On the importance of proper choice of heat flux parameterization in regional-scale air-sea coupled model experiments: A case study of marine heat wave event induced by atmospheric heat wave

Abstract

최근 전 세계적으로 나타나는 해양의 온난화로 인해 다양한 피해가 발생하고 있다. 이상 고수온 현상 은 평년 또는 임곗값보다 높은 수온이 수일에서 수주까지 지속되는 현상을 일컫는다. 특히 이상 고수 온으로 인한 피해는 어업을 포함하여 사회 전반에 막대한 피해를 주므로 각별한 주의가 필요하다. 이 상 고수온 현상의 경우, 수치 모델을 통한 예측을 통해 선제적인 대응이 가능하여 피해 저감이 가능 하나, 대부분의 지역규모 수치 모델에서 나타나는 해수면 온도 저온 편향 현상은 예측성을 저하시키 는 요인으로 작용하고 있다. 해양-대기가 결합된 GloSea5 모델을 사용한 선행연구에서는 한반도 주변 해상의 해수면 온도 저온 편향의 원인으로 상향의 잠열속과 구름의 과대모의 등의 대기 영향을 지목 한 바 있다. 본 연구는 해수면 온도 저온 편향을 해결하기 위해 북태평양 고기압과 티벳 고기압이 평 년에 비해 강하게 발달하며 대기 영향이 우세했던 1994년과 2018년의 고수온 사례를 해양-대기 결합 모델인 COAWST 모델을 통해 재현했다. WRF에 탑재된 기본 열속 모수화 방안인 ‘Revised MM5 scheme’ 의 하향 잠열속 제한을 허용한 ‘CPL_down’과 허용하지 않은 ‘CPL_nodown’ 두 실험을 설정하였다. 결 과적으로 두 사례 모두 재현 초기 10여 일까지 온난다습한 기단의 영향으로 안정된 대기 상태를 나타 내며 하향의 열속을 모의했고 하향 잠열속의 제한을 해제함에 따라 재현 성능이 향상됨을 확인했다. 재현 성능 향상 원인을 조사해 본 결과, 하향의 잠열속 즉, 음의 증발량에 의해 하층 운량이 감소함 에 따라 단파 복사가 증가한 것을 확인했다. 재분석자료와 비교한 결과, 모델이 한반도 주변 해상에 서 하층의 운량을 과도하게 모의함을 확인하였으며 폭염 사례 재현 시에 수치 모델에서 하향의 잠열 속을 허용하는 것이 하층 운량의 과대모의를 조절할 수 있음을 확인했다. 따라서, 본 연구에서는 고 수온 모의 시에 반드시 하향의 잠열속을 허용해야 하며 신중하게 표층 물리 모수화의 선정해야 함을 시사한다.