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- "고급 열수문학적 모델은 수백 년을 시뮬레이션하기 위해 엄청난 컴퓨터 성능이 필요
- 지구 모델과 지역 영구 동토층 시뮬레이션 사이 격차 해소하는 새로운 컴퓨터 모델 개발

시한폭탄이 똑딱거린다.

영구 동토층은 얼마나 빨리 녹을까?
한 가지는 분명하다. 영구 동토층이 기후 변화로 인해 침식되고 있으며 이미 그 가장자리에서 용해의 첫 징후를 보이고 있다. 제상이 얼마나 진행되었고 어느 ​​속도로 진행되고 있는지는 훨씬 덜 명확하다. 

▲ 영구 동토층이 얼마나 빨리 녹을지에 대한 상충되는 정보가 있다. © Lutz Schirrmeister/ AWI

"Lunt(불씨)"는 언제 보일까?

AWI(Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research)의 엔스 스트라우스(Jens Strauss)는 "대중은 이에 대해 매우 다른 생각을 갖고 있다"라고 설명한다. 일부 사람들은 영구 동토층 지역이 곧 인류의 면전에서 폭발할 시한폭탄으로 여긴다. 다른 사람들은 극북이 온난화에 매우 느리게 반응하므로 경보를 울리지 않을 것이라고 생각한다.

"둘 다 사실이 아니다"라고 포츠담 연구원은 강조했다. "우리는 영구 동토층이 몇 년 안에 갑자기 엄청난 양의 온실가스를 대기 중으로 내뿜어 필연적으로 기후가 전복될 것이라고 기대할 필요는 없다." 그러나 하찮게 여기는 것 또한 적절하지 않다. "결국 영구 동토층 지역은 이미 독일의 연간 배출량과 거의 일치하는 정도로 온실가스를 방출하고 있다.”

복잡한 시스템

문제는 영구 동토층 상태의 분석 및 시뮬레이션은 많은 요소를 고려해야 하기 때문에 시간이 많이 걸린다. 이를 다양한 세부 수준으로 묘사하는 컴퓨터 모델이 이미 존재하지만 단순화 수준이 감소함에 따라 계산 노력이 엄청나게 증가한다.

AWI의 영구 동토층 연구 부서의 모리츠 랑거(Moritz Langer)와 그의 동료들은 "고급 열수문학적 모델은 수백 년을 시뮬레이션하기 위해 엄청난 컴퓨터 성능을 필요로 한다"라고 설명한다. "그것들은 일반적으로 국지적 과정 연구와 수년에서 수십 년을 시뮬레이션하는 데에만 사용된다." 반면에 지구 시스템 모델은 수백 년에 걸친 거친 기후 개발을 시뮬레이션할 수 있다. "그러나 이러한 시스템 중 많은 수가 하층토의 상부 미터만을 덮기 때문에 깊은 영구 동토층의 장기적인 발전을 매핑할 수 없다"라고 팀이 말했다.

▲ 새 모델을 기반으로 하는 상호반응하는 지도는 1800년 이후 기후와 영구 동토의 특정 속성이 어떻게 진화했으며 미래의 발전은 어떤 모습일지 보여준다. © Lutz Schirrmeister/ AWI

다리로서의 스테이션 왜건 모델

이 딜레마를 해결하기 위해 Langer와 그의 팀은 지나치게 거친 지구 모델과 지역 영구 동토층 시뮬레이션 사이의 격차를 해소하는 새로운 컴퓨터 모델을 개발했다. 그들은 제한된 기후 매개변수를 기초로 사용했다. 여기에는 일일 평균 표면 온도, 강수 및 지열 열 흐름과 같은 중요한 매개변수가 포함된다.

그들은 이것을 토양의 수분 및 얼음 함량, 적설량 또는 영구 동토층의 다양한 깊이에서의 열 전달과 같은 지역 모델의보다 정확한 요인과 결합했다. 이 결합 모델의 정확도 테스트는 시뮬레이션된 결과가 다른 북극 영구 동토층 지역의 현재 측정값과 잘 일치함을 보여주었다. 이 모델을 기반으로 Langer와 그의 팀은 1750년에서 2000년 사이에 북극 영구 동토층의 열 상태를 재구성했다.

그 결과 극북의 다양한 영구 동토층이 얼마나 따뜻한지, 영구 동토층이 이에 어떻게 반응하는지 보여주는 대화형 지도가 만들어졌다. (계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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