동의 경우, 겨울 평균 최고기온 및 겨울 평균 최저기온과는 관련성이 존재하였으나 이는 북극진동의 변동성이 시베리아 고기압 지수의 변동성과 포함관계를 가지므로 나타난 관련성으로 분석되어 유의한 관련성으로 보기 어려웠던 반면, 겨울의 계절 극값인 겨울철 최고(최저) 기온의 최고값 또는 최저값에서는 유의미한 관련성이 나타났다.
한영 공동 기후예측시스템 구축과 관련하여, 본 연구에서는 해상도와 물리과정이 개선된 GloSea5를 구축하였으며 전구 및 동아시아 지역 주요 기후변동인자에 대한 계절예측모델자료의 분석기법을 고도화하여 GloSea4 및 GloSea5 계절예측시스템의 hindcast 자료를 사용한 예측성 평가를 실시하였다. 또한, GloSea5의 하천모듈에서 생산되는 하천유출량 등 수문변수에 대한 자료 생산을 시험적으로 추진하였으며 그 외영국기상청의 10년 규모 예측시스템의 결과를 활용한 다년 예측가능성을 진단하였다.
• GloSea5는 2013년 1월부터 영국기상청에서 현업 운영되는 시스템으로서 GloSea4와 다른 점은 (1) 일별 예측 초기장 사용, (2) 대기모델의 물리 모수화 개선 및 해양/해빙 초기화 기법 개선, (3) 대기 및 해양/해빙 모델의 수평해상도 증가이며, 본 시스템은 기상청 슈퍼컴 3호기에 장착, 최적화를 거친 후 현재 기상청 현업 지원을 위해 제공되었다.
• GloSea4 및 GloSea5의 진단을 위한 진단시스템이 개선되었다. 본 진단시스템은 월별, 계절 평균장에 대한 기초 분석과 함께 동아시아 지역 기후에 영향을 미치는 주요한 기후 모드들의 예측성을 진단한다. 그 결과, GloSea4는주요 기후 모드들(Madden-Julian Oscillaion, MJO; Arctic Oscillation, AO; East Asian Winter Monsoon, EAWM; Tropical Cyclone, TC 등)에 대하여 전반적으로 타당한 예측 성능을 보이고 있으나 서태평양 지역의 대류활동과 관련하여 낮은 MJO 예측성을 갖는 등 여타의 기후모델들이 가지고 있는 계통적 오차는 극복하지 못한 것으로 판단되었다. 한편, 해상도 및 물리과정들이 개선된 GloSea5는 GloSea4에 비해 적도 해수면온도 및 하층 바람장을 관측과 보다 유사하게 모의함으로서 전반적인 계절 평균장 오차를 개선하였으며, 또한 이와 연관되어 동아시아 여름몬순지수, 태풍활동지수 등 주요 기후모드에 대한 예측성을 GloSea4에 비해 향상시켰다. 그러나 GloSea5가 모의하는 MJO는 GloSea4와 비교 시 약 20일 정도의 예측성을 가지고 있는 것으로 나타나 큰개선 효과는 보이지 않았다.
• GloSea5의 여름-가을철 기간(6-10월)에 대한 과거기후모의자료를 활용하여 하천모듈을 통해 생산되는 동아시아 주요 유역 유출량의 변동성을 분석하였다. 먼저 물순환에 가장 중요한 역할을 하는 강수에 대해, 숙련도(Skill Score)를 비롯한 기본 통계를 이용하여 평가하였고, 그 후 동아시아 주요 4대 강(황하강,양쯔강, 한강 및 낙동강)에 대한 여름철 월별 예측성을 관측과 비교/분석하였다. 강수는, MSSS(Mean Squared Skill Score)를 기준으로 한 예측성 평가에서 만주지역과 화중지역 일부, 오호츠크해 내륙지역에서 높게 나타났으며,HSS(Heidke Skill Score)를 근거로 한 강수의 예측 적중률 측면에서 또한 이들 지역에서 유의한 시그널이 나타났다. 한편 주요 4대 강 유역의 유출량을 관측과 비교한 결과, GloSea5가 GloSea4에 비해 각 유역별 유출량 값 및 월변동성 패턴을 관측과 보다 유사하게 모의하였다.
• 영국기상청의 10년 예측시스템인 HadGEM3-DePreSys의 모의 결과 및 CMIP5 참여 모델 결과를 사용한 다년 예측성 분석에서는 동아시아의 기후 예측성이 대부분의 모형에서 매우 낮게 나왔으나, 동아시아 여름 기후에 영향을 주는 북서태평양과 인도양 인근의 상/하층 순환은 일부 모형에서 예측성이 존재하는 것으로 평가되었다. 특히 HadGEM3-DePreSys는 열대서태평양의 순환장등에 대한 예측성이 다른 모형보다 우수하게 평가되었으며 이러한 예측성은 해수면온도, 지표대기온도, 해면기압에 대해 lead time이 16-18개월, 19-21개월인 2년 뒤 봄철 (MAM)과 여름철 (JJA)까지 통계적으로 유의한 것으로 진단되었다.
지구시스템모델 개발 연구에서는 육상 및 해양 탄소순환과정을 이용하여 전지구 해양산성화와 식생변화 전망 연구를 수행하고 대기해양해빙 결합과정 개선과 에어러솔과정 연구를 추진하였다. .
