[일본] 지상, 위성관측 데이터가 나타내는 대기 중 이산화탄소의 행방
국립연구개발법인 해양연구개발기구 지구표층물질순환연구분야와 국립연구개발법인 국립환경연구소 지구환경연구센터의 공동연구그룹은 주요한 온실가스인 대기 이산화탄소의 지구 전역에 걸친 흡수 배출량에 관해 지상, 위성 관측 데이터를 이용한 2개의 최신 추정방법을 상호적으로 비교, 평가하여 북반구 중위도 지역에서 신뢰할 수 있는 추정이 가능하다는 것을 밝혀내었다. 이산화탄소 배출량은 지금까지 생태학, 수리학을 기반으로 한 수치모델에 의해 추정평되었지만, 이러한 관측데이터를 이용한 방법의 평가는 세계에서 처음 시도이다.
JAMSTEC-NIES 공동연구그룹은 이러한 2개의 이산화탄소 흡수 배출량의 추정방법에 전 지구 관측 데이터를 삽입함으로써 각각의 예측 정도를 향상시키고, 방법 사이의 추정오차를 감소시킬 수 있을 것으로 생각하였다. 그래서 톱-다운 접근은 전 지구에 점재하는 대기 이산화탄소 농도 관측에 추가로 GOSAT 위성이 측정하는 전 지구 규모의 대기 이산화탄소 농도를 이용하여 보다 관측 데이터 의존의 이산화탄소 흡수 배출량을 추정하였다.
또한, 보톰-업 접근에서는 과상관법에 의해 이산화탄소 흡수 배출량을 측정하고 있는 지상 관측 네트워크와 기계학습 모델을 이용하여 일사량, 지표면 온도, 식생지수 등의 광역 데이터로부터 관측 공백지역을 보간함으로써 전 지구의 육면에서 이산화탄소 흡수 배출량을 추정하였다.
이러한 관측 데이터를 삽입한 2개의 이산화탄소 흡수 배출량을 42개 지역으로 분할한 전 지구의 육역에서 2009년 6월부터 2011년 8월 동안 비교를 실시하여 정합성을 조사하였다. 본 연구 결과, 2개의 방법 사이에서 북반구 중위도 지역 이산화탄소 흡수 배출량에 정합성이 있다는 것을 밝혔다.
특히 북아메리카, 유럽, 시베리아, 동아시아 등의 지역에서 2개의 방법으로 동일한 계절변동이 검출되었다. 이러한 방법 사이에서의 공통 결과는 북반구 중위도 지역에서 각각의 추정치가 타당하다는 것을 나타낸다.
그러나 적도부근 및 남반구의 열대지역에서, 2개의 추정에 큰 차이가 있다는 것을 밝혀내었다. GOSAT 위성에 의한 추정에서는 이산화탄소 흡수, 배출이 계절적인 주기성을 나타낸 반면에 지상관측 네트워크에 의한 추정에서는 해석기간 중 항상 이산화탄소 흡수를 나타내는 것이 밝혀졌다.
이 큰 차이는 GOSAT 위성이 관측하는 대기 이산화탄소 농도와 비교하여 지상관측에서는 열대지역 데이터가 부족한 것에 기인한다고 생각된다. 따라서 앞으로는 열대지역에서의 지상관측 네트워크를 충실하게 하는 것이 두 방법에 의한 추정치의 차이를 감소시키는데 중요하다.
본 연구에서는 관측 데이터를 입력한 2개의 방법에 의한 이산화탄소 흡수, 배출량의 추정 결과를 처음으로 비교하여 북반구 중위도 지역에서 결과가 일치하는 반면에 적도 부근 및 남반구의 열대지역에서는 다른 결과가 얻어졌다. 2가지 방법에 의한 높은 정합성으로부터 북반구 중위도 지역에서는 신뢰할 수 있는 추정이 가능하다는 것을 나타낸다. 한편 적도 부근 및 남반구의 열대지역에서 추정치의 차이를 만들어 내는 원인의 추구와 해명이 필요하다.
특히 적도 부근 열대우림의 이산화탄소 흡수, 배출량은 지상관측을 보다 중점적으로 전개하는 것이 필요하다. 그리고 이번 해석에서는 계절변동 등 비교적 짧은 기간이 대상이 되었지만, 보다 장기 관측을 지속함으로써 기상이상에 대한 이산화탄소 흡수 배출량에의 영향 및 보다 장기 이산화탄소 흡수, 배출량의 변동을 파악하는 것이 중요하다.
이번 해석에서 이용한 GOSAT 위성 및 그 후 지속적인 관측 및 일본에서 발사가 예정되어 있는 GCOM-C 위성 등 다양한 지구관측위성에 의한 장기 모니터링이 중요하다. 이러한 육역 이산화탄소 흡수, 배출량의 추정결과는 IPCC에의 공헌 등 장래 기후변화 예측을 보다 정확하게 수행하는데 도움을 줄 것으로 기대한다.
(그림 1) GOSAT위성에 의한 이산화탄소 흡수 배출량의 추정방법 개념도
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 7월 22일]
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