남극은 기후변화를 이해하는데 있어 중요한 지역 중 하나이며, 선행연구에 따르면 온난화뿐만 아니라 냉각화도 일어나는 복합적인 지역이다. 그렇기 때문에 남극 에너지 수지의 장기간 변화에 대한 파악이 필요하다. 에너지 수지 요소 중 하나인 순복사는 알베도의 영향을 받으며, 이때 알베도는 negative radiative forcing을 일으키는 요소로 작용한다. 남극의 기후 변화 및 얼음-알베도 피드백에서 두 요소 사이의 관계를 면밀하게 분석하기 위해서는 두 요소 사이의 상관관계를 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 위성 자료를 활용하여 남극에서의 순복사량을 계산하고, 장기간 변화를 분석하였다. 순복사는 연구기간 동안 내륙에서 음의 분포를 보였으며, 해양에서는 양의 분포를 보였다. 순복사의 연간 변화의 경우 해양에서 알베도와 반대되는 변화가 관측되었다. 시계열 패턴은 알베도와 순복사가 서로 대칭되어 나타났으며, 두 요소 사이의 상관관계는 남극 내륙에서 -0.73의 높은 음의 상관관계를 보였으며 해양에서는 -0.32의 음의 상관관계를 보였다.
남극은 기후변화를 이해하는데 있어 중요한 지역 중 하나이며, 선행연구에 따르면 온난화뿐만 아니라 냉각화도 일어나는 복합적인 지역이다. 그렇기 때문에 남극 에너지 수지의 장기간 변화에 대한 파악이 필요하다. 에너지 수지 요소 중 하나인 순복사는 알베도의 영향을 받으며, 이때 알베도는 negative radiative forcing을 일으키는 요소로 작용한다. 남극의 기후 변화 및 얼음-알베도 피드백에서 두 요소 사이의 관계를 면밀하게 분석하기 위해서는 두 요소 사이의 상관관계를 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 위성 자료를 활용하여 남극에서의 순복사량을 계산하고, 장기간 변화를 분석하였다. 순복사는 연구기간 동안 내륙에서 음의 분포를 보였으며, 해양에서는 양의 분포를 보였다. 순복사의 연간 변화의 경우 해양에서 알베도와 반대되는 변화가 관측되었다. 시계열 패턴은 알베도와 순복사가 서로 대칭되어 나타났으며, 두 요소 사이의 상관관계는 남극 내륙에서 -0.73의 높은 음의 상관관계를 보였으며 해양에서는 -0.32의 음의 상관관계를 보였다.
Antarctica isimportant area in order to understand climate change. In addition, this area is complex region where indicate warming and cooling trend according to previous studies. Therefore, it is necessary to understand the long-term variability of Antarctic energy budget. Net radiation, one of ene...
Antarctica isimportant area in order to understand climate change. In addition, this area is complex region where indicate warming and cooling trend according to previous studies. Therefore, it is necessary to understand the long-term variability of Antarctic energy budget. Net radiation, one of energy budget factor, is affected by albedo, and albedo cause negative radiative forcing. It is necessary to analyze a relationship between albedo and net radiation in order to analyze relationship between two factors in Antarctic climate changes and ice-albedo feedback. In thisstudy, we calculated net radiation using satellite data and performed an analysis of long-term variability of net radiation over Antarctica. In addition we analyzed correlation between albedo. As a results, net radiation indicates a negative value in land and positive value in ocean during study periods. As an annual changes, oceanic trend indicates an opposed to albedo. Time series pattern of net radiation is symmetrical with albedo. Correlation between the two factors indicate a negative correlation of -0.73 in the land and -0.32 in the ocean.
