본 기사는 ENN이 전하는 최신 환경뉴스입니다. 앞으로 본지는 ENN은 물론 전세계 환경전문 언론에서 전하는 세계 환경문제도 함께 전달, 보도할 예정입니다. (편집자주)

 

기후 모델의 새로운 NASA 데이터 창고(태양) 조명

 

 

새로운 NASA의 자료를 통해 기후 모델에 대한 (태양)빛을 비추다: 지구에 도달하는 태양의 가시광선 외에 모든 파장을 포함하여 관찰해야 보다 정확한 기후를 측정할 수 있다

 

[2021년 5월14일 = ENN] 햇빛이 화창한 날에 짙은 색의 티셔츠를 입고 있을때 천을 통해 태양 광선의 따뜻함을 느낀 적이 있는가?

대부분 우리는 어두운 색이 햇빛을 흡수하고 밝은 색은 반사한다는 것을 알고 있다. 그러나 이것이 태양에서 발생하는 보이지 않는 파장에서는 같은 원리로 작동하지 않는다는 것을 알고 있는가?

태양은 지구의 동력원이며 가시 광선, 자외선 (단파장), 근적외선 (장파장)으로 에너지를 방출한다. 가시 광선은 눈과 얼음과 같은 밝은 색상의 표면을 반사하는 반면 숲이나 바다와 같은 어두운 표면은 이를 흡수한다.

알베도(Albedo)라고 불리는 이 반사율은 지구가 온도를 조절하는 핵심적인 방법 중 하나이다 - 만약에 지구가 반사하는 것보다 더 많은 에너지를 흡수하면 더워지고 흡수하는 것보다 더 많이 반사하면 차가워진다

이 상황에 과학자들이 다른 파장을 혼합하면 더 복잡해진다. 스펙트럼(빛띠)의 근적외선 부분에서는 얼음과 눈과 같은 표면은 반사되지 않는다.

사실, 그들은 짙은 색의 티셔츠가 가시 광선을 흡수하는 것과 거의 같은 방식으로 근적외선을 흡수한다.

“사람들은 눈이 매우 반짝이며 반사적이라고 생각한다.”라고 NASA의 고다드 뉴욕시 우주 연구소 소장이자 NASA의 수석 기후 고문인 Gavin Schmidt는 말하며, "하지만 스펙트럼의 근적외선 부분에서는 거의 검은 색이다."라고 밝혔다.

분명하게 기후 과학자들은 태양 에너지가 지구 시스템에 들어오고 나가는 방식에 대한 전체적인 그림을 얻으려면 가시 광선 외에 다른 파장을 포함해야 한다고 말한다.

이 부분을 위해 NASA의 TSIS-1 (Total and Spectral Solar Irradiance Sensor: 총 및 스펙트럼 일사량 센서)이 등장했다.

국제 우주 정거장의 좋은 지점에서 TSIS-1은 지구 대기에 도달하는 total solar irradiance, (TSI:총 태양 복사 조도-지구대기에 도달하는 에너지양) (에너지)뿐만 아니라 각 파장에서 들어오는 에너지의 양도 측정한다.

그리고 이 측정을 SSI (spectral solar irradiance)라고 한다. 볼더 콜로라도 대학교의 대기 및 우주 물리학 연구소에서 개발한 TSIS-1의 SIM (Spectral Irradiance Monitor) 장비는 0.2 % 이상의 정확도 또는 실제 SSI 값의 99.8 % 이내에서 SSI를 측정한다.

“TSS-1을 통해 우리는 가시광선과 근적외선 측정에 대해 더 많은 확신을 갖게 되었다.”라고 미시간 대학교 기후 및 우주 과학 및 공학과 교수인 Xianglei Huang 박사는 말하며, “각 파장에서 에너지의 양을 나누는 방법은 평균 기후에 영향을 미친다.”라고 밝혔다.

미시간 대학의 Huang과 그의 동료들, 메릴랜드 주 그린벨트에 위치한 NASA의 고다드 우주 비행 센터, 볼더 콜로라도 대학은 최근 지구 기후 모델에 TSIS-1 SSI 데이터를 처음으로 사용했다.

"여러가지 연구가 과거의 기후 모델의 민감도를 분석하기 위해 다양한 SSI 입력 자료를 사용했다" 그러나 이 연구는 새로운 데이터가 지구의 극에서 태양 에너지의 반사와 흡수를 어떻게 변화 시켰는지 조사한 최초의 연구라고 Goddard의 TSIS-1 프로젝트 과학자 인 Dong Wu는 말했다.

