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[표지] 1
목차 2
요약문 16
제1장 서론 19
제2장 수행 내용 및 결과 21
제1절 시나리오 기반 한반도/동아시아 대기질과 기후변동성 관계 분석 21
2.1.1. 대표적으로 알려진 기후변동성-대기질 관계의 기후모델 내 재현 여부 확인 21
2.1.2. CMIP6 기상장과 재분석 기상장 비교에 따른 모델 기상 변수 정확도 추정 47
2.1.3. 결론 100
제2절 관측제약기법을 이용한 한반도 평균기온 적용 및 불확실성 축소 평가 102
2.2.1. 동아시아-한반도 평균기온 변화의 연관성을 계절별/월별로 분석 및 연관 메커니즘 분석 102
2.2.2. 동아시아 관측제약 조건을 한반도에 확장 적용할 수 있는 방법을 제시 118
2.2.3. 개발된 기법을 다양한 미래 시나리오에 적용하여 불확실성 감소정도 및 원인을 파악 126
2.2.4. 결론 158
제3절 고해상도 토양/식생/피복 등 지리정보 기반 검증시스템 구축 160
2.3.1. 고해상도 토양/식생/피복 등 지리정보 데이터베이스 구축 161
2.3.2. 모델 벤치마크 프레임워크 구축 178
2.3.3. 결론 216
제4절 우리나라 극한기후에 대한 기후영향지표 세부영향 분류 및 분석 217
2.4.1. 대기와 육지 관련 극한기후의 기후영향지표 분류 및 분석 217
2.4.2. 해양 관련 극한기후의 기후영향지표 분류 및 분석 219
2.4.3. 결론 230
제3장 참고문헌 231
부록[내용없음] 235
[뒷표지] 236
그림 2.1.1.1. 겨울 EAWM index와 GEOS-Chem으로 모의된 지상 PM₂.₅ 농도의 상관... 25
그림 2.1.1.2. 겨울 CMIP6 EAWM index와 CMIP6 지상(lowest level) PM₂.₅ 농도의 상... 25
그림 2.1.1.3. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL) 겨울... 26
그림 2.1.1.4. (좌) 정규화된 SHPI(normalized Siberian High Position Index, SHPI)와 추세가 제... 27
그림 2.1.1.5. (좌) 정규화된 CMIP6 SHPI(normalized Siberian High Position Index, SHPI)와... 28
그림 2.1.1.6. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL) (좌)... 29
그림 2.1.1.7. GEOS-Chem 실험. EP El Nino DJF 평균 지상 PM₂.₅ 농도 아노말리(color... 30
그림 2.1.1.8. Jing-Jin-Ji 지역 관측 지점별 겨울 연무일과 Nino 3.4 index, EP... 31
그림 2.1.1.9. (좌) CMIP6 모델의 결과. EP El Nino DJF 평균 지상(lowest level) PM₂.₅ 농도... 32
그림 2.1.1.10. 중국 내륙 지역(25-40°N, 100-120°E) CMIP6 지상... 33
그림 2.1.1.11. (좌) CMIP6 1980-2013년 DJF 평균 EP El Nino index에 대한 평균 지상(lowest... 34
그림 2.1.1.12. (좌) MERRA-2 1980-2013년 DJF 평균 EP El Nino index에 대한 평균 지상... 34
그림 2.1.1.13. CMIP6 네 가지 기후 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0,... 35
그림 2.1.1.14. 그림 2.1.1.11과 동일한 방법으로 CP El Nino에 대하여 나타냄 36
그림 2.1.1.15. 4월 WP가 +, -인 해의 TOMS, OMI 위성 Aeorosl... 37
그림 2.1.1.16. CMIP6로 나타낸 4월 WP가 +, -인 해의 AOD 컴파짓(composite) 38
그림 2.1.1.17. CMIP6 1980-2014년 4월 WP index에 대한 AOD 아노말리의 회귀계수 분포... 39
그림 2.1.1.18. CMIP6 1980-2014년 4월 WP index에 대한 PM₂.₅ 농도 아노말리(PM₂.₅... 40
그림 2.1.1.19. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0,... 41
그림 2.1.1.20. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL)... 42
그림 2.1.1.21. 정규화된(normalized) WNPSH index에 대한 지상 오존 농도의... 43