• 해양탄소과정을 활용한 장기적분에 따르면 대기 중 이산화탄소 농도변화에 따라서 해양에서 흡수하는 이산화탄소양은 20세기말 1.9GtC에서 21세기 말 4.47GtC로 RCP8.5에서 전망하였다. 해양으로 흡수된 이산화탄소는 해양탄소순환과 생태계에 영향을 미치는데 해수면 pH를 낮추고, 생지화학변화를 일으킨다. RCP 8.5,4.5, 2.6에서 21세기말 전구 평균 pH가 20세기말에 비해 0.3, 0.18, 0.01 감소를 전망한다. 더불어 산호조류와 관련된 아라고나이트 포화도 감소로도 이어진다.
• RCP 3종에 따른 육상탄소과정의 장기적분결과에 따르면 21세기말 전 지구 기온과 강수 증가가 전망되면서 식생의 면적 증가와 더불어 나지의 면적감소가 모의되었다. 특히 C3 초지, 관목 면적변화가 주요하였고 식물 생산량(GPP,NPP),호흡량(NEE) 증가가 RCP8.5/4.5에서 전망되었다. RCP8.5/4.5/2.6에서 GPP는 60%, 27%, 14%, NPP는 59%, 26%, 15% 증가하고 NEE는 RCP8.5/4.5만89%,11%의 흡수증가하여 온난화에 따른 식생면적 증가가 식생 생산성과 연관되어 CO₂흡수작용을 강화하는 것으로 분석되었다.
• 대기해양해빙 결합과정의 열적 균형을 향상시기키 위해 대기모델의 상하부 해빙녹음열을 해빙 온도 계산에 넣어 해빙 열역학 과정을 개선하였다. 또한, 다년생해빙을 고려하도록 해빙 나이를 예단변수로 해빙모델에 추가하고, 다년생 해빙을 알베도 계산에 고려하도록 하였다. 이러한 개선은 해빙층 온도의 보다 현실적인 모의에 기여하며, 여름철 북극해 해빙의 과도한 녹음 문제를 향상하였다. 또한 대기 단파복사의 할당 모수 민감도 실험에서는 근적외선과 가시광선의 할당 모수 조절을 통해 결합모델 장기적분 안정화 작업을 하였다.
• CMIP5 10개 모델 앙상블자료를 이용하여 에어러솔 모델링 현황과 전망을 파악하여 모델 개선 기반연구를 하였다. RCP 4종에 따르면 전 지구 연간 배출량은 20세기말 0.25∼1.36, 21세기말 0.23∼1.30(gkm^-2mon^-1)로 모델간 편차가 매우 크고 증감경향은 불확실하다. 북동아시아의 연간/봄철 배출량은 20세기말 0.50∼1.92/1.18∼5.88(gkm^-2mon^-1), 21세기말 0.50∼3.76/0.66∼5.99(gkm^-2mon^-1)로 모델간 편차가 크고, 대체로 감소를 모의하고 있다. 일부 모델에서 먼지 배출량은 나지 비율 변화로 설명할 수 있으나, 추가 연구가 필요하다. 또한 HadGEM2에서 지표조건에 C4 초지조건을 추가하여 아시아, 남아프리카, 북미 일부에서 먼지 방출 증가를 실험하였고 이로 인한 대기 복사강제력의 직접효과와 지역 기후영향은 추가조사가 필요하다.
지구 온난화의 주요 원인으로 간주되는 가장 중요한 온실가스인 CO₂는 대기 중에 꾸준히 증가하고 있다. 대기 중에 배출된 CO₂ 의 절반 정도는 육지와 바다의 다양한 과정에 의해 흡수되는데, 이러한 탄소 흡수원의 공간과 시간적 변동성은 잘 알려져 있지 않다. 따라서 이들을 간접적으로 추정할 필요가 있다. CO₂ 플럭스를 추정하기 위한 하나의 일반적인 방법은 역분석이다. 역분석(탄소추적시스템)은 대기수송과 관측에 최적으로 일치하는 대기와 여러 탄소저장소(대기, 해양, 육상생물권, 화석연료 등) 간의 CO₂ 플럭스를 산출할 수 있는 통합 체계이다.
탄소 추적시스템에 의해 모의된 자료는 대기 중 CO₂ 농도를 각 관측 지점별로 비교할 때 유사하게 나타났다. 북반구에 비해 남반구 관측지점에서 값의 차이가 더 적은데, 이는 남반구 관측소의 경우 주로 해상에 위치하고 있어서 주변의 영향에 따른 변화가 크지 않기 때문이다. 북반구에서 값의 차이는 관측지점마다 다르게 나타나는데, 도시 및 식생 밀집지역에 가까운 관측소일수록 관측과의 차이가 벌어지는 것을 알 수 있었다. 우리나라 영역에서 탄소추적시스템의 육상생물권에 의한 흡수량과 화석연료, 산불에 의한 배출량은 관측값과 유사하게 나타났다.