Antarctica isimportant area in order to understand climate change. In addition, this area is complex region where indicate warming and cooling trend according to previous studies. Therefore, it is necessary to understand the long-term variability of Antarctic energy budget. Net radiation, one of energy budget factor, is affected by albedo, and albedo cause negative radiative forcing. It is necessary to analyze a relationship between albedo and net radiation in order to analyze relationship between two factors in Antarctic climate changes and ice-albedo feedback. In thisstudy, we calculated net radiation using satellite data and performed an analysis of long-term variability of net radiation over Antarctica. In addition we analyzed correlation between albedo. As a results, net radiation indicates a negative value in land and positive value in ocean during study periods. As an annual changes, oceanic trend indicates an opposed to albedo. Time series pattern of net radiation is symmetrical with albedo. Correlation between the two factors indicate a negative correlation of -0.73 in the land and -0.32 in the ocean.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 남극 전역의 순복사 장기 변화를 분석하고 알베도와의 상관성 및 영향력 도출을 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 위성 기반의 순복사 산출 후 지역적인 변화 경향을 분석하였으며, 알베도와 순복사 사이의 지역적 유사경향을 분석하고 대륙과 해양을 분류하여 시계열 및 상관성 분석을 수행하였다.
본 연구에서는 위성기반 자료를 바탕으로 남극 지역의 장기간 순복사 변화 분석 및 알베도와 순복사 변화 간의 상관성을 분석하였다. 순복사는 연구기간 동안 대륙에서는 음의 분포가, 해양에서는 양의 분포가 관측되었다.
제안 방법
남극 지역의 경우 극야로 인하여 여름 이외의 기간에는 태양에너지의 입사량이 적어 알베도 산출이 불가능하기 때문에 남극의 여름기간(12월~2월)을 중심으로 연구를 수행 하였다. 1984년도에는 shortwave downward 자료가 누락되어 있기 때문에 해당 연도는 연구 기간에서 제외하였다.
남극의 여름기간 동안 산출한 순복사를 바탕으로 평균장과 연간 경향성 분석을 수행하였다. Fig.
실제 남극 지역에서의 에너지 변화 관측 및 알베도와의 상관관계, 영향력을 분석하기 위하여 순복사를 산출하였다. 일반적으로 순복사는 단파와 장파의 복사 균형의 합으로 나타내며 (1)과 같이 정의된다(Wendler et al.
그 결과 대륙과 해양 지역 모두 알베도와 순복사의 시계열 패턴이 대칭하여 나타났으며, 이는 두 요인이 서로에게 영향력을 미치고 있다는 것을 나타낸다. 영향력을 정량적으로 분석하기 위해 대륙과 해양에서 알베도와 순복사 사이의 상관계수를 도출하였다. 대륙에서 상관계수 -0.
또한 두 요소 모두 대륙보다 해양에서 뚜렷한 연간변화 경향을 보였다. 이러한 특성들 때문에 남극 전역을 바탕으로 시계열 분석을 수행할 경우 변화 패턴 자체가 감쇠될 가능성이 존재하기 때문에 대륙과 해양으로 분류하여 분석하였다 (Fig. 3). 남극 대륙 지역에서는 순복사는 연간 0.
따라서 본 연구에서는 남극 전역의 순복사 장기 변화를 분석하고 알베도와의 상관성 및 영향력 도출을 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 위성 기반의 순복사 산출 후 지역적인 변화 경향을 분석하였으며, 알베도와 순복사 사이의 지역적 유사경향을 분석하고 대륙과 해양을 분류하여 시계열 및 상관성 분석을 수행하였다.
특히 해양에서는 동일한 지역에서 알베도와 반대되는 연간변화가 관측되었다. 이와 같이 해양과 대륙지역은 값의 분포, 변화 경향, 지역적 변화 등이 상이한 것으로 나타나 두 영역을 구분 하여 순복사와 알베도간 상관관계를 분석하였다. 그 결과 대륙과 해양 지역 모두 알베도와 순복사의 시계열 패턴이 대칭하여 나타났으며, 이는 두 요인이 서로에게 영향력을 미치고 있다는 것을 나타낸다.
