기후변화 시나리오는 기후변화로 인한 미래 영향을 평가하여 피해를 선제적으로 최소화하기 위한 기후변화 대응 및 적응정책 수립을 위한 과학적인 근거로 활용 되어 왔다. IPCC 6차 평가보고서(AR6)에 사용된 SSPs(Shared Socioeconomic Pathways, 공통사회경제경로) 시나리오는 기존 RCP(Representative Concentration Pathways, 대표농도경로) 시나리오에 사용된 복사강제력 개념과 함께 미래의 완화 와 적응 노력에 따른 5개의 사회경제 시나리오를 추가로 고려하였다. 가나는 국가 발전용량의 54%를 수력발전에 의존하고 있어 기후변화에 따른 강수량의 감소로 전력 부족을 경험하고 있다. 또한 강우특성의 변화로 인해 주요 작물인 카사바, 옥수수, 코코아의 생산량이 감소할 것으로 예측된다. 한편, IPCC 6차 보고서의 기 준 시나리오로 채택된 SSPs 시나리오는 5차 보고서에서 채택된 RCPs 시나리오에 비해 대기 중 CO2 농도 전망을 비관적으로 평가하고 있다. Business as usual(BAU) 시나리오(RCP8.5, SSP5-8.5)에 따르면 2050년대 CO2 농도는 RCPs 시나 리오의 경우 541 ppm, SSPs 시나리오는 565 ppm으로 SSPs 시나리오가 RCPs 시나 리오에 비해 대기중 CO2 농도 증가 속도가 빠른 것으로 전망하고 있다. 따라서 본 연구에서는 기후변화 시나리오의 통계적 상세화 방법인 Simple Quantile Mapping(SQM)을 사용하여 Coupled Model Intercomparison Project phase 6(CMIP6) 18개 General Circulation Model(GCM)을 활용하여 가나지역의 미래기후 변동과 불 확실성을 평가하였다.

기후변화에 따른 양서류 번식계절학 및 양서류 군집다양성 변동에 대한 연구는 다수 수행되었지만, 개별 종의 번식개 체군 크기의 변동에 대한 연구결과는 여전히 부족하다. 본 연구에서는 기후변화가 국내 산간계곡에서 번식하는 무미류인 계곡산개구리(Rana huanrenensis)와 유미류인 도롱뇽(Hynobius leechii) 번식개체군 크기에 영향을 미치는지를 평가하기 위하여 2005년부터 2012년 사이 8년간의 야외개체군 변동과 주변 기후변화 요인들과의 관련성을 분석하였다. 야외에서 두 종은 각각 약 3.5년을 주기로 번식개체군의 크기가 증감하고 있었다. 특별히, 도롱뇽 번식개체군의 크기는 8년에 걸쳐 유의하게 감소하였다. 기후요인들 중, 기온은 계곡산개구리, 강수량은 도롱뇽 번식개체군의 크기와 더 밀접한 관련성을 가지고 있었다. 특별히, 해당지역에서는 8년에 걸쳐 년간평균최고기온 및 봄철평균일교차가 일관되게 감소하였으며, 후자는 도롱뇽 번식개체군 크기의 의미 있는 감소와 관련되었다. 이러한 결과는 최근의 기후변화가 산간계곡에서 번식하는 국내 양서류, 특별히 도롱뇽, 번식개체군 크기의 감소로 직접적으로 이어질 수 있음을 보여준다.

The purpose of this study is to analyze the climate change exposure of fisheries and fish species in the southern sea of Korea under the RCP climate change scenarios. The extent of exposure was calculated through weighted sum of the sea temperature forecasted by National Institute of Fisheries Science, and the weight were obtained from the time-space distribution of each fisheries or species, based on the micro-data for the fishing information reported by each fisherman. Results show that all the exposed sea temperature of RCP8.5 is higher than that of RCP4.5 in year 2100 as well as in near 2030, therefore it is thought to be very important to reduce the GHG emission even in the short term. The extent of exposure was analyzed to be comparatively high especially in the fisheries such as anchovy drag nets and species like cod, anchovy and squid. Meanwhile the method of this study is considered to be excellent to obtain the accurate extent of exposure under RCP scenarios, and therefore it is applicable on assessing the vulnerability of climate change in fisheries.