그림 2.1.1.22. 정규화된(normalized) WNPSH index에 대한 CMIP6 지상(lowest level)... 45
그림 2.1.2.1. HadISST1와 CMIP6의 Nino3.4, EP, CP El Nino 분포 비교(1980-2014). 회색 막대... 47
그림 2.1.2.2. EAWM이 강하게 발생한 해(strong EAWM years)와 약하게 발생한 해(weak... 48
그림 2.1.2.3. CMIP6 DJF EAWM index에 대한 기상변수의 회귀계수 분포(regression map).... 49
그림 2.1.2.4. 그림 2.1.2.3과 동일한 방법으로 MERRA-2에 대하여 나타냄. (좌) EAWM index에... 49
그림 2.1.2.5. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL) DJF... 50
그림 2.1.2.6. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL) DJF... 51
그림 2.1.2.7. (좌) 겨울 시베리아 고기압이 동쪽으로 강하게 확장한 해(high-SHPI)와 동쪽 확장... 52
그림 2.1.2.8. (좌) CMIP6 겨울 SHPI에 대한 850 hPa 풍속(wind speed)의 회귀계수 분포... 53
그림 2.1.2.9. 그림 2.1.2.8과 동일한 방법으로 MERRA-2에 대하여 나타냄. (좌) 겨울 SHPI에 대... 53
그림 2.1.2.10. 1980-2013년 겨울(DJF) (좌) CMIP6, (우) MERRA-2의 해면 기압(sea level... 54
그림 2.1.2.11. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL) 겨울... 55
그림 2.1.2.12. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL) 겨울... 56
그림 2.1.2.13. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL)... 57
그림 2.1.2.14. (좌) MERRA-2 EAMW index에 대한 850 hPa 바람과 지위고도의... 58
그림 2.1.2.15. (좌) MERRA-2 EAMW index에 대한 100-120°E 경도 평균(zonal mean) 연직 V... 59
그림 2.1.2.16. (좌) MERRA-2 EAMW index에 대한 지표 온도(surface air temperature)의 회귀... 60
그림 2.1.2.17. (좌) MERRA-2 EAMW index에 대한 시베리아 지역(40-65°N, 80-120°E) 지표... 61
그림 2.1.2.18. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL)... 63
그림 2.1.2.19. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL)... 64
그림 2.1.2.20. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL)... 65
그림 2.1.2.21. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL)... 66
그림 2.1.2.22. GEOS-Chem 실험 결과. 겨울(DJF) (좌) Eastern Pacific(EP) El Nino 발생 시 평... 67
그림 2.1.2.23. CMIP6 겨울(DJF) (좌) Eastern Pacific(EP) El Nino index에 따른 850... 68
그림 2.1.2.24. 겨울(DJF) (좌) Eastern Pacific(EP) El Nino... 69
그림 2.1.2.25. CMIP6 (좌) Eastern Pacific(EP) El Nino index에 대한 여러 기상장... 71
그림 2.1.2.26. MERRA-2 (좌) Eastern Pacific(EP) El Nino index에 대한 여러 기상장... 73
그림 2.1.2.27. (좌) MERRA-2와 CMIP6 EP El Nino index에 따른 지표 온도(surface... 74
그림 2.1.2.28. CMIP6 historical 실험 EP, CP El Nino, 전체 El Nino 발생... 75
그림 2.1.2.29. (좌) MERRA-2와 CMIP6 EP El Nino index에 따른 해수 온도(sea surface... 76
그림 2.1.2.30. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL)... 78
