CMIP6 모델들의 해양 열함량 변화 모의 성능 평가

Abstract

해양은 지구온난화로 인한 초과에너지의 90% 이상을 저장하는 지구의 주요한 열 저장고이다. 관측자료는 시공간적인 한계가 있기 때문에 기후모델을 이용하여 해양 열함량의 현재와 미래 변화모습을 보려는 연구들이 많이 수행되어 왔다. 그러나 해양 열함량의 전지구적인 공간분포에 대한 연구는 거의 수행되지 않았다. 과거기간(1980-2014년)동안 CMIP6 모델들의 해양 열함량의 수평, 수직 구조를 관측과 비교한 결과, 다중모델평균의 전지구 열함량 선형추세는 5.10 x 1021 J yr-1이고, 관측자료의 추세는 6.60 x 1021 J yr-1 이었다. CMIP6 모델들은 전지구 해양 열함량 추세를 과소모의를 하는 경향이 있다, 수직적으로, 다중모델평균은 상층부(0-150 m)에서는 과대모의를 하고, 하층부(150-2,000 m)에서는 과소모의를 하는 것으로 드러났다. 관측과 모델사이에 이러한 수직 구조의 불일치는 모델이 실제해양의 연직대류 현상을 잘 모의하지 못한다는 것을 암시한다. 수평적으로는 태평양에서 모의패턴이 크게 차이가 났는데, 대부분의 모델들은 상층 450 m 열대태평양에서 관측의La Nina-like 패턴을 잘 모의하지 못했다. 이는 무역풍 모의성능에 따른 차이인 것으로 보인다. 열대태평양에서 열함량 추세가 'La Nina-like' 패턴을 보인 일부 모델은 관측과 마찬가지로 무역풍이 강화된 모습을 보였다.

The ocean is the earth's main heat reservoir, which stores more than 90% of the excessed energy caused by global warming. Since observational data has temporal and spatial limitations, many studies have been conducted to see the current and future changes in ocean heat content(OHC) using climate models. However, few studies have been conducted on the global spatial distribution of OHC. The horizontal and vertical structures of OHC in CMIP6 models were compare with those of the observation over the historical period (1980-2014). The global OHC linear trend of multi-model-mean was 5.10 x 1021 J yr-1, and that of the observed trend is 6.60 x 1021 J yr-1. CMIP6 models tend to underestimate the OHC trend. It was found that the vertical OHC trend of multi-model-mean was overestimated in the upper layer (0-150 m) and underestimated in the lower layer (150-2,000 m). The discrepancy in the vertical profile between the observation and the models implies that the vertical convection of the models could not simulate the real ocean. The horizontal OHC trend pattern differed significantly in the Pacific Ocean, and the models were poor at simulating the "La Nina-like" observation patterns in the upper 450 m tropical Pacific. This appears to be due to differences in trade wind simulation performance. As observed, some models with a "La Nina-like" pattern in the tropical Pacific showed a strengthened trade wind.