관측 및 모델 자료 분석을 통한 과거 천년동안 기후 변동성에 대한 자연 및 인위적 강제력의 역할 연구

Abstract

본 연구는 ERIK 모의 실험 결과와 Paleo climate proxy network dataset, SOI_pr index 그리고 CMIP5/PMIP3 Last Millennium scenario를 통해 전 지구의 평균기온 변화에 영향을 주는 요소들의 기여도 분석 및 태양 및 화산활동에 의한 복사에너지 양의 변화가 열대 동태평양 지역의 표층수온에 대한 영향에 대해 연구하였다. 먼저 1000 ~ 1990년 동안 세가지 외부 강제력을 고려한 ERIK 모의 실험 결과 중 MWP(1051-1150) 기간과 PWP(1891-1990) 기간의 태양 복사강제력에 대한 반응성에 대해 분석하였고, 자연 및 인류활동에 의한 기여도가 각각 56%, 44% 일 것이라고 사료된다. 전 지구 표층온도의 EOF 첫 번째 모드는 태양활동과 관련된 전 지구 평균온도의 변동성을 대표하는 모드이며 이는 CMIP5/PMIP3 Last Millennium scenario의 CCSM4모델 결과 역시 유사하게 모의하고 있음을 확인할 수 있었다. 그리고 태양활동이 활발할 경우 관측 및 climate proxy data와 SOI_pr index를 통하여 열대 동태평양에 La Niña-like 구조를 보임을 확인할 수 있었다. 또한 1000 ~ 1990년 동안 세가지 외부 강제력을 고려한 ERIK 모의 실험 결과를 통해 화산활동의 규모에 따라 El Niño의 반응성이 커지며 일정 임계규모(Threshold magnitude) 이상의 복사 강제력의 감소가 열대 동태평양에 warming signal이 나타남을 확인하였다. 이를 바탕으로CMIP5/PMIP3 Last Millennium scenario의 CCSM4 모델 결과를 분석해 보면 1500~1850년 동안 El Niño의 반응성이 나타남을 확인하였다. 또한 이러한 현상의 세부적인 역학과정으로 과거 연구를 참고하여 지구의 온도조절장치 (Thermostat mechanism)와 Hadley cell 의 하강운동이 존재하는 아열대지역의 증발량 감소로 인한 수렴지역의 약화 및 강수량 감소로 Walker circulation의 약화로 인한 열대 동태평양의 용승의 약화로, 화산활동으로 인한 복사강제력이 열대 태평양의 평균장을 변화시킬 수 있음을 확인하였다. 짧은 시간규모에 ENSO에 영향을 주는 화산활동으로 인한 복사 강제력의 영향에 대한 분석으로 비추어 볼 때, 태양에 의한 입사량 변화 주기의 자연변동성을 이겨낼 만한 복사강제력의 변화는 일반적인 ENSO의 주기를 변조 시킬 수 있으며, 이에 상응하는 greenhouse gas의 변화로 인한 복사강제력의 변화가 자연변동성을 넘어서서 ENSO에 영향을 미칠 수 있는 가능성을 제시하였다.|In this study, on the contributions of solar and greenhouse gases forcing during the present warm period, the impact of volcanic forcing on the change in the tropical pacific in a millennium coupled model simulation using ERIK simulation, paleo climate proxy network dataset, Southern Oscillation index based on the precipitation proxy data and CMIP5/PMIP3 Last Millennium scenario. By analyzing a millennium simulation of a global climate model, we estimate the contribution of solar and greenhouse gas forcings on the increase in global mean temperature according to compare Medieval Warm Period(1051-1150) and Present Warm Period(1891-1990). Linear regression analysis reveals that solar and greenhouse gas forcing explains 56% and 44% of the increase in global mean temperature during the Present Warm Period, respectively, in the global climate model. The 1st principal component of global mean temperature meaning the solar variation effect in ERIK simulation and CCSM4 of CMIP5/PMIP3 Last Millennium scenario. During the strong solar irradiance year, there exist the La Niña-like structure in tropical eastern pacific using the climate proxy date and southern oscillation index based on precipitation proxy data. Also, we suggest that the changes of tropical pacific SST in the next winter of volcanic eruptions are characterized by an El Niño-like mean state change, in addition, their response is proportional with the strength of volcanic eruption magnitude in the ERIK simulation based on the three external forcings. Based on the this result, CCSM4 of CMIP5/PMIP3 Last Millennium scenario is also estimated by warming signal in tropical pacific during 1500-1850 year. Previous study suggest that physical mechanism of mean state change according to external radiative forcing variability are described an Thermostat mechanism and walker circulation weakening liked trade wind and upwelling in the eastern tropical pacific due to evapraion decreasing in subtropical region in Hadley cell subsidence. According to external radiative forcing of volcanic eruption effect to ENSO variability in the inter-annual time scale, the influence of opposite effect of global warming caused by GHG radiative forcing have something critical level of the earth sufferd.; In this study, on the contributions of solar and greenhouse gases forcing during the present warm period, the impact of volcanic forcing on the change in the tropical pacific in a millennium coupled model simulation using ERIK simulation, paleo climate proxy network dataset, Southern Oscillation index based on the precipitation proxy data and CMIP5/PMIP3 Last Millennium scenario. By analyzing a millennium simulation of a global climate model, we estimate the contribution of solar and greenhouse gas forcings on the increase in global mean temperature according to compare Medieval Warm Period(1051-1150) and Present Warm Period(1891-1990). Linear regression analysis reveals that solar and greenhouse gas forcing explains 56% and 44% of the increase in global mean temperature during the Present Warm Period, respectively, in the global climate model. The 1st principal component of global mean temperature meaning the solar variation effect in ERIK simulation and CCSM4 of CMIP5/PMIP3 Last Millennium scenario. During the strong solar irradiance year, there exist the La Niña-like structure in tropical eastern pacific using the climate proxy date and southern oscillation index based on precipitation proxy data. Also, we suggest that the changes of tropical pacific SST in the next winter of volcanic eruptions are characterized by an El Niño-like mean state change, in addition, their response is proportional with the strength of volcanic eruption magnitude in the ERIK simulation based on the three external forcings. Based on the this result, CCSM4 of CMIP5/PMIP3 Last Millennium scenario is also estimated by warming signal in tropical pacific during 1500-1850 year. Previous study suggest that physical mechanism of mean state change according to external radiative forcing variability are described an Thermostat mechanism and walker circulation weakening liked trade wind and upwelling in the eastern tropical pacific due to evapraion decreasing in subtropical region in Hadley cell subsidence. According to external radiative forcing of volcanic eruption effect to ENSO variability in the inter-annual time scale, the influence of opposite effect of global warming caused by GHG radiative forcing have something critical level of the earth sufferd.