<그림. (a) 해양 상층부 0~700m 열함량 예측(붉은색)과 40개 CMIP5 기후 시스템 모드 출력(회색선，검은색은 집합평균). (b) 열함량 변화 경년변동, 남색은 본문에서 얻은 관측결과이고 붉은색은 CMIP5모드 집합 평균이며 남색음영은 Nino3.4지수
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

생각보다 빠른 전세계 상층 해양 온난화 속도

중국과학원 대기물리연구소는 전세계 0~700m 상층 해양 온난화(1970-2014년도) 속도가 0.55 ± 0.14 × 1022 Jyr-1 (168TW)이라는 최신 예측결과를 얻었는데, 이는 기존의 예측(예를 들면, 국제정부간 기후변화 특별 위원회 제5차 평가보고 IPCC-AR5)에 비해 더욱 빠르다.

해양 열함량 변화는 전세계 온난화의 중요한 관측 사실이며, 이는 해수면 상승(공헌율 30%~50%)에 직접적으로 영향을 미치며 지구 시스템 에너지 순환의 주요 고리 중 하나(전세계 온난화 에너지 90%가 해양에 저장되어 있다)여서 이것에 대해 정확하게 예측하는 것은 기후 변화를 연구하는 중요한 과학적 문제(과제)이다. 하지만 현재 열함량에 대한 예측에는 여전히 비교적 큰 불확실성이 존재한다. 예를 들면 IPCC-AR5가 열거한 5개 독립적인 열함량 예측에서 가장 낮은 것은 74TW이고 제일 높은 것은 137TW로 차이가 약 100%이다. 이것은 열함량을 예측하는데 있어서 각종 오차가 존재하기 때문이다.

대기물리연구소 Li-jing Cheng 연구원과 Jiang Zhu 연구원은 일련의 업무를 진행하여 열함량 예측의 주요한 불확실성과 오차의 발생원인을 연구하였다.
(1) 해양의 주요한 온도 관측 데이터: XBT 데이터의 시스템 오차(Cheng et al. 2014).
(2) 역사 해양 수면 밑 온도 프로파일러 수직 해상도 부족(Cheng and Zhu, 2014a).
(3) 기후 평균 상태 선택(Cheng and Zhu, 2015).
(4) 관측이 없는 지역의 열함량 수치를 어떻게 더욱 효과적으로 “추측”하는가(Cheng and Zhu, 2014b).

위에서 서술한 4가지 불확실성과 오차 내원(source)에 대한 일련의 계량화 예측을 한 후 Li-jing Cheng, Jiang Zhu와 미국 과학자 John Abraham은 새로운 역사 상층 해양 열함량 예측을 제기하여 대기물리연구소 역사적인 열함량으로서 평가를 진행하였다. 새로운 예측은 상층 700m 해양 온난화 속도는 기존에 생각했던 것 보다 빠르며(Figure 1(a), IPCC-AR5 예측보다 19% 빠르다) 공업혁명 후 온실기체 배출이 초래한 지구 시스템 총 에너지 증가를 반영하였다. 이외 열함량의 연간 스케일의 변화율은 주로 엘니뇨와 남방진동(ENSO) 변화율의 영향을 받는다.

마지막으로 기후 시스템 모드의 결과에 대한 분석에 의하면, CMIP5 모드가 상층 열함량의 장기적인 추세에 대한 시뮬레이션은 비교적 좋지만 연간과 10년 주기에 대한 시뮬레이션이 부족하다고 밝혔다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr