Impact of wintertime high-latitudes low-cloud on the simulation of mid-latitudes atmospheric circulation in the Northern Hemisphere

Abstract

현재 대부분의 지구시스템 모델은 북극의 기후 변화에 대해 제대로 모의하지 못하고 있다. 비교적 최근에 개발된 Community Earth System Model version 2(CESM2) 또한 북반구 겨울철 고위도 지역에서 높은 온난 편차를 가지고 있으며, 구름을 과다모의하고 있다. 겨울철 고위도 지역은 햇빛에 의한 지표면 가열이 없기에 구름이 지표면 온도에 매우 중요한 역할을 한다. CESM2의 대기 모델인 Community Atmosphere Model version 6(CAM6)의 이전 버전(CAM4)에서는 과다모의 된 겨울철 고위도 구름을 조절하기 위한 경험적 하층 구름 처방이 있다. 본 연구에서는 CAM6에서 과다모의 된 겨울철 고위도 구름을 경험적 하층 구름 처방을 이용하여 겨울철 고위도 구름이 대기 순환에 미치는 영향을 확인했다. 관측과의 비교 및 대기 모델의 역할에 집중하기 위해 해양과 해빙을 관측값으로 처방한 CESM2 AMIP 실험을 진행했다. 기존의 CAM6(CTRL) 실험보다 경험적 하층 구름 처방을 한(VW) 실험에서는 하층 구름이 관측과 유사하게 모의 되었으며 이는 과다모의 된 고위도 하향장파 복사와 표면 기온의 감소로 이어졌다. 또한, 하층 구름의 감소로 대류권 하부 장파 복사가 줄어 대류권 하부는 온난해졌다. 이에 대류권에서의 고위도-중위도 온도 경도가 줄어 동서 바람이 약해지고 남북 잠재와도 경도가 VW 실험에서 CTRL보다 약해지는 결과가 나타났다. 약해진 남북 잠재와도 경도는 대기 내부 변동성 중 하나인 우랄 블로킹 현상과 관련이 있으며 VW 실험에서 더 많은 블로킹이 탐지되고 관측과 유사한 평균 블로킹 일수를 모의해냈다. 북반구 겨울철 고위도 하층 구름을 관측과 유사하게 모의한 CESM2 AMIP 실험을 통해 북극과 중위도 기후를 모의함에 극지역 구름의 모의가 중요하다는 것을 보였다. 또한, 현재 CESM2의 대기 모델의 극지역 구름 모의에 문제가 있으며 개선이 필요함을 시사한다.