Factors impacting on winter Eurasia atmospheric responses to sea ice reduction over the Barents-Kara sea

Abstract

최근 북극의 해빙은 급격히 변화하고 있으며 이에 대한 반응으로 중위도에서도 전례 없는 기후가 나타나고 있다. 북극 해빙 농도와 중위도 기후의 상관관계에 대한 연구들이 최근 활발히 이루어지고 있으나 극지역 관측 자료 부족 문제와 기후모델의 제한적인 극지역 모사 능력이 연구에 걸림돌이 되고 있다. 본 연구는 북극에서 가장 변화가 크게 일어나는 지역 중 하나인 바렌츠-카라해의 해빙감소에 따른 겨울철 유라시아의 대기 반응을 모사하는데 영향을 주는 요소들을 살펴보았다. 본 연구는 NCAR의 전지구 기후시스템 모델인 CESM version 1.2.2 중에서도 해빙 농도의 변화에 따른 대기의 반응을 살펴보고자 CAM4 대기모델에 해빙농도와 해수면온도를 처방하는 모델 조합을 사용하였다. 강제력으로는 HadISST의 해빙농도와 해수면온도를 사용하였다. 1979년부터 2013년에 대하여 평균된 해빙농도와 해수면온도를 처방한 규준실험, 바렌츠-카라해 영역의 해빙농도와 해수면온도가 강하게 변화한 실험, 해당 영역의 해빙농도와 해수면온도가 약하게 변화한 실험, 해당 영역의 해빙농도만 변화하고 해수면온도는 기후값으로 처방한 실험을 디자인하여 각 실험세팅에 대하여 100년동안 평형실험을 수행하였다. 각 해빙농도 및 해수면온도 변화실험과 규준실험 차이를 통해 바렌츠-카라해의 해빙농도 및 해수면온도 변화에 대한 반응을 살펴보았다. 검증을 위하여 ERA-Interim 재분석의 1979년부터 2013년까지의 평균장과 바렌츠-카라 해의 초겨울(ND) 해빙농도가 50% 이하인 해에 대한 합성장을 함께 비교하였다. 먼저 각 카라-바렌츠 해빙농도의 감소에 따른 모델의 유라시아지역 대기반응 모의 성능을 확인하였다. 바렌츠-카라해의 해빙농도가 처방된 실험들 모두 북반구 겨울철 따뜻한 북극과 차가운 유라시아 대륙의 반응이 잘 나타났다. 그러나 바렌츠 카라해의 해빙농도 감소를 강하게 처방하고 해수면온도의 증가까지도 고려한 실험에서 성층권 polar vortex의 약화와 시간에 따른 진행을 재분석과 가장 유사하게 모의하였으며, 그 결과 2월까지 이어지는 차가운 유라시아 패턴도 모의 가능함을 확인하였다.