북극해에서 입자 추적 모델을 이용한 해빙/유빙 추적 연구

Abstract

북극해는 현재까지 수온(해수면) 상승 및 지구적 기후변화 영향으로 인하여 북극해를 덮고 있는 해빙의 면적이 지속적으로 감소하고 있어 북극해의 기후 및 해황에 대한 전반적인 이해가 필요하다. 본 연구에서는 북극해에 존재하는 해빙/유빙의 이동 경로를 파악하고 경로 상에 해양환경 변화를 연구하기 위하여 제한된 관측 자료 기반으로 입자 추적 모델 개발 연구를 수행하였다. 입자 추적 시뮬레이션에는 Runge-Kutta scheme을 사용하여 일 간격의 유속을 통해 부유해있는 유빙의 움직임을 계산하였다. 유속 자료는 HYCOM(HYbrid Coordinate Ocean Model)에서 제공하는 일별 표층 유속자료를 사용하였다. 바람 자료는 ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)에서 제공하는 일별 재분석 자료를 사용하였다. 해빙의 분포는 표층 해류의 분포 구조에 영향을 미치므로 ECMWF에서 제공하는 일별 표층 해빙 자료를 사용하였다. HYCOM에서 제공하는 표층 유속 자료에서는 해빙의 분포를 고려하지 않은 유속으로 해빙 분포, 표층 유속과 표층 바람의 효과를 모델 입력 자료로 이용하여 입자 추적 시뮬레이션을 수행하였으며, 시뮬레이션 결과를 검증하기 위해 ITP(Ice-Tethered Profiler)에서 제공하는 실제 유빙 이동 궤적 중 2016년도에 관측한 5개의 이동 궤적을 기준으로 시뮬레이션한 결과를 비교하였다. 입자 추적 모델은 해류에 의한 영향과 해류와 바람에 의한 영향을 받는 경우에 대해서 실제 관측 자료와 비교 검증을 실시하였다. 모델 결과는 유속 자료만을 사용한 시뮬레이션에서는 실측 유빙의 이동 궤적 간의 차이가 다소 존재하고, 실측 유빙의 이동 궤적을 관측된 기간이 길어지거나 해빙의 표층 분포 구파악하고 경로 상에 해양환경 변화를 연구하기 위하여 제한된 관측 자료 기반으로 입자 추적 모델 개발 연구를 수행하였다. 입자 추적 시뮬레이션에는 Runge-Kutta scheme을 사용하여 일 간격의 유속을 통해 부유해있는 유빙의 움직임을 계산하였다. 유속 자료는 HYCOM(HYbrid Coordinate Ocean Model)에서 제공하는 일별 표층 유속자료를 사용하였다. 바람 자료는 ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)에서 제공하는 일별 재분석 자료를 사용하였다. 해빙의 분포는 표층 해류의 분포 구조에 영향을 미치므로 ECMWF에서 제공하는 일별 표층 해빙 자료를 사용하였다. HYCOM에서 제공하는 표층 유속 자료에서는 해빙의 분포를 고려하지 않은 유속으로 해빙 분포, 표층 유속과 표층 바람의 효과를 모델 입력 자료로 이용하여 입자 추적 시뮬레이션을 수행하였으며, 시뮬레이션 결과를 검증하기 위해 ITP(Ice-Tethered Profiler)에서 제공하는 실제 유빙 이동 궤적 중 2016년도에 관측한 5개의 이동 궤적을 기준으로 시뮬레이션한 결과를 비교하였다. 입자 추적 모델은 해류에 의한 영향과 해류와 바람에 의한 영향을 받는 경우에 대해서 실제 관측 자료와 비교 검증을 실시하였다. 모델 결과는 유속 자료만을 사용한 시뮬레이션에서는 실측 유빙의 이동 궤적 간의 차이가 다소 존재하고, 실측 유빙의 이동 궤적을 관측된 기간이 길어지거나 해빙의 표층 분포 구