전지구 해양순환-생태계모형에서 본 클로로필a 분포 특성

Abstract

전지구 해양순환-생태계모형의 클로로필a 농도에 대한 기후 (월)평균 재현성을 비교 평가하 고 공간적인 분포 특성을 분석하였다. 사용한 모형은 NOAA GFDL MOM5-SIS-TOPAZ2 기반으로 수립된 지구시스템모형(KIOST-ESM, 해양수평해상도 1°, Pak et al., 2020)과 두 개의 해양순환-해빙-해양생지화학 결합 모형으로 모두 삼극격자(tri-polar grid) 체계를 사용 하여 위치에 따라 다르지만 기준 수평 해상도는 각각 1° (GLB1.0)와 0.5° (GLB0.5) 이다. KIOST-ESM은 1850년부터 2014년까지의 과거 재현결과로부터 월평균장을 도출하였다. 해 양 단독 모형의 대기강제력은 CORE-NYF (Common Ocean-Ice Reference Experiment - Normal Year Forcing, Griffies et al., 2009) 자료로 100년 적분 후의 마지막 해 월평균장을 이용하였다. 클로로필a의 모사정도를 평가하기 위한 기준자료로는 OC-CCI 4.0 (Ocean Colour - Climate Change Initiative, https://www.oceancolour.org/) 위성 도출 자료에서 1998년부터 2018년까지의 월평균장을 산출하여 사용하였다. 모형의 재현성은 평균편차 (MB, mean bias), 평균제곱근편차 (RMSD, root mean square difference) 그리고 피어슨 상관계수 의 제곱인 결정계수 (R2)의 비교를 통해 분석하였다. 공간평균 평균편차(KIOST-ESM: -0.153, GLB1.0: -0.004, GLB0.5: -0.001)는 KIOST-ESM이 전반적으로 과소모의 하였으며, 공간평균 평균제곱근오차(KIOST-ESM: 0.209, GLB1.0: 0.203 , GLB0.5: 0.198)는 세 경우 모 두 비슷했고, 공간평균 결정계수(KIOST-ESM: 0.199, GLB1.0: 0.356, GLB0.5: 0.316)는 KIOST-ESM이 상대적으로 작게 나타났다. 공간분포의 경우 상대적으로 대양에서의 모사 정 도는 비교적 양호하였으나, 연안 및 대륙붕해역에서 세 모형 모두 위성자료에 비해 매우 낮 게 모사했다. 특히 GLB1.0과 GLB0.5가 상대적으로 대양에서 과대 모사하여 이로 인해 공간 평균 평균편차가 KIOST-ESM에 비해 작게 나타나. 공간평균 평균편차가 가장 큰 KIOST-ESM의 모사 정도가 오히려 가장 좋다고 할 수 있다. KIOST-ESM과 같은 해양 해 상도를 지닌 GLB1.0은 동태평양 적도해역과 남극에서 표층 클로로필a의 농도가 과대모의 되 었으며, 수평해상도 차이 (GLB1.0과 GLB0.5)에 의한 클로로필a 모사 차이는 두드러지지 않 았다. 이로부터 대기강제력 차이에 의한 효과가 훨씬 더 큼을 알 수 있으며, 특히 클로로필 a 농도에 직접적인 영향을 미치는 복합적인 대기-해양 인자들의 차이와 영향에 대해서 비교 토의하였다.