Impact of changes in cloud liquid/ice distribution on the Arctic climate simulation by Community Atmosphere Model 6 (CAM6)

Abstract

구름 내 수적과 빙정의 분포 차이에 따른 대기모델(CAM6)의 극지역 여름철/겨울철 기후 모의 특성을 보았다. 실험은 CAM6의 기본 미세물리과정 실험(CAM6-MG2)과 미세물리과정 방안을 변경한 실험(CAM6-MG1)을 수행하였다. CAM6-MG2는 여름철과 겨울철 모두 극지역의 하층 구름을 과대 모의하였고, CAM6-MG1은 극지역의 하층 구름을 CAM6-MG2보다 작게 모의하였다. 두 방안은 크게 강수를 예단하는지 진단하는지에 있어 차이가 있으며 이에 따라 CAM6-MG1에서는 구름 내 물(cloud water)을 구성하는 구름 내 수적(cloud liquid)과 구름 내 빙정(cloud ice)의 분포가 달라졌다. 서로 다른 두 미세물리과정을 채택함에 따른 여름철 구름 모의 특성의 변화를 살펴보기 위해 먼저 관측에서의 여름철 극지역의 하층 구름을 구성하는 구름 내 물의 연직 분포를 살펴보면 주로 구름 내 수적으로 이루어져 있고 구름 내 빙정의 비율이 작았다. CAM6-MG2에서는 구름 내 물을 과대모의하고 구름 내 빙정은 거의 모의하지 못하였다. 반면, CAM6-MG1은 극지역의 구름 내 물을 관측과 비슷하게 모의하고 구름 내 빙정은 작게 모의하였다. 결과적으로 CAM6-MG2보다 구름 내 물이 감소하고, 상층에서 구름 내 빙정이 소량 더 많이 모의 된 CAM6-MG1 실험에서 단파복사가 증가하며, 극지역 지상기온이 CAM6-MG2보다 증가하였다. 겨울철 관측의 경우 여름철에 비해 구름 내 수적의 비율이 감소하고 구름 내 빙정의 비율이 증가했다. 그러나 CAM6-MG2에서는 여름철과 동일하게 구름 내 수적을 과대모의하였고, 구름 내 빙정은 거의 모의하지 못하였으며 과도한 구름 내 수적의 영향으로 하향장파복사를 과대모의 되었다. CAM6-MG1에서는 구름 내 수적을 CAM6-MG2보다 작게 모의하였다. 그 결과, CAM6-MG1에서는 하향장파복사가 감소하여 극지역 전체적으로 한랭하게 모의되었다. 이와 같은 특징들을 종합해 보면 모델 CAM6에서 나타나는 극지역의 여름철의 한랭편차와 겨울철의 온난편차는 계절에 상관없이 구름 내 수적이 과대모의되어 나타난 결과임을 시사한다.