기후변화와 자연재해관리 제 2장 기후변화와 기후변동.

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1 기후변화와 자연재해관리 제 2장 기후변화와 기후변동

2 기후변화의 정의 및 기본개념 기후변화란 일반적으로 지구공전궤도, 화산활동, 지각활동 등의
UNIVERSITY KANGWON NATIONAL 기후변화란 일반적으로 지구공전궤도, 화산활동, 지각활동 등의 자연적인 요인과 온실가스와 에어러솔의 농도 증가에 의한 인위적인 요인에 의해 기후계가 점차 변화하는 것을 의미한다. IPCC 제4차 평가보고서는, 인위적 요인에 의한 지구온난화는 의심할 여지없이 명백하며 그 과정은 온실효과에 기인한다고 밝히고 있다. 온실효과란 지구 표면에서 방출되는 복사에너지를 흡수, 재 방출 함으로써 지표의 기온을 높이는 현상을 의미한다. 교토의정서에서 규정한 주요 온실가스는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 과불화탄소(PFCs), 수불화탄소(HFCs), 육불화황(SF6)로 총 6종이다.

3 기후변화의 정의 및 기본개념 UNIVERSITY KANGWON NATIONAL 온실효과 란?

4 기후변화의 정의 및 기본개념 UNIVERSITY KANGWON NATIONAL IPCC 3차 과학평가보고서(2001) : 인간 활동으로 인한 온실가스 배출이 증가하고 있으며, 그로 인하여 지난 50년간 온난화가 발생하였고, 21세기에도 지구 평균기온과 해수면 상승이 지속될 것이라 보고하였다. 20세기 주요 기후변화 추세 이산화탄소 농도 280ppm ppm 30% 이상 . 평균 기온 0.6℃ 과거 일 만년 중 가장 빠른 속도의 기온 상승임. 21세기 기후변화변화 평균 기온 1.4~5.8℃ . ℃ 홍수와 가뭄 등의 자연재해 발생 빈도가 증가 예상. 과거 75년간 우리나라의 기후변화 연평균기온 약 1.1℃ . 그 중 약 0.7℃ 정도는 지구온난화로 인한 것 으로 추정 됨.

5 기후변화의 정의 및 기본개념 UNIVERSITY KANGWON NATIONAL 대기 온도의 지속적 상승은 해양과 대기의 에너지와 물 순환 변동의 원인이 되어 경제, 환경을 포함한 사회 전반에 영향을 미치게 되며 특히, 물 순환(Hydrological cycle)은 강수량, 증발량과 토양 함수량 변화로 이어져 가장 중요한 요소로 인식되고 있다. 현재 기후변화가 물 순환에 미치는 영향을 평가하기 위한 기본적인 도구로 IPCC 권장 시나리오인 SRES(Special Report on Emission Scenarios) 기반의 대기대순환모형(General Circulation Model, GCM)과 지역기후모형(Regional Climate Model, RCM) 자료가 이용되고 있다. 기후변화 연구를 위한 모형 개발 1970년대 중반 GCM 개발 시작, 현재까지도 매우 중요한 도구로 사용. 최근 10여 년 후변화 연구에 초점을 두고 지구 기후 시스템을 구성하는 중요한 요소인 대기, 해양, 지면, 에어로졸, 탄소 순환, 대기 화학과정 등 거의 대부분의 기후 시스템 요소를 포함하는 접합 대순환 모형(Coupled General Circulation Model, CGCM)로 발전. 현재 CGCM의 공간 분해능은 대기의 경우 수평: 약 250km, 연직: 경계층 이상의 고도에서 약 1km 정도, 해양의 경우 수평: 125~250km, 연직: 200~400m 정도 발전. 향 후... 시․공간적으로 상세한 지역 기후를 재현하고 예측하는 것, 지역 기후 변화는 궁극적으로 인류 삶의 질에 어떠한 영향을 미칠 것 인가에 대한 연구가 진행 예정.

