기후변화 해결의 첫걸음, KIOST-ESM

기후변화 해결의 첫걸음, KIOST-ESM

대학생신재생에너지기자단 19기 유홍주, 19기 정승준,  19기 정지영

매 년 여름 빼놓을 수 없는 “장마”. 2020년 이례적이었던 장마는 전국 평균 강수량 686.6mm, 강수일 28.3일로 1973년 이후 세 번째로 많은 강수량을 기록했다.

 장마는 다양한 요인에 의해 매년 다르게 나타난다. 기후변화뿐만 아니라 주요 강수 밴드의 위치, 강도, 지속기간 등 대기 내부의 불규칙한 운동에 큰 영향을 받는다. 이에 지구온난화로 인한 기후 변화가 이러한 단기적인 장마 및 폭염의 온전한 원인이 아니라는 전문가들의 의견도 있으나, 장기적이고 극명한 최근 경향을 보았을 때에는 아직까지 이러한 기후 변화를 가장 큰 원인으로 삼고 있는 추세이다.

 

[자료 1. 이전 데이터를 기반으로 한 향후 100년간의 강수량 예측]

출처:ibs기초과학연구원

[기후변화를 예측할 수 있을까?]

 수학적 데이터로도 볼 수 있듯이, 지구온난화로 인해 발생할 기후변화와 이에 따른 강수량은 점차 늘어날 예정이다. 강수량의 증가는 호우와 태풍으로 인한 산사태 및 농작물 수확량 감소, 인명 피해와 수많은 재산피해를 남긴다. 이를 방지하기 위해서 개발되어야 하는 기술이 바로 기후 예측 기술이다. 기후변화와 더불어 강수량에 영향을 주는 원인으로 주목받는 수온 변화 등을 사전에 예측할 수 있다면 시스템 모델링을 통해 미래의 기후 상황을 예견하고 사전에 방지할 수 있을 것이다.

기후 변화 모델링 시스템은  단기적인 폭염, 열대야, 장마에 대한 예측뿐만 아니라 앞으로의 기후변화의 심각성을 과학적으로 제시해줄 수 있을 것이다. 또한 기후변화 및 지구온난화 방지를 위한 정책의 방향을 제시해 줄 수 있을 것이다. 이에, 앞으로 우리나라도 독자적으로 기후변화 예측 데이터를 생산하고 연구에 활용할 수 있을 전망이다. 바로 한국해양과학기술원의 “KIOST-ESM" 모델의 개발이 성공적으로 이루어졌기 때문이다.

[KIOST-ESM 이란?]

 KIOST-ESM (Korea Institute of Ocean Science and Technology Earth System Model and Its Simulation Characteristics)는 미래 기후변화를 예측하기 위해 전 지구를 대상으로 하는 수치예측 모델이다. 이 모델은 기후변화에 영향을 미치는 데이터를 입력하여 단순히 시뮬레이션 하는 것에 그치지 않고, 탄소순환 모의와 해양 표층 수온, 염분, 해면기온 등 다양한 기후지표를 현실에 가깝게 재현한 미래의 기후변화 시나리오를 만들어 낸다. 특히, 기존 지구시스템 모델이 기후예측에 중요한 남극해의 수온분포나 엘니뇨 변동성을 제대로 예측하지 못했던 점을 보완하여 정확도가 크게 개선된 것이 특징이다.

[잠깐! 지구시스템 모델이란?]

지구시스템 모델은 기후변화 및 예측을 가능하게 하는 모델을 말한다. 이는 해양과 대기를 포함한 자연 환경 뿐만 아니라 식물과 플랑크톤, 인간 활동과 같은 지구 내 생태계를 구성하는 모든 요소들을 수치로 표현해 기후 환경의 변화를 더욱 정확하게 예측할 수 있는 모델이다.

 KIOST는 KIOST-ESM이 생산한 기후변화 시나리오를 활용하여 전 지구 기후모델을 기반으로 과거부터 미래까지의 기후변화를 이해하는 프로젝트(CMIP6)에 참여하고 있다. 우리 모델의 예측 결과는 2022년에 발간될 IPCC 제6차 기후변화 평가보고서에 수록될 전망이다. 동아시아 해양-기후 변동성을 연구 중인 박균도 선임연구원에 따르면 “2100년 전지구 표층수온은 2015년에 비해 0.04~2.02℃ 상승하며, 같은 기간 우리나라 주변 해역의 수온은 0.94~3.64℃ 상승할 것으로 전망된다.”며, “지구온난화 및 기후변화에 따른 생태계, 환경 변화 영향이 우리나라 부근에서 더 크게 나타날 것”이라고 예상했다.

[CMIP6?]

CMIP6(Coupled Model Intercomparision Project6)는 세계 주요 기상 선진국과 기관이 기후 변화 예측 자료와 시나리오를 통합 분석해 지구의 과거와 현재, 미래 기후변화를 이해하는 프로젝트이다.

[제6차 ipcc 기후변화 평가보고서?]

ipcc(Intergovernmental Panel on Climate Change)는 전 지구적 기후변화와 관련한 위험을 평가하고, 국제적 대책을 마련하기 위해 설립된 유엔 산하 기관이다. 지금까지 30년동안의 ipcc 기후변화 평가보고서는 지구 온도가 올라가고, 기후 변화가 진행중인데 이것이 자연현상인지 아니면 인간으로 발생한 것인지를 규명하는 것이었다. 그러나 5차 보고서를 기점으로 기후변화는 인간으로 인해 발생되는 것이라는 결론이 났고, 6차 보고서가 시작되었다. 기후변화가 이미 인간으로 인해 발생한 것이라고 규명되었기에 인간이 이를 어떻게 풀어나갈 것인지, 어떤 노력을 해야 하는지가 6차 보고서의 주요 초점이다. 이러한 기후변화를 풀어나갈 방법으로 KIOST-ESM이 소개될 예정이다.

