북극 해빙 두께(Arctic sea ice thickness)는 북극 해빙 정도를 예측하는 중요한 예측 인자로 여겨지고 있다. 그러나 정기적 예보 시스템은 현재 초기치 설정(initialization)에 해빙 두께 관측을 이용할 수 없으며, 따라서 부가적인 기술을 통한 중요한 정보원을 놓칠 가능성이 있다. 이러한 정보원이 지구 기후 모델과 함께 유사한 잠재적인 예측 실험과 얼마나 다른가를 조사하기 위하여, 해빙 두께 초기 상태에 대한 지식이 있는 경우와 없는 경우에 대하여 실험이 운영됐다. 이 실험은 해빙 두께 영역에 대한 정확한 지식이 해빙 농도에 중요하고, 특히 여름철 8 개월 앞서 예보를 제공할 때 중요하다는 것을 보여주었다.
보다 더 정확한 해빙 예보(sea ice forecast)의 필요성을 보여주는 새로운 연구에 의해 뒷받침된 얼음이 없는 북극 해수를 이용하는 해운업(Shipping industry) 계획은 아직 몇 년의 기간이 소요될 수 있다.
여름철 해빙의 감소하는 수준은 얼음이 자체적으로 최소의 상태에 있을 때, 상선과 여행 선박을 위한 북극 항로를 개방해왔다. 그러나 오일과 가스 탐사뿐 아니라 북극 해운 경로를 확대하는 계획이 영국 레딩 대학(University of Reading) 소속의 기후 과학자들이 수행한 연구 결과에 따르면 더 어려워질 것으로 전망되고 있다.
연구진은 얼음 두께(ice thickness)의 측정이 해빙이 매년 여름 어디서 녹을 것인지를 정확하게 예측하는 데 중요하다는 사실을 발견했다.그러나 2010년 착수한 유럽 우주국(European Space Agency)의 CryoSat2와 같은 가장 현대적인 인공위성조차 얼음의 표면 위에 융해된 물이 탑재한 장치를 혼동하게 만들기 때문에, 여름철 동안 필요한 측정을 수행할 수 없었다.
이 연구를 주도한 연구원인 Jonny Day 박사는 지구 온난화가 북극을 가열하고, 여름철 빙하의 양이 수십 년 전과 비교했을 때 상당히 감소됐다고 지적했다. 이러한 상황은 선박의 새로운 경로에 대한 가능성뿐 아니라, 에너지 기업이 해저에 묻혀 있을 것으로 생각되고 있는 어마어마한 오일 매장지에 접근할 수 있는 가능성을 열었다.
해빙을 통과하는 항해가 위험하기 때문에, 북극에서 선박의 운행은 느린 속도와 많은 양의 연료를 소비한다. 해운 회사는 개빙 구역이 어디가 될 것인지 또는 쇄빙선이 어디를 누벼야 할지를 보여주기 위하여, 어느 지역 해빙이 녹을 것인지에 대한 정확한 사전 경고로부터 상당한 이득을 얻을 수 있다.
개빙 구역의 예보는 과학자들이 현재 제공할 수 있는 것보다 더 정확한 예보를 필요로 한다. 연구진은 현재 얼음의 두께에 관한 정보가 몇 개월 앞서서 보다 더 우수한 예보를 제공하는 데 중요하다는 것을 보여주었다. 그러나 최신 인공위성조차 최종 사용자가 우수한 예보를 필요로 하는 때인 5월과 10월 사이에 정확한 정보를 제공하는 것은 불가능하다.
이러한 격차를 메우기 위한 방법을 발견하는 것은 새로운 인공위성 기술 또는 아직까지 수년이 소요될 것으로 예상되는 측정 기술을 필요로 할 것이다. 레딩 대학 산하 대기 과학 국립 연구소(NCAS; National Centre for Atmospheric Science) 소속의 연구진은 이 연구를 수행하여, Geophysical Research Letters 저널에 발표했다.