2000∼2011년 동안 탄소추적시스템에서 모의된 대기 중 CO₂ 농도는 꾸준히 증가했다. 전 지구적으로 대기 중 CO₂ 농도의 증가율도 전반적으로 증가하는 추세이다. 대기 중 CO₂ 농도 증가율은 인간 활동에 의한 탄소 배출과 육지와 해양에 의한 CO₂ 흡수 또는 배출량의 역학적 균형을 반영한다. 분석기간 동안 화석연료에 의한 배출량은 해마다 증가하였다. 하지만 대기 중 CO₂ 농도 증가율은 화석연료에 의한 배출량의 증가만큼 크게 증가하지 않고 경년변동을 보였다. 대기 중 CO₂ 농도 증가율의 경년 변동은 육상생물권과 해양에 의한 흡수량의 변동 때문이었다. 특히 대기와 육상생물권에 의한 CO₂ 농도 증가율은 상관관계가 0.73 정도로 높게 나타났다. 육상생태플럭스의 경우 온도가 증가함에 따라 흡수는 감소하는 경향을 보이고 강수가 증가하면 흡수가 증가하는 경향을 보였다. 그러므로 기후/기상 조건이 지표에서의 육상생물권의 자연적인 탄소 흡수/배출량을 결정하고 이것에 의해 이산화탄소 농도 증가율의 변화에까지 영향을 주는 것을 알 수 있었다.
화석연료에 의한 이산화탄소 배출량의 증가에 따른 대기 중의 이산화탄소 농도증가는 기온의 증가에 영향을 준다. 2001∼2011년 동안 각 국가별로 이산화탄소의 배출량을 살펴보면, 대부분의 국가들은 순(net)플럭스(화석연료, 산불, 생물권의 총합)가 배출, 바꿔 말해 이산화탄소 배출했다. 러시아와 캐나다에서 순(net)플럭스는 이산화탄소를 흡수하는 결과를 보였다. 이들 국가에서는 생물권 흡수가 화석연료와 산불에 의한 배출량보다 더 크다. 분석기간 동안 전 지구적으로 화석연료 연소에 의해 대기 중에 배출된 이산화탄소는 연간 8.31 PgC이었다. 산불에 의한 배출량은 화석연료와 산불에 의한 총 배출량의 19%를 차지했다. 화석연료와 산불에 의해 대기 중으로 배출된 이산화탄소는 모두가 대기 중에 남아있는 것은 아니었다. 이 배출량은 해양에 28%, 육지에 30% 정도 흡수되고, 대기 중에 42%가 축적됐다. 대기중의 축적된 양은 생물권과 해양 흡수량을 제외한 총 배출량의 합으로 계산된다.
기후 변화를 저감하기 위해서는 대기 중 이산화탄소 농도의 안정화가 필요하다. 이것은 전 세계 이산화탄소 배출량의 상당한 절감을 통해서만 이뤄질 수 있다. 따라서 정확하고 신뢰성 있고 독립적인 시스템(탄소추적시스템)은 대기 중 이산화탄소 배출량 감축 활동의 효과를 감시하고 평가하는데 필요하다.
탄소추적시스템은 지역 탄소 플럭스 추정의 불확실성을 감소시키고, 플럭스의 시간적-공간적 해상도를 향상시키기 위해 위성과 지상기반 관측 데이터의 조합을 적용할 계획을 가지고 있다. 특히, GOSAT(온실가스 관측위성)의 원격 탐사 이산화탄소 자료를 최대한 활용하여 이용 가능한 이산화탄소 관측의 공간적 분포를 증가시킬 수 있기 때문이다. 푸리에 변환 적외선 분광법(FTS)은 온실가스의 연직분포를 제공할 것이다. 탄소추적시스템 결과 값과 위성 관측값은 지상 기반 FTS, 항공기와 타워측정에 의한 플라스크의 공기 샘플링 관측에서 검증되어야 한다. 검증은 탄소추적시스템과 위성의 불확실성을 정량화 할 수 있고, 탄소추적시스템 과정과 위성데이터의 관측 알고리즘의 개선을 위한 정보를 제공해준다. 또한, 최소 수준의 불확실성을 얻기 위해 개선된 모델링이 필요하다.
탄소추적시스템의 정확성을 높이기 위해서는 관측 자료가 필수적으로 요구되며, 이를 위해 온실가스 위성 활용기술 개발이 함께 수행되고 있다. 먼저 위성 온실가스의 지상 검증 기반 구축을 위하여 2012년 지상 고분해 태양흡수광간섭계(FTS)와 항공관측용 온실가스연속측정기(CRDS)를 도입되었다. 이를 기반으로 2013년도에는 FTS 이산화탄소 산출 알고리즘 구축하고 지상‧항공관측 자료와 비교 검증을 수행하고자 한다. 또한 동아시아 영역에 대한 다양한 위성들의 온실가스 비교 및 전구 영역에 대한 GOSAT 위성과 탄소추적시스템의 이산화탄소 농도 비교를 통해 위성 온실가스의 특성을 파악하고자 한다.
이러한 연구결과들은 국가 기후변화 대응 정책 수립 및 국제 기후변화 대응에 기여할 것으로 전망된다. 또한 수요자 중심 기후전망 서비스 지원으로 기상정보 활용 극대화할 수 있고, 우리나라 고유 지구시스템 모델을 이용하여 IPCC 6차 평가보고서 작성에 기여함으로서 국제적 위상을 제고하며, 온실가스 배출량에 대한 우리나라 고유 검증시스템을 확보함으로써, 전 세계 탄소 감축 정책에 대한 독립적 감시 및 외국의 기술의존도를 탈피하여 국가 간 협상능력을 지원할 수 있을 것이다.

