극지방 기후 모델 소개
극지방 기후 모델은 극지방인 북극과 남극의 기후가 타깃인 모델로 해당 지역의 기후를 예측하고 분석하는데 활용되는 모델입니다. 극지방은 다른 지구의 지역들과 다르게 특별하고 극한인 환경요소와 지형을 가지고 있는데 이는 지구 내의 대기와 해양 사이의 복잡한 상호작용을 반영하여 계산을 해야 합니다. 극지방은 빙하와 해빙이 많고 주변의 오염물질이 모이는 특성을 가지고 있기 때문에 꼭 연구가 이루어져야 하는 곳입니다. 극지방의 빙하와 해빙이 녹으면 해수면의 높이가 상승할 수 있고 오염물질이 바다에 녹게 되면 여러 가지 문제점이 발생할 수 있기 때문에 우리의 삶에 간접적으로 많은 영향을 끼치게 됩니다. 본 글에서는 극지방의 기후 모델 중 빙하와 해빙이 어떻게 모사되는지와 극지방을 대상으로 하는 모델의 특징을 알아보겠습니다.
빙하와 해빙의 변화 추적
빙하와 해빙의 양은 해수면의 높이도 영향을 끼치지만 극지방의 동물들이 살아가는 데에 영향을 끼치기도 해 매우 큰 영향을 끼치게 됩니다. 그렇기에 이러한 양을 미리 예측하는 것은 중요합니다. 빙하와 해빙의 양은 다양한 방법으로 알 수 있습니다. 가장 일반적인 방법은 위성 관측입니다. 위성은 지구 밖에서 지상을 관찰하기에 극지방의 극한의 상황에서도 관측이 가능합니다. 빙하와 해빙이 얼마나 극지방을 덮고 있는지를 확인하고 얇은 두께의 경우 그 두께를 예측할 수도 있습니다. 이를 통해 해빙의 양이 증가하고 있는지 감소하고 있는지 등을 알 수 있습니다. 최근에는 해상도가 높은 데이터의 확보가 가능해져 해빙과 빙하의 예측에 중요한 여러 현상들의 현황을 확보할 수 있게 되었습니다. 그러나 극지방은 최고 6개월까지 밤이 지속될 수 있는 극야 현상이 발생하는 곳으로 해가 없으면 관측을 할 수 없는 인공위성은 데이터 확보가 어려워집니다. 그리고 위성의 해상도에도 한계가 있기에 다른 방식들이 필요해지는데 대표적인 예가 드론과 항공기입니다. 드론과 항공기는 극한의 기후에서는 넓은 지역을 관측하기엔 무리겠지만 작은 영역에 대해 고해상도 이미지를 제공할 수 있기도 하고 능동적으로 관측을 할 수 있기 때문에 인공위성의 한계를 극복하는 데에도 사용될 수 있습니다. 그리고 사진으로는 빙하나 해빙의 아래 또는 그 두께를 완벽하게 알 수 없기에 직접적으로 측정하기도 합니다. 이런 것을 통하여 지질학적인 특성을 확인할 수 있고 이는 빙하와 해빙이 변화하면서 지형에 끼치는 영향을 미리 예측함으로써 미래의 빙하와 해빙의 양을 예측하는 데에 적극적으로 활용될 수 있습니다.
극지방 모델링 방식
극지방의 모델링은 앞서 말한 방식들을 통해 데이터를 수집하는 것에서 시작됩니다. 이때 극지방의 표면뿐만 아니라 대기 순환과 대기의 상태를 조사하는 것이 포함됩니다. 이를 바탕으로 다양한 모델들을 활용하여 대기 순환을 모델링하게 되는데 여러 가지 모델이 활용되는 이유는 극지방의 특성으로 대기의 운동이 활발하고 화학적 특성과 지형의 효과 등이 복합적으로 이루어져야 하는 상황이기 때문입니다. 대표적인 예로 해빙과 알베도의 피드백 관계 또한 고려의 대상 중 하나인데 해빙의 감소와 증가가 알베도에 영향을 주는데 이는 대기 모델링에 영향을 또 주는 등 다양한 영향이 있기 때문에 고려의 대상이 됩니다. 알베도는 햇빛이 입사되었을 때 얼마나 반사하는지에 해당하는 값인데 빙하의 양이 감소하게 되면 알베도가 감소하여 태양에너지 흡수양이 증가하여 더 녹는 양을 촉진시킬 수 있기도 하여 미래의 예측에 큰 영향을 끼치기도 합니다. 이러한 것들을 복합적으로 계산을 하고 대기와 관련한 모델링이 끝나면 해양 모델링을 하게 됩니다. 극지방은 바다에 둘러 싸여있기도 하고 땅의 면적이 많이 작은 편이기에 해양과 대기가 밀접하게 상호작용하게 되는데 이로 인해 해양 모델링을 정교하게 하는 것이 중요해집니다. 또한 해빙의 경우 해양모델링에서 계산하는 경우도 많아 해양모델링이 빠질 수는 없습니다. 이러한 과정을 바탕으로 모델을 정교하게 만든 뒤 모델을 활용하여 빙하와 해빙의 면적, 오염물질이 축적되는 양, 바람의 패턴 등을 예측해 보게 됩니다. 그 결과를 실제의 결괏값과 비교하며 검증하는 과정을 거쳐 모델의 정확성을 확인하는 과정을 거치며 극지방의 모델은 진행하게 됩니다. 이러한 모델은 지구의 전반적인 변화에 대한 예측에 큰 기여를 하게 됩니다.