그림 2.1.2.31. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL)... 79
그림 2.1.2.32. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL)... 80
그림 2.1.2.33. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL)... 81
그림 2.1.2.34. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL)... 82
그림 2.1.2.35. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL)... 83
그림 2.1.2.36. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL)... 84
그림 2.1.2.37. CMIP6 네 개 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0, UKESM1-0-LL)... 85
그림 2.1.2.38. (좌) WP +(WP 양의 페이즈), WP -(WP 음의 페이즈) 700 hPa 지위고도... 86
그림 2.1.2.39. CMIP6 WP index에 따른 700 hPa 지위 고도(geopotential height)와... 87
그림 2.1.2.40. MERRA-2 WP index에 따른 700 hPa 지위 고도(geopotential height)... 87
그림 2.1.2.41. CMIP6 Shared Socioeconomic Pathways(SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0,... 88
그림 2.1.2.42. CMIP6 Shared Socioeconomic Pathways(SSP1-2.6,... 89
그림 2.1.2.43. CMIP6 Shared Socioeconomic Pathways(SSP1-2.6,... 90
그림 2.1.2.44. CMIP6 네 가지 기후 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G,... 91
그림 2.1.2.45. CMIP6 네 가지 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0,... 93
그림 2.1.2.46. CMIP6 네 가지 모델(GFDL-ESM4, GISS-E2-1-G, MRI-ESM2-0,... 94
그림 2.1.2.47. WNPSH index에 대한 850 hPa 지위고도(geopotential height) & 바람(wind),... 95
그림 2.1.2.48. WNPSH index에 대한 CMIP6 850 hPa 지위고도(geopotential height)와... 96
그림 2.1.2.49. WNPSH index에 대한 CMIP6 1000 hPa 강수량(monthly mean... 98
그림 2.2.1.1. SSP1-2.6 시나리오의 21세기 후반 동아시아 계절평균기온과 한반도 계절평균... 105
그림 2.2.1.2. SSP2-4.5 시나리오 결과인 것을 제외하고 나머지 그림설명은 그림 2.2.1.1과... 106
그림 2.2.1.3. SSP3-7.0 시나리오 결과인 것을 제외하고 나머지 그림설명은 그림 2.2.1.1과... 107
그림 2.2.1.4. SSP5-8.5 시나리오 결과인 것을 제외하고 나머지 그림설명은 그림 2.2.1.1과... 108
그림 2.2.1.5. 4종 SSP 시나리오의 21세기 후반 동아시아와 한반도 계절(a) 및 월(b) 평균기... 109
그림 2.2.1.6. 345개 산업화이전실험들의 39년 기간 표준편차의 확률분포함수(검정색). 붉은색... 110
그림 2.2.1.7. 연평균 하향장파복사와 기온과의 부분상관계수. 부분상관계수를 통해 하향단... 112
그림 2.2.1.8. 봄철(MAM) 평균결과인 것을 제외하고 나머지 설명은 그림 2.2.1.7과 같다 113
그림 2.2.1.9. 여름철(JJA) 평균결과인 것을 제외하고 나머지 설명은 그림 2.2.1.7과 같다 114
그림 2.2.1.10. 가을철(SON) 평균결과인 것을 제외하고 나머지 설명은 그림 2.2.1.7과 같다 115
그림 2.2.1.11. 겨울철(DJF) 평균결과인 것을 제외하고 나머지 설명은 그림 2.2.1.7과 같다 116
그림 2.2.1.12. 전지구 평균된 월평균 하향장파복사와 기온과의 부분상관계수. 부분상관계수... 117