Abstract ▼

Ⅳ. Research Contents and Results
The main purposes of this project are to produce the global and regional climate change scenarios and to access the future climate change and the information of global carbon emission and absorption as the essential data to support the coping with climate change,

Ⅳ. Research Contents and Results
The main purposes of this project are to produce the global and regional climate change scenarios and to access the future climate change and the information of global carbon emission and absorption as the essential data to support the coping with climate change, and development and enhancement of techniques for climate change prediction.
To achieve this goal, climate change scenarios were developmented using HadGEM2-AO and assessment of future climate change projection and its cause are analysed. using CMIP5 multi-model ensemble and observation data in this year in chapter 2. The main results of this study are follows.
We investigate the 'unavoidable' warming that corresponds to the present day composition of atmosphere (CO₂ concentration ∼389 ppm on 2010 year). For this purpose, the commitment experiment fixed present level of forcing (greenhouse gases, aerosols, natural forcing, land use changes) was simulated using a global coupled climate model, HadGEM2-AO. Rapid changes in global temperature during the first 10 years, then the additional warming would be about 0.6°C at equilibrium. Annual precipitation has also increased about 1.6% above the present day. Although the concentrations of greenhouse gases and aerosols at present-day are fixed after a period of change, the climate system will continue to warm due to the thermal inertia of the oceans.
For the purpose of understanding of direct and indirect effects of aerosol on East Asian climate change, the long-term climate responses to forcing by 1860-2005 changes in aerosols and greenhouse gases are investigated using a global coupled climate model, HadGEM2-AO. Total AOD has increased greatly since the mid-20th century over East Asia, especially during summer monsoon seasons. The major contributions to total AOD over East Asia region are from anthropogenic aerosols (primarily, sulphate aerosol). In East Asia, an increase in JJA mean aerosols leads to a decrease in cloud droplet effective radius, thereby increasing in cloud albedo. The reduction in cloud droplet size also tends to lower the precipitation efficiency and extend cloud lifetime, thereby increasing low-level cloud and extending cloud thickness. During summer monsoon season, the precipitation increased over southern China and parts of the South China Sea and decreased over northern China and parts of Japan and the Korean Peninsula in the late 20th century. We suggest that a decrease in the thermal contrast between land and ocean due to a decrease in temperature over south-eastern China where aerosols are increased induce the decrease of precipitation over East Asia, transporting less moisture from the adjacent ocean. An decrease in monsoon precipitation intensity is found over the regions where the precipitation is decreased in response to aerosol forcing since the decrease in monsoon total precipitation is greater than the fractional increase in monsoon area.
This study investigates the projections of water cycle, budget and river discharge over land in the world at the end of twenty-first century simulated by atmosphere-ocean climate model of Hadley Centre (HadGEM2-AO) and total runoff integrating pathways (TRIP) based on the RCP scenario. At the end of the twenty-first century, annual mean precipitation may decrease in heavy rainfall region, such as northern part of South America, central Africa and eastern of North America, but for increase over the Tropical Western Pacific and East Asian region. Also it can generally increase in high latitudes inland of the Northern Hemisphere. Spatial patterns of annual evaporation and runoff are similar to that of precipitation. River discharge tends to increase over all continents except for South America including Amazon Basin, due to increased runoff. Overall, HadGEM2-AO prospects that water budget for the future will globally have negative signal (-8.0 ∼ -0.3 % of change rate) in all RCP scenarios indicating drier phase than the present climate over land.
We investigate the possible changes in vertical structure of temperature, height of tropopause, atmospheric circulation, Koppen climate classification, snow amount, sea surface temperature, East Asian Monsoon, and typhoon in response to global warming with the results of the CMIP5 ensemble mean. For this purpose, two 30-yr periods for the historical run (1971-2000) and the future (2071-2100) climate simulations based on the RCP 2.6, 4.5, and 8.5 are compared.
We present the future changes in vertical distribution of temperature and tropopause height using 14 CMIP5 models. The change in 850 hPa temperature from multi-model ensemble mean showed increasing temperature with amplified warming in the Northern Hemisphere high latitudes. Upper troposphere warming reached a maximum in the tropics at the 300 hPa. However, the cooling in the tropics at the 50 hPa level (Changes are given for the period 2071-2100 relative to 1971-2000). We present an analysis of tropopause height for the 14 CMIP5 models. The tropopause height was raised from multi-model ensemble mean in the tropics. Also, tropopause heights changes were higher in the polar region.
Model-based projection shows a weakening of the mean intensity of the Hadley cell, an upward shift of cell, and poleward shift of the Hadley circulation for the winter cell in both hemispheres at the end of the 21st century. A weakening of the Walker circulation, and eastward shift of convection is also projected. The changes in the low-latitude atmospheric circulation are associated with the changes in precipitation. A weakening of the Walker circulation is accompanied with decrease (increase) in precipitation over the Indo-Pacific warm pool region (the equatorial central and east Pacific). In addition, model simulation shows a decrease in precipitation over subtropical regions (South Pacific Convergence Zone; SPCZ) where the descending (ascending) branch of the winter Hadley cell in both (boreal winter) hemispheres is strengthened (weakened).
