Arctic sea ice response to atmospheric forcing from sea ice model

Abstract

해빙 모형에서 해빙의 면적과 두께는 대기와 해양으로부터 전달받는 에너지 및 운동량 플럭스에 따라 민감하게 결정된다. 따라서, 대기/해양의 정확한 상태(state)를 추정해내서 해빙 모델의 경계면에서 플럭스 형태로 해빙모델에 입력하는 일은 해빙예측에 있어 일차적인 중요성을 지닌다. 그러나, 현재 현장관측, 위성자료 및 모델 자료를 활용하여 생산되는 대기 및 해양의 상태 추정에는 많은 오차(error)가 존재함이 잘 알려져 있다. 본 연구에서는 최신 해빙모델인 CICE5를 이용하여 대기 상태에 대한 추정 불확실성에 해빙모형이 얼마나 민감하게 반응하는지 조사해 보았다. 이를 위하여 3가지 서로 다른 대기재분석자료를 해빙모형의 경계조건으로 사용하여 33년간 재현실험을 수행하고 분석하였다. 특히, 경계 조건을 열역학적 조건, 역학적 조건, 수문학적 조건으로 크게 카테고리를 나누어 그 특성을 이해하고자 하였다. 분석 결과, 이들 조건들 중 해빙두께 추정에 가장 큰 불확실성을 야기하는 경계조건은 열역학적 조건으로 밝혀졌으며, 그 중에서도 재분석 자료 간에 존재하는 하향장파복사의 불확실성이 해빙부피에 상대적으로 큰 영향을 주는 것을 확인하였다. 한편, 재분석 자료간 강수량 차이에 따라 해빙상부에 쌓이는 눈 두께에 큰 차이가 있음을 확인하였고, 이러한 수문학적 요인으로 인해 해빙 두께가 비교적 크게 조절됨을 확인하였다. 재분석 자료간 풍향과 풍속 차이에 따라 나타나는 역학적 강제력의 불확실성은 북극에서의 해빙 유출량을 직접적으로 조절하고 있으나 위 두 요인보다는 불확실성을 유발함에 있어 적은 영향을 주는것으로 확인되었으며 재분석자료간 차이도 크지 않았다. 이상의 연구 결과, 정확한 해빙 두께 및 면적 추정에 있어 가장 먼저 선결되어야 할 문제는 극지역에서 하향장파복사에 대한 추정 불확실성을 줄여 나가는 것으로 판단된다.