기후변화로 인한 온도 증가는 농업생태계에서 작물에 대한 해충-천적 시스템의 상호작용을 변화시켜 해충의 발생과 천적의 생물 방제 효과에 영향을 미친다. 고추의 대표적인 해충 복숭아혹진딧물과 목화진딧물, 천적인 칠성무당벌레를 대상으로 각각 기존의 Rosenzweig-Macathur predator-prey모델을 이용하여 244일 동안 평균 온도 상승에 대한 개체군의 밀도 변동을 모의하였다. 기후변화의 온도 영향을 알아보기 위해 모델을 구성하는 각각의 생물 파라미터에 대해 온도 의존 함수가 추가되었고, 수정된 모델의 결과를 바탕으로 dynamic index를 이용하여 상호작용 강도를 산출하였다. 시뮬레이션 결과, 두 시스템 모두 평균온도가 증가함에 따라(+1°C, +3°C) 해충과 천적의 밀도 변동 주기와 해충의 최대 발생 밀도는 감소하고, dynamic index는 증가하였다. 또한, 온도가 5°C 증가할 경우, 목화진딧물-칠성무당벌레 시스템에서는 강한 상호작용 에 의한 포식자 및 피식자의 과도한 밀도 감소의 영향으로 dynamic index가 급격히 상승하는 구간을 보여주었다. 기후변화에 의해 평균 온도가 증가함에 따라 해충의 발생 빈도 증가 및 일부 발생 밀도의 증가가 나타날 수 있지만, 종간 상호작용 증가에 의해 그 영향이 상쇄됨에 따라 생물적 방제 효과는 증대될 것으로 예측된다.

수온과 기후 지수 자료를 이용하여 한국주변해 상층부의 수온변동과 북태평양 기후체제와의 관계를 분석하였다. 1970, 1980 그리고 1990년대 후반에 발생한 기후체제전환은 해양생태계의 구조 변화에 중요한 영향을 끼쳤다. 북서태평양 대륙주변부에 위치한 우리나라 주변해역 또한, 10년 이상의 장주기적인 변화의 영향을 받지만, 해역별 반응은 다르다. 동해, 서해 , 남해 상층부(10 m)의 경우 1988년의 기후체제전환은 3개 해역의 상층부 수온변화에서 동시에 나타난다. 반면, 1998년은 동해남부해역과 서해, 1976년의 기후체제전환은 전해역의 겨울철 수온변화에서만 그 영향이 나타난다. 1998년 기후체제전환 이후, 서해, 동중국해, 동해 남부의 수온은 점차 감소하지만, 동해 북부해역은 1988년 기후체제전환 이후 증가하는 형태이다.

대기 및 해양의 대규모 환경에서 열대저기압 발생의 잠재적 빈도는 잠재생성지수(GPI; Genesis Potential Index)를 이용하여 예측할 수 있다. 본 연구에서는 18개의 CMIP5 기후모델을 이용하여 GPI의 연진동 및 경년변동성이 분석되었다. 비교를 위하여 재분석자료로부터 계산된 GPI의 연진동이 재조명되었다. 특히 CMIP5 기후모델과 재분석자료에 의한 GPI가 비교되었고, 그 차이에 대한 가능한 해석이 논의되었다. ENSO (El Nino and Southern Oscillation)는 열대 저기압 발생 및 경로에 영향을 주는 열대 기후현상이다. 잠재생성지수가 네 개의 대규모 매개변수의 함수임을 이용함으로써 열대저기압발생에 대한 역학적 해석이 제시되었다. 본 연구에서는 엘니뇨 혹은 라니냐 해에 GPI 편차를 논의하였고, 그 편차에 가장 영향을 많이 주는 인자를 찾았다. 또한 여러 대규모 인자를 활용하여 북태평양지역 열대저기압 발생에 대하여 가능한 기작을 논의하였다.