As for the future changes in Koppen climate classification using 16 CMIP5 ensemble, the areal percentage of polar class will decrease but tropical, arid, warm and cold temperature class will increase. And also The decrease of surface snow amount over Europe, Tarim Basin and Tibet Plateau, Alaska and Rocky mountains is remarkable. Snow amount over Eurasia will decrease in all seasons, and over Tibet Plateau will decrease from may to November.
The sea surface temperature using 10 CMIP5 ensemble is expected to increase, and particularly in Asia and on the North American continent, the increase will be relatively greater. Also, in the neighboring waters of korea, the temperature is expected to rise from 2.3℃ (RCP 4.5) to 3.6℃(RCP 8.5), according to the greenhouse gas scenarios.
Precipitation in most of CMIP5 models underestimated in Korea Peninsular. In the 21st century, in most areas of East Asia, precipitation is expected to increase. precipitation rate of RCP8.5 is more stronger than RCP4.5. Expecially summer precipitation is expected to increase significantly.
Based on future changes of GPI (Tropical Cyclone Genesis Potential Index) for CMIP5 models, the most contributing variables for these changes were PI (Potential Intensity) and relative humidity. When we calculated tropical-cyclone vorticity with time-slice model, the frequency was decreased over the north-western Pacific. In addition, the pathways of tropical cyclones were expected to move toward the central Pacific. These changes of frequency and pathways were related to weakened Walker circulation over this region.
Based on the global climate change scenario of HadGEM2-AO and Observation data of Reynolds SST, the regional climate change scenario over East-Asia with horizontal resolution 50km is reproduced using regional climate model HadGEM3-RA. We reproduced regional climate projections over East Asia using dynamical downscaling method from global climate change projection by HadGEM2-AO (IC400year). Simulation period covers 1979∼2005 for historical run and 2071∼2100 for projection based on RCP4.5 and 8.5. According to the evaluation for the current climate simulation, HadGEM3-RA underestimates in Korea. That reason might be associated with failure in capturing the abrupt northward jump of monsoon precipitation during May∼June in southern China region.
Compared to the current climate, the East Asian summer monsoon is expected to be stringer in the future both RCP4.5 and 8.5. Precipitation rate of RCP8.5 is stronger than RCP4.5. Because the warming in East Asia is much more significant in continental land than in ocean, the increase in thermal contrast between land and ocean plays an important role in strengthening southwesterly monsoon flow so that the precipitation increases with northwestward displacement compared th the current climate.
Projected warming in the 21st century shows scenario over East Asia (rate of increase - RCP4.5: 2.6℃, RCP8.5: 4.0℃). Compared to the current climate, precipitation is expected to be stronger in the future (rate of increase - RCP4.5: 9.2%, RCP8.5: 9.5%). Precipitation rate is expected to increase approximately 1.5 times more than the HadGEM2-AO.
In Korea, heating degree days (HDD) and cooling degree days (CDD) have been widely used as climatic indicators for the assessment of the impact of climate change, but arbitrary or customary base temperatures have been used for calculation of HDD and CDD. The real base temperatures were determined in this study to accurately calculate HDD and CDD for Korea, using monthly electric energy consumption and mean temperature data from 2001 to 2010. The results reveal that the regional electricity demand generally depends on air temperature in a V-shaped curve in urban settings, but in an L-shaped curve in rural settings, indicating that the sensitivity of the electricity demand to the temperature change is affected by the size of cities. The Korean regional base temperatures, defined by a piecewise linear regression method, range from 14.7°C to 19.4°C. These results suggest that the assessment of climate change impacts on the energy sector in Korea should be carried out on a regional scale. And also The changes in rgional extreme temperature in Korea were examined using quantile regression, which is applied to analyze trends, not only in the mean but in all parts of the data distribution. The results show considerable diversity across space and quantile level in South Korea.
Siberian High has significant high correlation with winter mean of Tmax and Tmin, however it has low correlation with winter minima and maxima of Tmax and Tmin. Arctic Oscillation (AO) also has significant correlation with winter mean of Tmax and Tmin, however this relations has a possibility of contamination of variability of Siberian high. In the new AO indices which has been removed the variability of Siberian high from AO index, AO has significant high correlation with winter minima and maxima of Tmin and Tmax than winter mean values. Especially, winter minima and maxima of Tmin has much correlated with AO. significant relationship of variability of Tropical Pacific with Korean winter temperatures has not been found. Therefore, Siberian high acts as a main mechanism in winter mean, however in winter minima, Arctic Oscillation acts more than Siberian high does.
Related to construction of Korea-UK Joint Climate System, this study addresses description on setup of GloSea5 with higher resolution and improved physics and diagnosis on predictability of GloSea5 and GloSea4 using their hindcast data and improved analysis technique to evaluate climate variability over the East Asian region. As well, evaluation of hydrological data such like river discharge produced by GloSea5's run-off module, TRIP(Total Runoff Integrated Pathways), has been performed and predictability of decadal prediction using hindcast data of HadGEM3-DePreSys which is a UK's decadal prediction system has been diagnosed in this study.
• GloSea5, as an operational system in the UK Met Office from January 2013, has several differences from the former version GloSea4 by the followings; (1) GloSea5 uses daily forecast initialization, (2) updated physical parameterization in the atmospheric model and improved ocean initialization technique, NEMOVAR, and (3) increased horizontal resolution in the atmosphere and ocean models. This GloSea5 was installed onto the KMA's supercomputer successfully and it was provided to KMA for operation recently.
