과학저널 Nature를 통해 발표된 새로운 연구 결과에 따르면, 이산화탄소 배출 저감이 없이는 지구 평균 기온은 2100년까지 최소 섭씨 4도 이상, 2200년까지는 8도 이상 증가할 것으로 예상된다. 연구진은 지구 기후가 기존의 예측보다 더 이산화탄소에 민감함을 발견하였다.

본 연구는 또한 기후의 민감성에 대하여 현재까지 가장 알려지지 않았던 구름 형성의 역할에 대해 설명하였으며, 이 현상이 지구 온난화에 긍정적 또는 부정적인 역할을 하는가에 대해 확인하였다.

본 연구를 수행한 New South Wales의 Steven Sherwood 교수는 본 연구를 통해 산업화 이전으로부터 두 배 이상 증가한 이산화탄소 수치에 대하여 낮은 기온 상승을 예측한 기후 모델들은 구름 형성에 대해 정확한 프로세스를 적용하지 않은 결과임을 확인하였다고 설명하였다.

기후 모델에서 올바른 구름 형성 프로세스가 적용될 경우, 기후의 민감성은 훨씬 높아질 것이다. 지금까지, 이산화탄소 수치가 두 배 증가할 경우 지구 기온의 민감도는 섭씨 1.5에서 5도 사이로 예측되었다. 본 연구는 이러한 기후 민감성 예측의 최저점을 끌어올려 이산화탄소 수치가 두 배 증가할 경우 지구 기온은 3도에서 5도 증가할 것이라고 제시하였다.

이 좁은 범위이지만 보다 높은 예측치의 원인은 구름 형성에서 수증기의 역할을 살펴본 실제 관측 결과에서 찾아볼 수 있다. 관측 결과는 증발을 통해 수증기가 대기 중에서 빠져나올 때에, 상승기류가 15km 이상 상승하여 큰 비를 유발하는 구름을 형성하거나 비구름을 형성하지 않고 몇 km만 상승하고 다시 표면으로 돌아오는 것을 보였다.

상승기류가 몇 km만 상승할 경우 구름의 양은 감소하게 되는데, 이는 높은 고도의 구름 형성 지역에서 증기가 감소하게 되기 때문이다. 그러나 15km 이상의 상승기류가 존재할 경우 구름 형성 지역에서의 수증기 감소는 발생하지 않는다.

연구진은 대기 중 이산화탄소 증가에 대하여 기온 상승이 적게 일어난다고 예측한 기후 모델들은 이러한 저고도 수증기 프로세스에 대해 충분히 다루지 않았음을 확인하였다. 그 대신, 이 모델들은 거의 모든 상승기류들이 15 km 이상 상승하고 구름을 형성한다고 모사하였다.

만약 이러한 높은 상승기류만이 기후모델 내에 존재한다면 보다 많은 구름들이 형성되어 햇빛의 반사도가 증가할 것이다. 그 결과로 이 모델에서 지구의 기후는 대기 중 이산화탄소 수치에 보다 덜 민감하게 된다. 그러나 실제 관측 결과는 이것이 잘못되었다는 것을 보여준다.

기후 모델 내에서 상승기류 프로세스가 보다 정확하게 적용되어 실제 관측 결과와 일치한다면, 모델을 통해 예측한 결과는 수증기가 대기 중에서 다양한 범위의 높이로 상승하여 기후가 온난해짐에 따라 구름이 형성되는 양이 감소하게 되는 원인이 될 것이다.

유입되는 햇빛의 증가와 그로 인해 대기 중으로 유입되는 열의 증가는 결과적으로 기후가 이산화탄소나 기타 변화에 더 민감하게 만들 것이다. 따라서 본 연구 결과는 수증기 프로세스가 보다 정확하게 적용된다면, 향후 50년 이내로 발생할 것이라고 예측되는 대기 중 이산화탄소 수치 두 배 증가에 대한 기후의 민감도가 2100년까지 적어도 4도 이상으로 예측할 수 있다는 것을 의미한다.

