GAIA 지구시스템 모델 개발과 활용 연구

Abstract

한국해양과학기술원에서는 제 6차 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 보고서를 위한 기후변화 시나리오 생산과 장기 기후예측 시스템의 중요한 도구로서 지구시스템을 모의하기 위한 GAIA 지구시스템 모형을 개발해 오고 있다. GAIA 지구시스템 모형의 역학 코어는 GFDL CM2.5에 기반하여 대기-지면 모형에서 육각구면(Cubed Sphere) 격자구조를 적용하고 해양-해빙 모형에서 북극의 특이점을 없애기 위한 삼극 격자구조를 적용하였다. 전지구 기후모의 성능에 민감한 대기 대류 과정과 행성혼합층 모수화 방안을 개선 (Kim and Kang, 2012)하였으며, 해양혼합층 모수화를 위해 Noh & Kim (Noh et al., 2016) 방안을 적용하였다. 또한 LM3를 적용하여 역학 식생 과정을 모의하고, TOPAZ (Tracers of Phytoplankton with Allometric Zooplankton) 또는 BLING(Biogeochemistry with Light, Iron, Nutrients and Gases)을 적용하여 해양생지화학과정을 모의함으로 전지구적인 탄소순환을 모의할 수 있도록 하였다. 민감도 실험 수행 결과, 저해상도 기후모델의 전형적인 Double ITCZ (Intertropical Convergence Zone)와 적도 동태평양의 저수온 편이가 나타나고 있으나 다소 완화되었으며, 적도태평양의 대표적인 중규모 현상인 MJO (Madden-Julian Oscillation) 등의 모의 성능이 크게 개선되었다. 향후 기후모의 성능을 개선하기 위한 추가적인 방안들에 대해 논의할 것이다. GAIA 지구시스템 모형을 이용한 기후예측 시스템 개발을 위하여 해양자료동화를 적용하였다. 이를 이용하여 장기기후재분석 자료를 생산한 바 있으며 기후예측성 평가를 수행하고 예측 성능 향상을 위한 연구를 수행하고 있다. 30여년간 월별 과거예스템 모형의 역학 코어는 GFDL CM2.5에 기반하여 대기-지면 모형에서 육각구면(Cubed Sphere) 격자구조를 적용하고 해양-해빙 모형에서 북극의 특이점을 없애기 위한 삼극 격자구조를 적용하였다. 전지구 기후모의 성능에 민감한 대기 대류 과정과 행성혼합층 모수화 방안을 개선 (Kim and Kang, 2012)하였으며, 해양혼합층 모수화를 위해 Noh & Kim (Noh et al., 2016) 방안을 적용하였다. 또한 LM3를 적용하여 역학 식생 과정을 모의하고, TOPAZ (Tracers of Phytoplankton with Allometric Zooplankton) 또는 BLING(Biogeochemistry with Light, Iron, Nutrients and Gases)을 적용하여 해양생지화학과정을 모의함으로 전지구적인 탄소순환을 모의할 수 있도록 하였다. 민감도 실험 수행 결과, 저해상도 기후모델의 전형적인 Double ITCZ (Intertropical Convergence Zone)와 적도 동태평양의 저수온 편이가 나타나고 있으나 다소 완화되었으며, 적도태평양의 대표적인 중규모 현상인 MJO (Madden-Julian Oscillation) 등의 모의 성능이 크게 개선되었다. 향후 기후모의 성능을 개선하기 위한 추가적인 방안들에 대해 논의할 것이다. GAIA 지구시스템 모형을 이용한 기후예측 시스템 개발을 위하여 해양자료동화를 적용하였다. 이를 이용하여 장기기후재분석 자료를 생산한 바 있으며 기후예측성 평가를 수행하고 예측 성능 향상을 위한 연구를 수행하고 있다. 30여년간 월별 과거예