Projection of Global Sea Level Change in 2050 caused by Antarctic and Greenland ice mass variations

Abstract

Global mean sea-level rise is one of the most significant consequences associated with global warming. Because sea-level rise has been mostly determined by ice mass loss in Antarctica and Greenland, it is critical to estimate future ice mass loss from Antarctic and Greenland ice sheets. Several ice sheets models predict ice mass balance from both ice sheets and subsequent sea-level changes with significant model-to-model disagreements. In this study, we projected ice mass variations over both ice sheets up to 2050 based on linear trends and acceleration components in historic ice discharge estimates assuming that ice dynamics would be rather constant during a few decades. Ice discharge components were estimated from observed ice mass variations with surface mass balance (SMB) correction. Future SMB contribution was also included using future projection climate models. We found that future global sea-level rise rate due to AIS would be 0.79~0.99 mm/yr and GrIS would be 0.72 ~ 0.96 mm/yr. AIS contribution to future sea-level rise is similar to or slightly larger than GrIS. Large discrepancies in SMB projections due to climate model uncertainties are the main limitation in this study.

남극과 그린란드 빙상에 의한 전 지구 평균 해수면 상승은 지구온난화의 중요한 신호이다. 해수면 상승률이 대체로 남극과 그린란드 빙상 질량 감소에 의해 결정되기 때문에, 미래의 남극과 그린란드 빙상의 질량 변화를 예측하는 것이 무엇보다 중요하다. 여러 빙상 모델들이 남극과 그린란드의 미래 빙상 질량 변화와 이에 따른 해수면 변화를 예측하고 있지만 예측치에 큰 편차가 있다. 본 연구에서는 빙하 유출량이 향후 몇 십년간 일정하게 변화할 것이라는 가정을 바탕으로 계산한 과거 빙하 유출량의 선형성분과 가속성분을 이용하여 2050년 까지의 남극과 그린란드 빙상 질량 변화를 계산하였다. 여기서 빙하 유출량의 각 성분들은 표면 질량 변화 효과를 보정한 빙상 질량 변화의 관측값을 통해 추정하였다. 미래 표면 질량 변화값 역시 기후 모델들의 미래 예측값을 바탕으로 포함시켰다. 결론적으로 남극 빙상 질량 변화에 의한 해수면 변화율은 0.79~0.99 mm/yr 이며 그린란드 빙상 질량 변화에 의한 해수면 변화율은 0.72 ~ 0.96 mm/yr 로 예측되었다. 남극과 그린란드의 미래 해수면 상승에 대한 기여도는 비슷하거나 남극이 조금 큰 것으로 예측되었다. 여러 기후모델들 간 표면 질량 변화의 큰 편차는 본 연구의 주요 불확실성이라고 볼 수 있다.