그들은 새로운 데이터를 사용할 때 모델이 이전 태양 데이터를 사용하는 것과 비교하여 얼음과 물이 흡수하고 반사하는 에너지의 양에서 수치상으로 명확한 차이를 보여 주었다는 것을 발견했다.

팀은 Community Earth System Model 또는 CESM2라는 모델을 두번 실행했다:한 번은 새로운 TSIS-1 데이터를 이용하여 18개월 동안의 평균을 낸 데이터를 사용했고 한 번은 NASA의 해체 된 태양 복사 및 기후 실험 (SORCE)의 오래된 데이터를 기반으로 하여 재구성된 평균을 사용했다.

팀은 TSIS-1 데이터가 이전 재구성된 SORCE의 데이터에 비해 가시 광선 파장에 더 많은 에너지가 존재하고 근적외선 파장에 더 적은 에너지가 있다는 점을 발견했다.

이러한 차이는 TSIS-1 실행에서 해빙은 에너지를 덜 흡수하고 보다 많은 에너지를 반사한다는 것을 의미한다. 따라서 극지방 온도는 화씨 0.5도에서 1.3도 사이 더 차갑고 여름 해빙 면적은 약 2.5 % 더 컸다.

“우리는 새로운 관측이 이전 모델 연구에서 사용된 것과 어떻게 비교되고 그것이 기후에 대한 우리의 관점에 어떤 영향을 미치는지 알고 싶었다.”라고 미시건 대학 기후 및 우주 공학과에서 연구원으로 이 연구를 수행한 주 저자인 Xianwen Jing 박사는 말한다.

이어 “만약에 가시 대역에는 더 많은 에너지가 있고 근적외선 대역에는 더 적은 에너지가 있다면 이것은 표면에 얼마나 많은 에너지가 표면에 흡수되는지에 영향을 미친다. 이것은 해빙이 어떻게 커지거나 또는 줄어들고 높은 위도에 따라 얼마나 차가운 지에 대해 영향을 미칠 수 있다.””라고 밝혔다.

이것은 총 태양 복사 조도(TSI)를 모니터링하는 것 외에도 스펙트럼을 주시해야 한다고 Huang은 말했다.

더 정확한 SSI 정보가 기후 변화의 큰 그림을 바꾸지는 않지만, 모델러가 다른 파장의 에너지가 얼음의 반응 및 대기의 화학과 같은 기후 과정에 어떻게 영향을 미치는지에 대해 보다 좋은 시뮬레이션하는 데 도움이 될 수 있다.

극지 기후가 새로운 데이터와 비교하여 다르게 보이지만 과학자들이 미래 기후 변화를 예측하기 위해 밟아야 할 단계가 더 많다고 저자들은 경고했다.

팀의 다음 단계는 TSIS 데이터가 저위도에서 모델에 어떤 영향을 미치는지 조사하고 SSI가 태양주기에 따라 어떻게 변하는지 확인하는 지속적인 관찰이 포함된다.

태양 에너지가 모든 파장에서 지구 표면 및 시스템과 어떻게 상호 작용하는 지에 대해 자세히 알아가면 과학자들에게 현재와 미래의 기후를 모델링하기 위한 더 많은 정보를 제공 할 것이다.

TSIS-1과 2023년에 NASA의 우주선으로 발사될 TSIS-2의 도움으로 NASA는 지구의 에너지 균형과 그것이 어떻게 변화하고 있는지에 대해 빛을 비추고 있다.

 

By Jessica Merzdorf

NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

 

다음은 ENN과 NASA’s Goddard Space Flight Center의 뉴스링크입니다.

 

https://www.enn.com/articles/67827-new-nasa-data-sheds-sun-light-on-climate-models

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/new-nasa-data-sheds-sun-light-on-climate-models/

 

 

본지 객원기자(외신) 이상현 소개

 

서울 영동고등학교를 거쳐 미국 Beverly Hills 고등학교를 졸업하고 Parks College of Aviation & Engineering,에서 항공우주공학 석사를 취득했다.

미국의 McDonnell Douglas (현 The Boeing Company)와 NASA와의 연구 협업 및 파견 근무 등 다양한 경력을 거친 후 현재 국내 지에프오엔엠㈜ / 총괄사업 이사로 근무중이다.