그림 2.2.2.1. 전지구 미래 전망 관측제약(a)을 통한 동아시아 미래 전망의 관측제약(b) 모식... 121
그림 2.2.2.2. SSP 4종 시나리오에 대한 관측제약 방법 수정 전후 미래(2080-2099) 전지구... 122
그림 2.2.2.3. 동아시아 결과인 것을 제외하고 나머지 설명은 그림 2.2.2.2와 같다 123
그림 2.2.2.4. 미래 동아시 기온 관측제약(a)을 통한 미래 한반도 기온변화 전망의 관측제약... 125
그림 2.2.3.1. SSP 4종 시나리오의 현재기간(1981-2019) 전지구 연평균 기온추세와 미래기간... 127
그림 2.2.3.2. SSP 4종 시나리오에 대한 관측제약된 미래 전지구 연평균기온의 상대적 분산감... 128
그림 2.2.3.3. 미래 전지구 연평균 기온 관측제약 후 중앙값, 17-83% 범위, 5-95% 범위의 변... 128
그림 2.2.3.4. 계절별 4종 SSP 시나리오의 동아시아 미래기온의 관측제약 결과. 점들은 32개... 130
그림 2.2.3.5. SSP 4종 시나리오에 대한 관측제약된 미래 동아시아 계절평균 및 연평균기온의... 131
그림 2.2.3.6. 월 평균기온 결과인 것을 제외하고 나머지 설명은 그림 2.2.3.4와 같다 133
그림 2.2.3.7. 월 평균기온 결과인 것을 제외하고 나머지 설명은 그림 2.2.3.5와 같다 134
그림 2.2.3.8. 미래 동아시아 모델 간 전망차이(inter-model spread)와 불확실성 범위의 상관... 135
그림 2.2.3.9. 계절별 5종 SSP 시나리오의 한반도 미래 기온 관측제약 결과. 점들은 32개 모... 138
그림 2.2.3.10. SSP 5종 시나리오에 대한 관측제약된 미래 한반도 계절평균 및 연평균기온의... 139
그림 2.2.3.11. 미래 한반도 연평균 및 계절평균 기온의 관측제약 후 중앙값의 변화량. 실제... 140
그림 2.2.3.12. 17-83% 범위 변화량인 것들 제외하고 나머지 설명은 그림 2.2.3.11과 같다 140
그림 2.2.3.13. 5-95% 범위 변화량인 것들 제외하고 나머지 설명은 그림 2.2.3.11과 같다 141
그림 2.2.3.14. 월 평균기온 결과인 것을 제외하고 나머지 설명은 그림 2.2.3.9와 같다 143
그림 2.2.3.15. 월 평균기온 결과인 것을 제외하고 나머지 설명은 그림 2.2.3.10과 같다 144
그림 2.2.3.16. 미래 한반도 월평균 기온의 관측제약 후 중앙값의 변화량(K). 실제값들을 그래... 144
그림 2.2.3.17. 17-83% 범위 변화량인 것들 제외하고 나머지 설명은 그림 2.2.3.16과 같다 145
그림 2.2.3.18. 5-95% 범위 변화량인 것들 제외하고 나머지 설명은 그림 2.2.3.16과 같다 145
그림 2.2.3.19. 미래 한반도 모델 간 전망차이(inter-model spread)와 불확실성 범위의 상관계... 146
그림 2.2.3.20. 추세가 제거된 관측의 표준편차와 유사한 산업화이전실험의 샘플들을 추출한... 147
그림 2.2.3.21. 관측 장기추세와 관련된 메커니즘으로 모델들을 선정한 후(30개 모델) 관측제... 148
그림 2.3.1.1. Snow-Free Black Sky Albedo for January 163
그림 2.3.1.2. Terra MODIS로부터 얻은 연중 평균 엽면... 164
그림 2.3.1.3. MODIS의 정현파 타일 시스템(Sinusoidal Tiling... 165
그림 2.3.1.4. GLCNMO의 토지피복유형 분포 167
그림 2.3.1.5. GTOPO30 자료 169
그림 2.3.1.6. GTOPO30에서 사용한 기반자료 170
그림 2.3.1.7. HydroSHEDs 데이터베이스의 개략적인 개요 171
그림 2.3.1.8. HydroSHEDS v1(좌) and... 172
그림 2.3.1.9. 하천 네트워크로의 업스케일링 단계 173
그림 2.3.1.10. 미시시피 강 유역의 해상도가 30 arc min(a)와 15 arc... 174
그림 2.3.1.11. 대한민국의 지형 및 토양 지도 175
그림 2.3.1.12. 본번에 작성한 1arcmin 해상도의 한국판 경계 조건 176
그림 2.3.2.1. 방사 수지의 장기 평균치 182
그림 2.3.2.2. 방사 수지의 장기 평균값 살포도. 샘플은 각 그리드 182
그림 2.3.2.3. 방사 수지의 장기 평균 바이어스(sim-bias)와 해상도가 다른 실험 결과의... 183
그림 2.3.2.4. 방사 수지의 장기 평균 상대 바이어스(ε_bias)와 해상도가 다른 실험 결과의... 184