6 기후변화의 정의 및 기본개념 UNIVERSITY KANGWON NATIONAL 지구의 물순환

7 기후변화의 원인 기후변화(climate change)는 전 지구적 규모의 기후
UNIVERSITY KANGWON NATIONAL 기후변화(climate change)는 전 지구적 규모의 기후 또는 지역적 기후의 시간에 따른 일련의 변화를 의미한다. 또한, 기후변화는 짧게는 수년에서부터 길게는 수백만 년의 기간 동안 대기의 평균적인 상태 변화를 의미하는데, 이러한 변화는 지구 내부의 작용(dynamic processes on earth), 태양 복사의 변화와 같은 외력에 작용(external force), 인간의 활동(human activity) 등으로 기인되는 것으로 알려지고 있다. (1) 지구 기후의 내부 변화(variation within the earth's system) - 빙하작용, 해양의 변화, 기후의 장기기억 (2) 기후 변화를 초래하는 외적 요인 - 온실가스

8 기후변화의 원인 (내부변화) 1) 빙하작용 -빙하는 기후 변화의 가장 민감한 지표의 하나로서 인식되고 있다.
UNIVERSITY KANGWON NATIONAL 1) 빙하작용 -빙하는 기후 변화의 가장 민감한 지표의 하나로서 인식되고 있다. 냉각기(ice age) 상대적 형성이 활발 온난화시기 생성이 후퇴 -빙하가 가지는 영향력 : 빙하의 변화양상 기후변화외부 요소에 의한 기후변화 증폭 -지난 100년 간, 빙하 : = 녹는양 재생산양 decrease

9 기후변화의 원인 (내부변화) UNIVERSITY KANGWON NATIONAL

10 기후변화의 원인 (내부변화) 2) 해양의 변화 기후 변화는, 수십 년 규모로 대기와 해양의 반응을 일으킬 수도 있다.
UNIVERSITY KANGWON NATIONAL 2) 해양의 변화 기후 변화는, 수십 년 규모로 대기와 해양의 반응을 일으킬 수도 있다. 많은 기후 변동(climate variability) 특히 ENSO(El Niño-Southern Oscillation) 태평양의 10년 주기의 PDO(pacific decadal oscillation) 진동 북대서양의 NAO(north atlantic oscillation) 북극의 AO(artic oscillation) 진동 등은 열이 해양에 저장되고 이를 순환시킴으로 기후변화를 일으키는 일부 원인이 될 수 있다. 더 장기적인 과정으로는 최근에 열염순환(thermohaline circulation)이 열을 재분배하는 중요한 역할을 담당하며, 기후변화에 영향을 준다고 알려지고 있다.

11 기후변화의 원인 (내부변화) 열염순환(thermohaline circulation) KANGWON NATIONAL
UNIVERSITY KANGWON NATIONAL 열염순환(thermohaline circulation)

12 기후변화의 원인 (내부변화) 3) 기후의 장기기억(climate long memory)
UNIVERSITY KANGWON NATIONAL 3) 기후의 장기기억(climate long memory) 기후 시스템에서 나타나는 대부분의 내적 요인에 의해 변화하는 성질의 형 태는 장기기억으로 표현되는 이력현상(hysteresis)의 형태로 나타나게 된다. 다시 말해서, 기후의 현재 상태를 나타내게 하는 원인뿐만 아니라 현재에 상태에 도달하게 되는 여정도(history) 반영하고 있다는 것이다. 예를 들면, 장기간의 건조한 기상상태는 호수가 메마르게 할 수 있고, 땅을 건조시켜 사막을 확장시킬 수 있다. 결국, 이러한 상태는 미래에 강우의 패턴을 변화시킬 수 있다는 것이다. 즉, 기후변화는 영속되는 과정으로서 여러 기상학적 양상이 불가항력적으로 발생하는 변동에 서로 형태와 양상으로 반응하기 때문이다.

