On response of Surface Equilibrium Temperature for Change of Surface Characteristics : An EBM Study

지표 특성 변화에 대한 평형온도의 반응 연구 : EBM 연구

Energy Balance Model (EBM) was used to experiment the distribution of surface equilibrium temperature which responds to external forcing associated with the surface characteristics. Surface equilibrium temperature is calculated as sum of incoming solar radiation and latitudinal transport is balanced with outgoing infrared radiation. To treat incoming solar radiation, the source of the earth energy, significantly for energy balance, the experiment for surface equilibrium temperature distribution was performed considering the energy balance with the latitudinal albedo change as well as land and sea distribution. In addition, linear albedo change experiment, arctic albedo 5%, 10%, 15% change experiments and the opposite albedo change experiments between arctic and mid-latitudes were performed using incoming solar radiation as an external forcing. Moreover, with and without ice-albedo feedback experiments were performed. Increasing of arctic albedo is blocked out the incoming solar radiation so that it induces decreasing of latitudinal heat transport. It is strengthened energy transport from low latitudes by keeping arctic low energy states. Therefore the temperature change in the mid-latitudes exhibits larger response than that of arctic due to the difference of transport. The land which has lower heat capacity than sea can be reach to equilibrium temperature shortly. Also land is more sensitive to temperature change with respects to albedo. Thus it induces the thermal difference between land and sea. As a result, the equilibrium temperature exhibits differently as the difference of albedo and heat capacity which are the one of surface characteristics. Surface equilibrium temperature decreases as albedo increase and the ratio of temperature change is large as heat capacity is small. The decreasing of surface equilibrium temperature with respects to increasing of linear albedo is accelerated by ice-albedo feedback. However local change of surface equilibrium temperature decreases non-linearly.

지표 특성 차이에 따라 외부강제력에 대한 차별적인 반응을 보이는 지표 평형온도 분포를 실험하기 위해 에너지 균형 모형(Energy Balance Model, EBM)이 사용되었다. EBM은 입사되는 복사에너지가 각 위도별로 수송되는 에너지와 방출되는 복사에너지의 합과 균형을 이루었을 때의 온도를 산출한다. 지구의 에너지 원천인 태양복사에너지를 전지구 에너지 균형에 있어 중요하게 취급하기 위하여 위도별 알베도 변화뿐만 아니라 해륙의 분포 차이에 따른 에너지 균형을 고려한 지구 평형온도 분포에 관한 실험이 수행되었으며, 입사되는 태양복사에너지량을 강제력으로 하여 위도별 알베도의 선형적인 증감, 극지역 알베도의 5%, 10%, 15% 증감에 대한 반응, 극과 중위도 지역에서의 상반된 증감에 대한 반응을 실험하였다. 그리고 얼음-알베도 피드백의 유무에 대한 실험도 수행되었다. 극지역의 알베도를 증가시키면 입사되는 태양에너지를 차단시켜 위도별 열수송을 감소시키는데 이는 극지역을 저에너지 상태로 유지시킴으로써 저위도에서부터의 에너지 수송을 강화시킨다. 이러한 수송량의 차이로 인해 중위도 지역의 온도 변화는 극지역에 비해 크게 나타난다. 육지는 해양에 비해 열용량이 작기 때문에 평형온도에 도달하는 시간이 짧으며 알베도에 따른 온도변화에 민감하여 해양과의 온도차이를 유발시킨다. 따라서 평형온도는 지표가 가지는 특성인 알베도와 열용량의 차이에 따라 다르게 나타나며 알베도가 증가함에 따라 감소하고 열용량이 작을수록 변화율이 큰 특징이 있다. 얼음-알베도 피드백은 알베도의 선형적인 증가에 따른 지구 평형온도의 감소를 가속화시키지만 국지적으로는 비선형적인 감소를 보인다.