그림 2.3.2.5. 방사 수지의 RMSE와 해상도가 다른 실험 결과의 비교. 좌측열은 1arcmin의... 185
그림 2.3.2.6. 강원특별자치도에 있는 4그리드의 평균 방사 수지 시계열. (a) 절대값,... 186
그림 2.3.2.7. 경기도에 있는 4그리드의 평균 방사수지 시계열. (a) 절대값, (b)1armin의 편차,... 187
그림 2.3.2.8. 방사수지의 연내 변동(표준편차) 188
그림 2.3.2.9. 방사 수지의 상대 RMSE(ε_rmse)와 해상도가 다른 실험 결과의 비교. 좌측열... 189
그림 2.3.2.10. 방사수지에 관한 피어슨 상관계수와 해상도가 다른 실험결과 비교. 왼쪽 열... 190
그림 2.3.2.11. 강원특별자치도와 경기도 샘플 그리드의 월별 방사수지의 살포도. 각 살포도는... 191
그림 2.3.2.12. 방사수지의 상대연내 변동(ε_iav)과 그것에 대한 해상도가 다른 실험결과의... 192
그림 2.3.2.13. 1년 중 방사 수지가 최대치를 취하는 타이밍[month] 193
그림 2.3.2.14. 시뮬레이션과 참조 데이터 사이의 방사 수지 피크 타이밍 차이[month]. 왼... 194
그림 2.3.2.15. 잠열의 장기 평균치 196
그림 2.3.2.16. 잠열의 장기 평균값 살포도. 샘플은 각 그리드 196
그림 2.3.2.17. 장기평균 바이어스와 RMSE. (a-c) 바이어스, (d-f) 상대 바이어스... 197
그림 2.3.2.18. 잠열의 연내 변동(표준편차) 198
그림 2.3.2.19. 강원특별자치도에 있는 4개 샘플 그리드의 평균 잠열의 시계열. (a) 절대값,... 199
그림 2.3.2.20. 경기도에 있는 4그리드의 평균 잠열의 시계열. (a) 절대값, (b)1armin의 편차,... 200
그림 2.3.2.21. 잠열의 (a-c) 피어슨 상관계수, (d-f) 상대연내 변동, (g-i) Phase shift(피크 타... 201
그림 2.3.2.22. 강원특별자치도와 경기도 샘플 그리드의 월별 잠열 살포도. 각 살포... 202
그림 2.3.2.23. 1년 중 잠열이 최대치를 취하는 타이밍[month] 203
그림 2.3.2.24. 현열의 장기 평균값 205
그림 2.3.2.25. 현열의 장기 평균값 살포도. 샘플은 각 그리드 205
그림 2.3.2.26. 장기평균 바이어스와 RMSE. (a-c) 바이어스, (d-f) 상대 바이어스... 206
그림 2.3.2.27. 강원특별자치도에 있는 4개 샘플 그리드의 평균 현열의 시계열. (a) 절대값,... 207
그림 2.3.2.28. 경기도에 있는 4개 샘플 그리드의 평균 현열의 시계열. (a) 절대값,... 208
그림 2.3.2.29. 현열의 연내 변동(표준편차) 209
그림 2.3.2.30. 현열의 (a-c) 피어슨 상관계수, (d-f) 상대연내 변동, (g-i) Phase shift(피크... 210
그림 2.3.2.31. 강원특별자치도와 경기도 샘플 그리드의 월별 현열의 살포도. 각... 211
그림 2.3.2.32. 1년 중 현열이 최대치를 취하는 타이밍[month] 212
그림 2.3.2.33. 토양 수분의 (a) 장기 평균값, (b) 연중 변동, (c) 1년 중... 213
그림 2.3.2.34. 토양 수분의 장기 평균 바이어스와 RMSE. (a-c) 바이어스, (d-f) 상... 214
그림 2.3.2.35. 토양 수분의 (a-c) 피어슨 상관계수, (d-f) 상대연내 변동, (g-i) Phase... 215
그림 2.4.1.1. 울릉도(봉화) 대기와 육지 관련 CIDs 적용의 예 219
그림 2.4.2.1. 우리나라 기상 해양 관련 기후영양지표 220
그림 2.4.2.2. 해양 CIDs 전망 생산과 공간 범위 221
그림 2.4.2.3. 울릉도 동해중부 해상특보구역에서 해양 CIDs 적용 222
그림 2.4.2.4. 해양열파 산출 프레임워크 224
그림 2.4.2.5. 기상청 해양특보구역에 기반하여 선... 224
그림 2.4.2.6. 해역별 해양열파 평균 발생빈도, 1982~2022년 225
그림 2.4.2.7. 해양열파의 최대강도에 기반한 강도 산출 절차 227
그림 2.4.2.8. 대표 해양열파의 강도 범주화의 예 227
그림 2.4.2.9. 우리나라 해양구역별 해양열파(붉은색 막대)와 최대해양열파(검은... 228
그림 2.4.2.10. 우리나라 해양구역별 최대 해양열파의 범주화 229
그림 2.4.2.11. 울릉도가 포함된 동해중부안쪽먼바다의 해양열파... 229
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