[자료 2.과 이전 모델로 시뮬레이션 한 지구 표층 수온 오차]

출처: KIOST

모델이 실제 표층수온보다 높게 예측했다면 붉게, 낮게 예측했다면 푸르게 표현되며, 위 그림은 KIOST-ESM이 다른 모델보다 남극해 부근의 표층수온 분포를 더 정확하게 표현하고 있음을 의미한다.

[KIOST-ESM 의 활용 범위]

 기후는 1차 산업(농업, 수산업)뿐만 아니라 2차, 3차 산업에 미치는 영향도 매우 크다. 따라서 기후변화를 예측하고 미래에 대한 기후 정보를 효과적으로 사용한다면 인간의 삶에 미치는 영향도 매우 클 것이다. 또한 미래 기후변화의 예측은 기후시스템에 대한 이해를 높이고, 사회적 위험과 대응 방안을 수립하는 데 중요한 역할을 한다.

 KIOST-ESM은 정부 연구개발과제 ‘아북극-서태평양 기인 한반도 주변 고수온 현상 규명 및 예측시스템 구축’에서 활용되어 우리나라 주변 해역의 고수온 발생 현황 파악과 미래 전망, 고수온 발생 기작 연구 등에 활용될 예정이기에, 긍정적인 활용 방안과 결과를 기대 중이다.

 가전/의류/제조업의 경우 기후변화 정보를 활용하여 생산기획, 재고관리, 판매 등을 운영할 수 있고, 유통업의 경우 기상 및 기후 정보를 활용하여 온라인 매출 전략을 세울 수 있다. 또한 보험회사는 기상 재해로 인한 손실을 막기 위해 미리 보험 설계를 하여 고객을 유치할 수 있고, 이에 더불어 기상 산업이 활성화되어 일자리 창출까지 기대할 수 있다.

 에너지 수급과 항공기나 선박의 운항, 기후재해에 대한 보험이나 정부지원금 준비 등과 같은 중장기 계획을 수립하고 대응하는 데 있어 매우 유용하게 활용될 수도 있다.

[KIOST-ESM이 대한민국의 미래에 미칠 영향]

 시간이 지날수록, 과거에 경험하지 못한 이상기후가 연이어 발생하고 있다. 이는, 기후변화의 예측에 대한 중요성이 커지고 있을 뿐 아니라, 우리가 과거부터 쌓아온 기후 관련 지식의 유용성이 감소하고 있다는 것이다. 따라서 보다 정확한 기후예측의 필요성이 점점 증가하고 있다. 그러나 아직까지 지구 기후예측 정확도의 상승의 획기적인 지름길은 없다고 한다. 따라서 기후시스템의 변화와 기후예측모델의 복잡성이 증가하는 추세를 감안할 때, 기후변화 예측시스템에 대해 보다 효과적인 노력이 필요하다. 이러한 부분에서 KIOST-ESM은 기후 변화를 예측하는 시스템의 또 하나의 새로운 획을 긋는 기술이라 할 수 있다. KIOST-ESM이 전 지구적 기후변화 문제를 해결하는 데 기여할 것으로 기대해본다.

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기후변화에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "이른 봄 꽃, 아직 일할 준비가 안됐습니다.", 19기 김승호, https://renewableenergyfollowers.org/3334?category=745297 

이른 봄 꽃, 아직 일할 준비가 안됐습니다.

2. "기후변화 대응의 변곡점이 될 2021년", 19기 김승호, https://renewableenergyfollowers.org/3372?category=745297

기후변화 대응의 변곡점이 될 2021년

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참고문헌

1)KIOST, 자체 개발 지구시스템 모델로 기후예측 자료생산, 백승철, 2021.06.29,https://www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000735/selectBoardArticle.do?nttId=19049

https://www.news1.kr/articles/?4354230

2)한국해양과학기술원, KIOST, 지구시스템 모델로 기후예측 자료생산, 2021.06.29., http://www.kiost.ac.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000075/selectBoardArticle.do?nttId=21765&kind=&mno=sitemap_12&pageIndex=1&searchCnd=&searchWrd=

3)강수현, KIOST공식블로그, “지구의 기후를 파악하자! 지구시스템 모델”, 2021.05.11., https://blog.naver.com/kordipr/222346424308

4)기상청, 기후변화 시나리오를 알면 미래가 보인다, 2012.02, http://www.climate.go.kr/home/cc_data/scenario/book/201202_scenario_boook.pdf

5)유진호 APEC기후센터 기후사업본부장, “[기후 칼럼] 기후예측의 현황과 미래”, 시사오늘, 시사ON, 2021.04.08., https://www.sisaon.co.kr/news/articleView.html?idxno=126139

6)기상청공식블로그, “기후변화 특별 대담, 기상청과 IPCC”, 2021.02.20.

https://blog.naver.com/kma_131/222249120929

7)임동식, “KIOST, 국제 기후변화 예측 프로젝트에 참여”, 2021.06.29.

https://www.etnews.com/news/article.html?id=20210629000116