대상 데이터
본 연구에서는 순장파복사자료는 EUMETSAT의 The Satellite Application Facility on Climate Monitoring (CM SAF)에서 제공하는 Thematic Climate Data Records (TCDR) data 중 Surface Net Longwave radiation (SNL)를 사용하였다. SNL 자료는 Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) Global Area Coverage (GAC)를 바탕으로 산출되었으며,1982 ~ 2009년까지 28년 동안의 공간해상도 25 km의 월 평균 자료로 제공된다(CM SAF, 2012).
공간해상도1 degree의 월 평균 일사 자료를 사용하였으며, 정확도는 ±5-20 Wm-2(GEWEX)이다.
순복사를 계산하기 위해서는 순장파복사와 순단파 복사가 필요하다. 본 연구에서는 순장파복사자료는 EUMETSAT의 The Satellite Application Facility on Climate Monitoring (CM SAF)에서 제공하는 Thematic Climate Data Records (TCDR) data 중 Surface Net Longwave radiation (SNL)를 사용하였다. SNL 자료는 Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) Global Area Coverage (GAC)를 바탕으로 산출되었으며,1982 ~ 2009년까지 28년 동안의 공간해상도 25 km의 월 평균 자료로 제공된다(CM SAF, 2012).
알베도자료는 CM SAF에서 제공하는 자료를 이용하였으며, 시 · 공간 해상도는 SNL 자료와 동일하며, 알베도 자료도 SNL 자료와 동일하게 NOAA위성에 탑재된 AVHRR 자료를 기반으로 산출되었다(CMSAF, 2012). 본 연구에서는 연구 자료가 중첩되는 1983년에~2006년을 중심으로 분석을 수행하였다.
알베도자료는 CM SAF에서 제공하는 자료를 이용하였으며, 시 · 공간 해상도는 SNL 자료와 동일하며, 알베도 자료도 SNL 자료와 동일하게 NOAA위성에 탑재된 AVHRR 자료를 기반으로 산출되었다(CMSAF, 2012).
일사량은 NASA Global Energy and Water Exchanges Project (GEWEX)에서 제공하는 Surface Radiation Budget(SRB) 자료 중 all sky shortwave downward 자료를 사용하였다. 일사 자료의 경우, 1983년 7월~2007년 12월까지 제공하고 있으며 International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP)자료를 이용하여 visible과 infrared radiances를 이용하여 산출된다.공간해상도1 degree의 월 평균 일사 자료를 사용하였으며, 정확도는 ±5-20 Wm-2(GEWEX)이다.
순단파복사를 계산하기 위해서는지표에 입사되는 에너지의 양인 일사량과 반사되는 에너지인 알베도가 필요하다. 일사량은 NASA Global Energy and Water Exchanges Project (GEWEX)에서 제공하는 Surface Radiation Budget(SRB) 자료 중 all sky shortwave downward 자료를 사용하였다. 일사 자료의 경우, 1983년 7월~2007년 12월까지 제공하고 있으며 International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP)자료를 이용하여 visible과 infrared radiances를 이용하여 산출된다.
데이터처리
알베도와 순복사에서 시계열 패턴이 서로 대칭되게 관측되었고 이러한 변화를 통계적으로 분석하여 정량화하기 위해서 상관계수를 도출하였다. 대륙에서 두 요소 간 상관계수는 -0.
성능/효과
이와 같이 해양과 대륙지역은 값의 분포, 변화 경향, 지역적 변화 등이 상이한 것으로 나타나 두 영역을 구분 하여 순복사와 알베도간 상관관계를 분석하였다. 그 결과 대륙과 해양 지역 모두 알베도와 순복사의 시계열 패턴이 대칭하여 나타났으며, 이는 두 요인이 서로에게 영향력을 미치고 있다는 것을 나타낸다. 영향력을 정량적으로 분석하기 위해 대륙과 해양에서 알베도와 순복사 사이의 상관계수를 도출하였다.