연구진은 기후 회의론자들은 기후 모델들이 상황을 악화시키고 있다고 비판하고 있으며, 본 연구는 기후 모델이 완벽하지는 않다는 것을 처음으로 인정하였지만, 그러한 오류들은 온난화가 적게 일어난다고 예측한 모델들에서만 발생하였고 온난화가 증가할 것이라고 예측한 모델들에서는 나타나지 않았음을 확인하였다고 설명하였다.

이러한 규모의 지구 평균 기온 상승은 급속한 온실가스 배출 저감 노력의 시행이 없이는 전세계 많은 국가에 엄청난 영향을 가져올 것이다. 


                     [출처 : KISTI 미리안(http://mirian.kisti.re.kr) 『글로벌동향브리핑(GTB)』2014. 01. 06]

 

 

 

 

Global average temperatures will rise at least 4°C by 2100 and potentially more than 8°C by 2200 if carbon dioxide emissions are not reduced according to new research published in Nature. Scientists found global climate is more sensitive to carbon dioxide than most previous estimates.

 

The research also appears to solve one of the great unknowns of climate sensitivity, the role of cloud formation and whether this will have a positive or negative effect on global warming.

 

"Our research has shown climate models indicating a low temperature response to a doubling of carbon dioxide from preindustrial times are not reproducing the correct processes that lead to cloud formation," said lead author from the University of New South Wales' Centre of Excellence for Climate System Science Prof Steven Sherwood.

 

"When the processes are correct in the climate models the level of climate sensitivity is far higher. Previously, estimates of the sensitivity of global temperature to a doubling of carbon dioxide ranged from 1.5°C to 5°C.

 

This new research takes away the lower end of climate sensitivity estimates, meaning that global average temperatures will increase by 3°C to 5°C with a doubling of carbon dioxide."

 

The key to this narrower but much higher estimate can be found in the real world observations around the role of water vapour in cloud formation.

 

Observations show when water vapour is taken up by the atmosphere through evaporation, the updraughts can either rise to 15 km to form clouds that produce heavy rains or rise just a few kilometres before returning to the surface without forming rain clouds.

 

When updraughts rise only a few kilometres they reduce total cloud cover because they pull more vapour away from the higher cloud forming regions.

 

However water vapour is not pulled away from cloud forming regions when only deep 15km updraughts are present.

 

The researchers found climate models that show a low global temperature response to carbon dioxide do not include enough of this lower-level water vapour process. Instead they simulate nearly all updraughts as rising to 15 km and forming clouds.

 

When only the deeper updraughts are present in climate models, more clouds form and there is an increased reflection of sunlight. Consequently the global climate in these models becomes less sensitive in its response to atmospheric carbon dioxide.

 

However, real world observations show this behaviour is wrong.

 

When the processes in climate models are corrected to match the observations in the real world, the models produce cycles that take water vapour to a wider range of heights in the atmosphere, causing fewer clouds to form as the climate warms.

 

This increases the amount of sunlight and heat entering the atmosphere and, as a result, increases the sensitivity of our climate to carbon dioxide or any other perturbation.

 

The result is that when water vapour processes are correctly represented, the sensitivity of the climate to a doubling of carbon dioxide -- which will occur in the next 50 years -- means we can expect a temperature increase of at least 4°C by 2100.

 

"Climate sceptics like to criticize climate models for getting things wrong, and we are the first to admit they are not perfect, but what we are finding is that the mistakes are being made by those models which predict less warming, not those that predict more," said Prof. Sherwood.

 

"Rises in global average temperatures of this magnitude will have profound impacts on the world and the economies of many countries if we don't urgently start to curb our emissions.

 

 

[원문출저 : http://www.sciencedaily.com/releases/2013/12/131231094442.htm]