• In this study, diagnostic system to evaluate predictability of GloSea4 and GloSea5 has been improved. This diagnostic system performed preliminary analysis of monthly and seasonal error statistics and evaluated predictability of major climate mode which is able to affect on the East Asian climate. To conclude, GloSea4 shows good skill in predictability of climate variation such like MJO(Madden-Julian Oscillation), AO(Artic Oscillation), East Asian Winter Monsoon and tropical cyclone activities over the northwestern Pacific region. But also GloSea4 shows systematic errors such as predictability barrier over the maritime continent area on MJO prediction similarly to other climate models. On the other hand, GloSea5 shows better agreement with observation in terms of tropical SST prediction, resulting in better simulation of low-level wind field than GloSea4 hindcasts. It leads to significant reduction of temperature and precipitation biases in seasonal prediction from the GloSea5. Also this improvement also results in increase in predictability of EASM and typhoon indices over the east Asian region. However, relating to MJO, GloSea5 shows similar predictability to GloSea4, which has about 20-day lead time for MJO forecasts.
• This study also addresses preliminary evaluation of hydrological variable by the TRIP module in the GloSea5. Variability of river discharge in the major rivers in the East Asian region has been investigated using 14-year hindcast data from GloSea5 for 5 months from June to October. To begin with, precipitation over the East Asian region was evaluated using MSSS(Mean Squared Skill Score) and HSS(Heidke Skill Score), and also monthly variation of river flow for 4 rivers such like Han, Nakdong, Huanghe and Changjian is investigated. The MSSS abd HSS for precipitation in GloSea5 shows higher score than GloSea4 and it leads to better agreement of GloSea5 with observation of river discharge for 4 river basins and monthly variation pattern than GloSea4.
• Finally, related to the decadal prediction, results shows that predictability over the East Asian region is not high in most models including several CMIP5 models and HadGEM3-DePreSys. However, some models shows important signals that high/low-level circulation over the northwestern Pacific and Indian ocean may have multi-seasonal predictability. Particularly, HadGEM3-DePreSys shows better performance of large-scale circulation in the tropical western Pacific area that its predictability for SST, surface temperature and sea level pressure is statistically significant for 16-18 month, 19-21 month and about 24 month lead time, respectively.
In the Earth System modeling research, future changes in land and ocean carbon cycle are investigated. Simulation of the ocean carbon cycle projects ocean ecosystem changes affected by the CO₂ concentration increase in the atmosphere. For present days, accumulated CO₂ into the ocean is 1.9 GtC and is expected to reach 4.47 GtC at the ends of 21st century under RCP 8.5 scenario. Associated ocean alkalinity changes causes changes in seawater carbonate chemistry. Ocean surface pH had been reduced by approximately 0.1 since preindustrial period from 8.21. Projections under RCPs expect to continue the ocean acidification. Ocean aragonite saturation levels indicating potential vulnerability of marine ecosystem are projected to decrease by 37% decrease.
Simulation of terrestrial carbon cycle under RCPs shows fractional coverages expansion of vegetations and decrease of bare soil fractions. In global warming and wetter climate, Gross Primary Productivity, Net Primary Productivity and Net Ecosystem Exchange increase. GPP increases by 60%, 27%, and 14%, and NPP increases by 59%, 26%, and 15% under RCP 8.5, 4.5 and 2.6 respectively. NEE increases by 89% and 11% under RCP 8.5 and 4.5. Especially, changes in fractional coverages of C3 grass and high-latitude shrub were pronounced. Expansion of vegetated area and increasing productivities due to global warming contribute to the CO₂ uptake into the land.
Dust loading is important in climate change. Accordingly, present status of aerosol modeling in CMIP5 climate models is investigated. Changes of global annual emissions of mineral dust aerosol are from 0.25∼1.36 at present day to 0.23∼1.30(gkm^-2mon^-1) in the future. Model spread is large and the future tendency is uncertain. But, over northeast Asia, ensemble mean value of annual dust emissions show decreasing trend significantly. The changes are affected by the bare soil area and soil moisture condition, it needs further study. Finally, to improve model performance, studies on dust aerosol emission process and atmosphere-ocean-sea ice models coupling system have been carried out.
Because carbon dioxide, the most important greenhouse gas considered to be largely responsible for global warming, has been increasing steadily in the atmosphere. About half of the CO₂ released to the atmosphere is absorbed by various land and ocean processes, but spatial and temporal variability of these carbon sinks is not well understood. It is therefore necessary to infer these indirectly. One common approach for estimation of CO₂ exchanges is to use atmospheric transport inversions. The inversion(CarbonTracker) integrates our current understanding of CO₂ fluxes between the atmosphere and the other carbon reservoirs (atmosphere, ocean, biosphere, fossil fuel etc.) optimally consistent with both atmospheric transport and observations.
The value of Carbontracker data and the observed data has indicated similarly each site. Difference between the values in the Southern Hemisphere observation site to less than the northern hemisphere, this, in the stations in the southern hemisphere, located in the sea, mainly due to the effect of changes around is not large. Difference between the values in the northern hemisphere, were found to indicate different to each observation site, the difference between the observed spread about observatory near dense vegetation in cities and regions.