이 논문의 공동 저자 중 한 사람인 레딩 대학 Ed Hawkins 박사는 연구진이 바로 지금 신뢰할 수 있는 예보를 하기 위한 능력의 격차를 조명하는 한편, 얼음 두께의 보다 더 우수한 측정이 예보를 개선할 수 있다고 제안했다고 밝혔다.
인공위성은 극지대의 이해에 혁신을 제공하지만, 아직까지 표면 위 수백 마일 위로부터 모든 것을 측정할 수는 없다. 우리는 개선된 인공위성에서 구식의 손으로 측정하는 방법에 이르기까지 전체적인 그림을 제공하기 위하여 다양한 일련의 기술이 필요하다고 Hawkins 박사는 밝혔다.
북극에서 급속하게 감소하는 얼음의 수준은 북극 빙하 예보에서 증가하는 과학적 관심으로 이어졌다. 레딩 대학 소속의 Daniel Feltham 교수가 주도하는 연구팀이 개발한 한 가지 시스템은 이례적인 수준의 정확도로 몇 개월 전 해빙의 여름철 최소 정도를 예측하기 위하여 융해 연못(melt ponds)을 사용했다. 이러한 우회적인 측정은 얼음 두께를 인공위성이 정확하게 측정할 수 없기 때문이다. 그러나 이러한 시스템에서 조차 얼음이 해운을 위하여 요구되는 정밀한 수준으로 언제, 어느 때 빙하가 융해될 것인지를 보여주는 예측은 수행할 수 없었다.
또 교란되는 해빙 두께는 몇 개월 앞서 북극 2미터 온도에 예보 오류에 상당한 영향을 끼친다. 이러한 결과는 해빙 두께를 관찰하고 이해하는 사전 능력을 예보 시스템에 결합하는 것이 기술을 상당히 개선할 수 있다는 점을 제안했다.
Declining levels of summer
sea ice have opened up the Arctic for commercial shipping and tourist cruises when the ice is at its lowest. However, plans to expand Arctic shipping routes, as well as oil and gas exploration, could be made more difficult by findings by climate scientists at the University of Reading.
They found that measurements of ice thickness are crucial for accurate forecasts of where ice will melt each summer.
However, even the most modern satellites measuring ice thickness - such as the European Space Agency's CryoSat2 spacecraft, which launched in 2010 - are unable to make the required measurements during the summer, as pools of melted water on the surface of the ice confuse its onboard instruments.
Lead researcher Dr Jonny Day said: "'Global warming is heating up the Arctic and the amount of summer ice is much reduced compared to a few decades ago. This has opened up not only new potential shipping routes but the possibility that energy companies could get access to vast oil reserves, thought to buried below the ocean floor.
"Because sailing through sea ice can be dangerous, slow going and consume large amounts of fuel, shipping companies may benefit from accurate advance warning of where the ice is going to melt, to show where the open water will be or where icebreakers could force their way through.
"This would require more accurate forecasts than scientists can currently provide. We've now shown that information about the thickness of the ice is crucial to providing better forecasts several months in advance. But even the latest satellites are incapable of providing this information between May and October, when end users are most in need of good forecasts.
"Finding a way to fill this gap may require new satellite technology or measurement techniques which could still be years away."
The research was carried out by scientists at the National Centre for Atmospheric Science (NCAS), at the University of Reading, and published in the journal Geophysical Research Letters.
Dr Ed Hawkins, University of Reading, one of the co-authors of the paper, said: "While we have highlighted a gap in our ability to make reliable forecasts at the moment, better measurements of ice thickness could improve forecasts.
"Satellites have revolutionised our understanding of the poles, but they still can't measure everything from hundreds of miles above the surface. We need a diverse array of technologies to provide the whole picture - from improved satellites to old-fashioned manual measurements."
The rapidly declining levels of ice in the Arctic has led to a growing scientific interest in Arctic ice forecasts. One system, developed by a University of Reading team led by Professor Daniel Feltham, used the number of melt ponds - so problematic for satellite measurements of
ice thickness - to predict the minimum summer extent of sea ice several months in advance with an unprecedented level of accuracy. But even this system is incapable of making predictions showing where and when the
ice will melt with the precision required for shipping.
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