[붙임 2]

2022년 한국기상학회 분과 봄학술대회 발표 초록 규격 및 샘플

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지구시스템 모델을 이용한 지면-대기 탄소 순환 과정 모의

이명인1, 김동민1, 임정호1, 정지훈2

1울산과기원 도시환경공학부

2전남대학교 지구환경과학부

기후변화에 따른 미래 이산화탄소 농도를 예측하기 위해서는 대기-지면-해양의 탄소 순환 과정을 명시적으로 모의할 수 있는 지구시스템 모델(Earth System Model)의 개발이 필수적이다. IPCC 미래 기후변화 시나리오 작성을 위해 CMIP5에 참여하는 대다수의 ESM들은 과거 기후의 대기 중 CO2 농도값 재현과 시간적 추세에서 모델마다 큰 편차를 보이고 있으며, 이러한 이유로서 해양-대기 탄소 순환 과정보다는 지면-대기 탄소 순환 과정의 불확실성이 모델 간 오차에 더 지배적으로 기여하고 있다. 본 연구에서는 해양과학기술원(KIOST)이 개발하고 있는 전지구 기후예측모델에 지면-대기 탄소순환 모델을 결합하는 과정에 대해 소개하고, 결합 결과 나타나는 지구시스템 모델의 전지구 탄소 수지에 대한 검증 결과를 제시하였다. 새롭게 개발된 지구시스템 모델은 GFDL-ESM2M 기반의 지구시스템 모델에 NCAR CLM4 지면 과정을 결합한 것으로, CLM4에는 전지구 식생모델(Dynamical Global Vegetation Model)이 결합되어 있다. 특히 CLM4에는 식생과 토양의 탄소 순환 과정에 미치는 질소 순환을 포함하여 기존의 모델들이 과대 모의하던 지면에서의 총 1차 생산(Gross Primary Production)의 오차를 개선하였다. 또한, 지구시스템 모델의 전지구 순 1차 생산(Net Primary Production) 모의를 개선하기 위하여, 지중의 탄소분해(decomposition)에 따른 토양호흡 과정에서 온도 민감 계수(Q10)가 식생 종류와 사간에 따라 동적으로 변화하는 모수화를 개발하였다. 장기간 전지구 탄소 순환 과정과 기후 변동성 재현 성능을 검증하기 위하여 1850년부터 2005년까지 156년 동안 모델을 장기 적분한 후 관측 자료와 비교 검증하였다. 개발된 지구시스템 모델은 강수와 지면 온도와 같은 기후 인자의 모의 성능은 기존의 CMIP5 모델들과 유사한 성능을 보였으며, 지면 탄소 순환의 경우에도 기존 모델에 비해 개선된 결과를 보였다. 2100년까지의 RCP8.5 시나리오에 따른 미래 기후 모의 또한 안정적인 성능을 보였다.

Key words: 지구시스템 모델, 지면-대기 탄소 순환, 식생모델, 질소 순환 (필수 입력사항, 5개 이내)

※ 이 연구는 기후변화대응 기술개발 사업(NRF-2012M1A2A2671851)의 지원으로 수행되었습니다. (선택 입력사항)