13 기후변화의 원인 (외적요인) 1) 온실 가스 최근 지난 5억 년 간의 이산화탄소의 변화 연구(IPCC)에 따르면,
UNIVERSITY KANGWON NATIONAL 1) 온실 가스 최근 지난 5억 년 간의 이산화탄소의 변화 연구(IPCC)에 따르면, 온실가스로 인한 복사강제(radiative forcing)가 기후변화를 일으키는 주요 원인으로 언급하고 있다. 다시 말해서, 온실효과는 열을 대기에 가두어 온도를 상승시키게 되며 지구의 온도를 변화시키는 데에 결정적인 역할을 한다. 교토 의정서 규정 주요 온실가스 6종 - 이산화탄소(CO2) 메탄(CH4), - 아산화질소(N2O) 과불화탄소(PFCs) - 수불화탄소(HFCs) 육불화황(SF6)

14 기후변화의 원인 (외적요인) UNIVERSITY KANGWON NATIONAL 온실 가스

15 기후변화의 원인 (외적요인) UNIVERSITY KANGWON NATIONAL

16 기후변화의 원인 (외적요인) 지난 5억 년간의 이산화탄소 변화 양상 전지구적 평균온도와 5년 이동평균
UNIVERSITY KANGWON NATIONAL 지난 5억 년간의 이산화탄소 변화 양상 전지구적 평균온도와 5년 이동평균 최근 전지구적 평균 해수면 온도 상승

17 기후변동과 기후변화 기후변동성(climate variability)과 기후변화(climate change)는 사회적
UNIVERSITY KANGWON NATIONAL 기후변동성(climate variability)과 기후변화(climate change)는 사회적 자연적 환경에 상당한 영향을 주고 있다. 기후변동성과 기후변화를 동일한 의미로 혼동하는 경우가 있는데 기후변동성은 ENSO(El Niño-Southern Oscillation), AMO(Atlantic Multidecadal Oscillation)와 같이 특정 주기를 가지며 자연적으로 발생하는 수문기상학적 변동성을 의미하는 반면 기후변화는 이러한 자연적인 변동성과와는 별도로 지구온난화 등으로 기인하는 인위적인 변동성을 말한다. 연주기(seasonal cycle)에서 경년 기후변동(interannual variability)은 흉년 및 풍년, 수자원 확보, 에너지 요구량 등에 직접적으로 연관되어 있다. 장기 기후변동(long-term climate variability)은 농업생산성, 육지 및 해상의 생태시스템 및 이와 연관된 동식물 자원 구조에 영향을 줄 수 있다.

18 기후변동과 기후변화 전형적인 기후변동성 예로서 3-7년 주기를 갖는 ENSO와 AMO 시계열 KANGWON NATIONAL
UNIVERSITY KANGWON NATIONAL 전형적인 기후변동성 예로서 3-7년 주기를 갖는 ENSO와 AMO 시계열

19 기후변동과 기후변화 KANGWON NATIONAL UNIVERSITY
관측기상자료와 고기후자료로부터 추정된 전 지구 온도(1860~2000)의 변화 양상 모형으로부터 추정된 전지구적 온도 변동성과 관측치 비교

20 기후변동과 기후변화 UNIVERSITY KANGWON NATIONAL ENSO 이외에 AMO(Atlantic multi-decadal oscillation), PDO(pacific decadal oscillation)등과 같이 여러 자연적인 기상 변동성을 발견하고 있지만 얼마나 이러한 현상들을 예측할 수 있느냐는 여전히 난제로 남아있다. 물론 현재 국지적 지역적인 스케일에서 특정지역 특정사상에 대한 예측능력은 존재하지만 많은 경우에서 예측 정도는 매우 낮다. 그러나 어떠한 방식으로도 우리는 이러한 갑작스러운 기상 전이 가능성에 대한 신뢰성 있는 추정치를 가져야 한다(NRC, 2001b). 기후변화 연구에서 직면하고 있는 가장 근본적인 문제는 기상학적 변동성이 인간의 활동으로 기인한 영향들에 의해서 어떻게 변화할지 현재까지 정확한 이해를 가지고 있지 않다는 점이다. 특히 지역적 국지적 관점에서 이러한 기상학적 변동성에 대한 정보가 수자원의 취약성 및 지속성(substantiality) 평가를 위해서 어떻게 효과적으로 이용되어야 하는지에 대한 연구 또한 미진하다.