지구시스템모델에 접합된 해양생지화학모델 상호비교: COBALT, MEDUSA, PISCES

국문 초록 (Abstract)

인류기원으로 증가한 이산화탄소 농도는 해양생태계에 큰 영향을 준다. 이러한 영향을 전지구적 규모에서 분석하기 위해 여러 해양생지화학모델이 사용되고 있다. 해양생지화학모델은 대기, 해양물리, 육상, 해빙모델 등과 함께 접합되어 해양 내의 탄소순환과 그 피드백을 정량화하는데 매우 유용하게 사용된다. 본 연구에서는 해양 생지화학적 모델 중에서 대표적으로 많이 사용되는 COBALT, MEDUSA, PISCES모델 간 역학 과정의 차이를 이해하여 향후 기후연구를 위한 모델 선정에 있어 기초자료를 제공하는 것에 중점을 두었다. 세 개 모델은 공통적으로 NPZ(nutrient-phytoplankton-zooplankton) 모델에 속하지만 상태변수와 매개변수, 모델구조에서 차이가 있었다. 모델의 복잡성은 COBALT, PISCES, MEDUSA 순이었다. COBALT 모델은 박테리아와 질소고정세균을 외재적으로 연산하는 것과 중형동물플랑크톤을 중형과 대형으로 구분하였고 용존유기물질을 물질의 안정성과 생물이용도에 따라 질산염과 인산염, 각각 3개의 다른 상태변수로 구성하였다. MEDUSA는 용존유기물질과 인산염, 질산화와 탈질산화 과정을 모델 내에서 구현하지 않았으나 퇴적층 내 무기영양염을 별도의 상태변수 5개로 구성하였다. PISCES모델은 규조각, 탄산칼슘각과 같은 입자성무기물질에 의해 입자성유기물질의 침강플럭스가 증가하는 밸러스트 효과(ballast effect)를 고려하지 않았으나 다른 두 모델에서는 이 효과가 모사되어 있다. COBALT와 MEDUSA모델은 질소를 주요단위로 사용하는 반면 PISCES모델의 주요단위는 탄소였다. PISCES모델은 철과 입자성유기물질에 대해 두 개의 하위모델을 구성하여 연구목적에 따라 취사선택할 수 있도록 하였다. Kriest모델과 Complex chemistry모델을 선택하면 입자성유기물질의 입자크기 스펙트럼의 기울기에 따른 평균 입자침강속도를 계산할 수 있고 철의 화학종을 5개로 세분화할 수 있다.