The CO₂ concentration, which is simulated by CarbonTracker, have increased steadily for the period 2000∼2011. The growth rate of global atmospheric CO₂ concentration also tends to increase overall. The growth rate of atmospheric CO₂ concentration reflects the dynamic balance between human activities and terrestrial and ocean processes that remove or emit CO₂. Release from fossil fuel have increased annually for analysis period. But, the growth rate of atmospheric CO₂ concentration showed interannual variability while release from fossil fuel increase. The growth rate of atmospheric CO₂ concentration has interannual variability due to variation of uptake from biosphere and ocean. In particular, the correlation was higher in 0.73 to growth rate of CO₂ concentration from atmosphere and biosphere. The case of biosphere, temperature increase, the absorption decrease, and precipitation increase, the absorption increase. Therefore, climatic condition decide natural carbon uptake and release of biosphere in surface, affecting up to changes of growth rate of CO₂ concentration thereby.
Most of country shows that net fluxes (summation of fossil fuel, biomass burning and biosphere) are positive, in other words, release of CO₂ for 2001∼2011. The net flux in Russia and Canada results in uptake of CO₂. In these countries, uptake from biosphere is bigger than release from fossil fuel and biomass burning. For the period 2002∼2011, fossil fuel burning emitted to the atmosphere was 8.31 PgC a year. Biomass burning emissions accounted for 19% of all emissions from fossil fuel and biomass burning. The those emissions are balanced by the sinks, 28% in the ocean, 30% on land, and 42% accumulated in the atmosphere. Atmospheric accumulation amount is counted emissions excluding the uptake of biosphere and ocean.
Efforts to control climate change require the stabilization of atmospheric CO₂ concentration. This can only be achieved through a drastic reduction of global CO₂ emissions. Therefore the accurate, reliable and independent system (CarbonTracker) is needed for monitoring and assessing the effectiveness of emission reduction activities on atmospheric CO₂ levels.
We will have a plan to apply a combination of satellite and ground - based measurement data to CarbonTracker-Asia in order to reduce uncertainty in regional carbon flux estimations and improve the temporal and spatial resolution of fluxes. Especially, the best use of remotely-sensed CO₂ data of GOSAT (Greenhouse gases Observation SATellite) will cause an increase the spatial distributions of available CO₂ observations. Fourier transform infrared spectrometry (FTS) will provide retrievals of GHG columns. CarbonTracker-Asia outputs and satellite retrievals have to be validated with ground-base FTS and in-situ measurement of flask air sampling by an aircraft and tower measurements. Validation will allow to quantify uncertainties of CarbonTracker-Asia and satellite, and give a feedback for the improvement of CabonTracker procedures and retrieval algorithm of satellite data. And also, obtaining the minimum level of uncertainty requires the improved modeling effort.
To improve the understanding of the carbon cycle we carried out the "Improvement of data assimilation in CarbonTracker" and built a base of the integrated verification of greenhouse gas concentration using greenhouse-gas satellite and surface based measurements.