서울 기상 관측소(서울시 종로구 송월동, 37˚34'N, 126˚57'E, 이하 송월)의 일 최저기온과 결빙 자료, 그리고 인근인 한강 관측소(37˚30'N, 126˚57'E, 이하 한강)의 결빙 자료를 사용하여, 1907-2006년(100년) 동안 한국 서울에서의 결빙기후의 장기 변동을 조사하였다. 송월의 결빙은 옥외 노장의 물이 동결하는 현상으로 정의하였고, 이곳에서 6 km 떨어진 한강의 결빙은 한강 대교 남단에서 2번째와 4번째 교각의 상류 100 m 부근이 완전히 얼었을 때로 정의한다. 평균 첫 결빙일은 송월이 10월 28일, 한강이 12월 28일이며, 각각 0.78 days decade-1와 3.47 days decade-1로 점차 늦어지는 추세를 나타냈다. 평균 연 결빙 일수는 송월이 159.06일, 한강이 50.33일이며, 각각 2.01 days decade-1와 5.24 days decade-1로 감소하는 추세를 보였다. 특히, 1950년대 후반을 기점으로 변화율이 급변하였는데, 한강에서 100년 동안 발생한 7번의 무결빙해(1960, 1971, 1972, 1978, 1988, 1991, and 2006)도 모두 1950년대 이후에 발생하였다. 송월과 한강에서 첫 결빙일의 일 최저기온은 평균적으로 각각 0.55˚C와 -12.22˚C이다. 영하의 일 최저기온이 송월은 6.43일, 한강은 8.94일 지속되고 난 뒤 첫 결빙이 발생하였다. 송월과 한강의 연 최저기온에 대해서 첫 결빙일은 양의 상관을 보였고, 결빙 일수는 음의 상관을 보였다. 이러한 결과는 결빙기후의 변화가 기후변화의 일환으로 나타나는 기온변화와 유관함을 보였다. 향후 더 넓은 지역에서 다양한 추가 연구를 실시함으로써, 지속적으로 결빙기후를 주시하고자 한다.

1924년부터 2004년까지 제주관측지점 자료를 이용하여 제주의 기온과 강수량의 변동 특성을 조사하였다. 지난 81년 동안 연평균 기온은 0.02˚C/year 정도로 증가하였으며 1980년 이후에는 0.05˚C/year로 이전보다 큰 폭으로 증가하였다. 최저기온의 증가가 최고기온 증가보다 크게 나타나 결과적으로 최저기온의 상승이 평균기온의 상승을 유발한 것으로 보인다. 기온과 강수의 특이기후 발생빈도 또한 조사하였다. 최고기온 특이값 빈도에 대한 기온편차는 지구온난화경향과 더불어 1980년대에 증가하였으며, 최저기온 특이값은 여름과 겨울 동안 감소하는 것으로 나타났다. 강수일수는 감소하고 일강수량이 80 mm 이상인 호우일수의 빈도는 증가하여 강수강도가 강화되는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 기상청에서 운용중인 지중온도 관측소 자료를 이용하여 지중온도의 기후학적 변동 특성을 분석하였다. 또한 지중온도의 변동에 중요한 인자중의 하나인 강수(토양수분)가 지중온도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 습윤 해와 건조 해로 나누어 지중온도의 변동 특성에 대해서 분석하였다. 지중온도의 30년 평균값은 대부분 지역에서 깊이에 관계없이 14.4~15.0˚C를 보이고 있으며 공간적으로는 남부와 해안지역에서 상대적으로 높에 나타나 기온의 공간분포와 같이 U자 형태의 분포를 보이고 있다. 대기에 비하여 상대적으로 높은 열용량과 낮은 열전도도의 영향으로 깊이별 연 최고와 최저온도가 발생하는 날이 깊이에 따라 지연되어 5.0m 길이에서는 지표에 비하여 약 3개월 정도 늦게 나타나고 있다. 그 결과 1.0m 이하의 심부토양은 여름에는 열 흡수원으로, 겨울에는 열원으로 열원으로 작용하여 전체적으로 기온의 연 변동폭을 조절하는 역할을 한다. 도시열섬과 지구온난화의 영향으로 지중온도도 전체 깊이에서 기온과 같이 지난 30년 동안(1973-200) 약 0.3~0.5˚C/10년으로 상승하였다. 하지만 계절별 상승경향에서는 기온 (겨울)과 달리 봄철에 최대상승이 일어나고 있다. 또한 토양수분은 지중온도의 일 변동과 계절변동에 영향을 미치는데 지중온도의 변동성에 미치는 영향은 계절과 깊이에 다라 다르게 나타나고 있다. 봄에는 습윤한 해의 지중온도가 건조한 해보다 낮을 뿐만 아니라 변동성도 작게 나타나고 있다. 여름에 천부토양에서는 봄과 유사하게 나타났으나 1.0m 깊이 이하의 심부토양에서는 습윤한 해의 지중온도가 건조한 해보다 높을 뿐만 아니라 변동성도 크다. 하지만 겨울에는 전 지층에서 습윤한 해의 지중온도가 건조한 해보다 온도는 10%˚C 이상 높게 나타나고 있으나 변동성은 작게 나타나고 있다.