알베도와 순복사에서 시계열 패턴이 서로 대칭되게 관측되었고 이러한 변화를 통계적으로 분석하여 정량화하기 위해서 상관계수를 도출하였다. 대륙에서 두 요소 간 상관계수는 -0.73으로 높은 음의 상관관계를 가지는 것으로 나타났으며, 해양에서는 상관계수가 다소 낮은 -0.32로 나타났다. 해양 영역에서도 시계열 패턴은 대칭되는 형태를 보이지만 낮은 상관관계가 발생하는 이유는 해수 영역과 해빙이 뒤섞여 있기 때문이다.
알베도의 경우 대륙지역과 해빙이 존재하는 지역에서 높은 값의 분포를 보이는데, 이는 알베도의 특성에 따른 것으로 얼음이나 눈으로 구성되어 있는 지역에서 알베도가 높게 관측된다. 또한 로스빙붕과 동남극 지역의 경계면에서 낮은 알베도 분포를 보이며, 해양과 대륙의 경계 지역과 남극 반도 지역에서도 대륙 중앙에 비해서 낮은 알베도 분포를 보인다. 순복사와 알베도의 평균장 모두 대륙과 해양에서 값의 분포가 확연하게 구분되어 분포하였다.
0061%의 변화를 보인다. 시계열 패턴을 보면 알베도는 1988년, 1994년, 1999년에 high peak가 관측되었으나,순복사는 동일시기에 low peak가 관측되었다. 해양에서는 순복사가 연간 -1 W/m2의 변화를 보였으며 알베도의 경우 -0.
후속연구
보통 얼음과 눈으로 구성되어 있는 지역에서는 약 40~90%의 알베도 값이 분포하며, 해수 지역에서는 약 5~8%의 알베도의 값이 분포하기 때문에 알베도 변화의 신호 감쇠로 인한 효과로 판단된다. 그렇기 때문에 추후에 해양 영역에서 알베도의 영향력을 분석할 경우, 해수와 해빙역을 구분하여 분석하는 것이 필요하다 사료된다. 이러한 연구결과를 통해서 남극 지역의 얼음-알베도 피드백은 알베도에서 순복사 사이의 관계를 면밀하게 증명할 수 있는 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
또한 극지 기후변화와 관련 하여 순복사는 지구 표면에 흡수· 반사· 방출되는 에너지의 균형(Jobson, 1982; Carmona et al., 2015)이자 복사성분, 난류성분 분석을 위한 기초 자료로 활용 가능하다.
그렇기 때문에 추후에 해양 영역에서 알베도의 영향력을 분석할 경우, 해수와 해빙역을 구분하여 분석하는 것이 필요하다 사료된다. 이러한 연구결과를 통해서 남극 지역의 얼음-알베도 피드백은 알베도에서 순복사 사이의 관계를 면밀하게 증명할 수 있는 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
남극은 어떠한 특징을 가지는 지역인가?
남극은 기후변화를 이해하는데 있어 중요한 지역 중 하나이며, 선행연구에 따르면 온난화뿐만 아니라 냉각화도 일어나는 복합적인 지역이다. 그렇기 때문에 남극 에너지 수지의 장기간 변화에 대한 파악이 필요하다.
에너지 수지 요소 중 하나인 순복사는 무엇에 영향을 받는가?
그렇기 때문에 남극 에너지 수지의 장기간 변화에 대한 파악이 필요하다. 에너지 수지 요소 중 하나인 순복사는 알베도의 영향을 받으며, 이때 알베도는 negative radiative forcing을 일으키는 요소로 작용한다. 남극의 기후 변화 및 얼음-알베도 피드백에서 두 요소 사이의 관계를 면밀하게 분석하기 위해서는 두 요소 사이의 상관관계를 분석할 필요가 있다.
순복사를 정의하는 식은?
Rn = RSW + RSW (1)
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