This research is to validate satellite-based greenhouse gases as well as to expand the utility of them. In this regard, the development of CO₂ retrieval algorithm on the basis of the ground-based solar absorption Fourier Transform Spectrometer (FTS) was carried out through the international collaboration with the University of Wollongong. The algorithm development includes not only CO₂ retrieval methodology but also local optimization on regional climate and weather and the quality control of measured spectra. FTS CO₂ retrieval was validated against ground- and aircraft-based in-situ CO₂ measurements with the Cavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS) analyzers. Aircraft observation to measure CO₂, CH4, and CO reaches to 5 km from the surface. In addition, various greenhouse gas observing satellites were compared and their characteristics were discussed in the East Asia. In particular, CO₂ from GOSAT and carbontracker-asia were globally compared and the quality of recent GOSAT CO₂ product was assessed.
In this project, ‘Climate Change Scenarios 2012' has been published and distributed to contribute to promoting the events to the public. ‘The International Workshop on CORDEX-East Asia' and ‘The 8th NIMR-KORDI Joint Workshop on Climate Change' were hosted to fortify the expert network internationally and domestically for the climate change researches and to exchange the technical information with each other.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구보고서 ... 2
• 목차 ... 4
• LIST OF TABLES ... 8
• LIST OF FIGURES ... 11
• 요약문 ... 34
• Summary ... 47
• 제 1 장 서론 ... 64
• 제 2 장 기후변화 시나리오 산출과 분석 ... 68
• 제 1 절 HadGEM2-AO 기후모델을 이용한 전지구 기후변화 시나리오 산출 ... 68
• 1. 현재 수준의 기후강제력(Commitment) 실험 ... 68
• 2. 에어로졸 강제력이 동아시아 기후에 미치는 영향 ... 74
• 3. RCP 시나리오에 따른 21세기 말 미래 물순환 변화 분석 ... 83
• 제 2 절 CMIP5 앙상블 전지구 미래 기후변화 전망 ... 89
• 1. 연직기온 및 대류권계면 높이 변화 ... 89
• 2. 대기 순환의 변화 ... 101
• 3. 쾨펜의 기후구 ... 105
• 4. 적설면적 변화 ... 112
• 5. 해수면 온도 변화 ... 116
• 6. 동아시아 몬순패턴 분석 ... 119
• 7. 태풍 ... 131
• 제 3 절 HadGEM3-RA를 이용한 지역기후변화 시나리오 산출 ... 148
• 1. 서론 ... 148
• 2. 동아시아 여름 몬순 모의 성능 분석 ... 150
• 3. 동아시아 여름 몬순 모의 미래 분석 ... 162
• 제 4 절 우리나라 기후변화 ... 165
• 1. 우리나라의 냉난방도일 기준온도 설정 ... 165
• 2. 분위회귀분석을 통한 우리나라 극한기온 변화 분석 ... 184
• 3. 한반도 겨울철 기온 극값과 대규모 기후변동성과의 관련성 ... 203
• 4. 시베리아고기압과 알류샨저기압의 관련성 변화 ... 219
• 제 5 절 RCP 시나리오를 활용한 극한 기후변화 분석 ... 231
• 1. 통계적 방법을 이용한 극한 기후의 지수 및 분석 기술 개발 ... 231
• 2. 한반도 극한 기후 변화 추세 및 원인 분석 ... 237
• 3. 한반도 극한 기후를 야기하는 기후요소의 미래 변화 경향 분석 ... 241
• 제 3 장 1∼10년 예측시스템 개발 ... 247
• 제 1 절 계절예측시스템 진단체계 고도화 및 계절 예측성 평가 ... 247
• 1. GloSea 계절예측시스템 및 검증자료 ... 248
• 2. GloSea4 계절 예측성 분석기법 고도화 ... 250
• 3. GloSea5 계절예측시스템 검증 ... 259
• 제 2 절 고해상도 계절예측시스템 구축 및 성능평가 ... 272
• 1. 고해상도 계절예측시스템 (GloSea5) 현황 ... 272
• 2. 고해상도 계절예측시스템 기초성능 평가 ... 280
• 제 4 장 지구시스템모델 개발 ... 310
• 제 1 절 RCP 시나리오에 따른 해양탄소순환과 해양 산성화 미래 전망 ... 310
• 1. 해양산성화 미래 전망 ... 311
• 2. 해양탄소순환 변화 분석 ... 314
• 제 2 절 RCP에 따른 육상 식생변화 분석 및 전망 ... 320
• 1. RCPs 에 따른 식생 유형별 면적 변화 전망 ... 322
• 2. 대기-육상 탄소교환 분석 ... 326
• 3. 식생의 성장시기(Growing Season)의 변화 전망 ... 329
• 제 3 절 지구시스템모델의 결합과정 개선 ... 334
• 1. 해빙모델 개요 ... 334
• 2. 대기모델의 해빙 강제력 계산 ... 337
• 3. 해빙열역학과정 개선 ... 338
• 4. 해빙 알베도 계산과정 개선 ... 344
• 제 4 절 지구시스템모델 에어러솔 과정 개선 ... 346
• 1. CMIP5 모델을 이용한 미래 먼지에어러솔 전망 ... 346
• 2. 먼지 에어러솔 과정 개선 ... 389
• 제 5 장 탄소추적시스템 ... 391
• 제 1 절 탄소추적시스템 2000 - 2011년 분석 결과 ... 391
• 1. 서론 ... 391
• 2. 탄소추적시스템의 구조 ... 392
• 3. 탄소추적시스템의 결과 ... 395
• 4. 진행 중인 연구 ... 412
• 5. 결론 ... 414
• 제 2 절 위성 온실가스 특성 분석 및 지상검증 ... 415
• 1. 고분해 태양흡수분광간섭계(FTS) 운영 및 개선 ... 417
• 2. FTS CO₂ 산출 알고리즘 구축 및 시험 산출 ... 427
• 3. 동아시아지역 위성별 온실가스 농도 산출 특성분석 ... 442
• 4. 위성 및 탄소추적시스템의 전구 CO2₂ 농도 분석 ... 454
• 제 3 절 탄소자료동화개선에 대한 최종보고서(NOAA) ... 466
• 제 6 장 연구 활동 지원 ... 467
• 제 1 절 워크숍 개최 및 자료집 발간 ... 467
• 1. 제 8차 기후연구 공동 워크숍 ... 467
• 2. 제 12차 국제 통계기후회의 ... 468
• 제 2 절 현장연구과제 ... 471
• 1. 한영 공동계절예측시스템 구축 및 현업화 지원 ... 471
• 2. 기후변화가 완도부근 해역 해조류에 미치는 영향 분석 ... 472
• 3. 기후변화 연구를 위한 한반도 오존전량 및 자외선 복사량의 장기변화 분석 ... 473
• 4. 기후변화가 한라산 식생 변화에 미치는 영향 연구 ... 474
• 5. 내장산 단풍관측과 단풍관광 적정시기에 관한 분석 ... 475
• 제 7 장 결론 ... 477
• 참 고 문 헌 ... 486
• 부 록 ... 511
• 부록 1 RCP 시나리오를 활용한 극한 기후변화 분석 (Ⅱ) ... 511
• 부록 2 기후모델 활용 지원 및 평가시스템 구축 (Ⅱ) ... 692
• 부록 3 한영 공동기후예측시스템 진단체계 구축(Ⅰ) ... 717
• 부록 4 Final Report on Reparameterization Efforts for Preparing CarbonTracker to Assimilate GOSAT xCO₂Observations ... 807
• 부록 5 GOSAT 위성을 이용한 전구 온실가스 산출기술 개발 (Ⅱ) ... 815
• 끝페이지 ... 910