Soil temperature (SoT) is one of the important climate elements for the land-atmosphere interactions. In this study, the climatic characteristics and trends of SoT were analyzed at nine locations for the period of 1966 to 2020. In addition, effect of precipitation on the interannual variations of SoT was also addressed. The monthly average of the SoT shows seasonal and interannual variations regardless of location. While there are some differences depending on the location and depth, the interannual variations of SoT occur more strongly at the shallow layer during summer comparatively other seasons. The strong negative correlation between SoT and precipitation of summer shows that the large interannual variations of SoT in summer is closely related to the strong interannual variations of precipitation of same season. According to the depth the range of SoT is larger in winter and summer and smaller in spring and autumn. Generally, air temperature and SoTs are increasing due to global warming. However, the increasing trend varies and depends on the location and depth of the study area. Most of investigation stations are revealed a strong increasing trend, particularly, at the shallow layer during summer season.

This study aims to investigate the effects of climatic variability on the citrus yield in Jeju-do. This study analyzed the relationship between the citrus yield and climate elements(temperature, rainfall, sunshine duration etc) at each growing season. Temperature shows a positive relationship with the period of flower bud for the yield of citrus. The rainy days of bud bursting period have a negative relation in Seogwipo area. The sunshine duration of the 1st physiological fruit drop period was positively related to citrus yield in Jeju and Seogwipo area. The maximum temperature of the 2nd physiological fruit drop period and the fruit enlargement period were negatively related to the citrus yield. In Jeju and Seogwipo area, about 60% of the variation of citrus yield is explained by the variation of climatic factors. The sunshine duration of the 1st physiological fruit drop period and fruit enlargement period were selected to the yield estimation in Jeju. In Seogwipo, the number of rainy days and the sunshine duration of the 1st physiological fruit drop period were selected.

This study evaluated the performance of GFDL HiRAM, a fine resolution AGCM, in the simulation of GPI (Genesis Potential Index) of tropical cyclone and its temporal variation over the Western North Pacific (WNP). We analyzed the AMIP simulation by the AGCM for the 30-year (1979-2008) forced by observed sea surface temperatures as the lower boundary condition. Since GPI depends on the five large-scale environmental factors(850 hPa absolute vorticity, 700 hPa relative humidity, vertical wind shear, maximum potential intensity, and 500 hPa vertical velocity), the biases of the simulation are examined for these factors as well as GPI itself. The results are compared with the ECMWF Interim reanalysis (ERA-I), and the analyses show that both the mean spatial pattern and the seasonal cycle of GPI over the WNP are reasonably simulated by HiRAM. But the magnitude of GPI is significantly underestimated due to the combined contribution of negative biases in four factors excluding the low-level vorticity. It is demonstrated that the three leading modes of spatio-temporal variability of GPI in EOF analysis for ERA-I are associated with ENSO, climate change with long-term trends, and SST anomalies over the WNP. The response of GPI to ENSO is more or less captured by HiRAM, including the east-west shift of Typhoon genesis location. However, it is supposed that unrealistic response of GPI and its factors to La-Nina or eastern Pacific El-Nino is an important shortcoming of HiRAM. In addition, HiRAM fails to reproduce the characteristic spatiotemporal variation associated with the climate change mode of GPI. The key findings from this study provide helpful guidance for improvement of HiRAM.

In this study, the spatio-temporal variations and trends of frost events (total frost days, first/last frost date) in South Korea were investigated using RegCM4.0 simulation data based on two RCP(4.5, 8.5) scenarios. To evaluate the performance of RegCM4.0 for the current (1981-2010) frost events, the daily minimum temperature of 49 observation sites in South Korea were used. Generally, the RegCM4.0 reasonably simulated the spatial characteristics of frost events, but the first (last) frost date was simulated by about 6.6 (3.3) days earlier (later) than that of the observation. As the results, the simulated number of the total frost days was 10.8 days greater than that of the observation. In the mid- 21st century(2021-2050), the first(last) frost date was projected to be delayed (bring forwarded) by about 7.9(3.1) days in RCP4.5 and about 9.6(2.3) days in RCP8.5, respectively. And the first(last) frost date in the late 21st century(2071-2100) is projected to be delayed (bring forwarded) by about 14.5(15.0) days in RCP4.5 and about 22.2(23.5) days in RCP8.5, comparing to the current climate. These changes could induce a significant decrease of the number of total frost days by about 26.5(47.7) days in the late 21st century under RCP4.5(RCP8.5). And the interannual variability of frost events under RCP4.5(RCP8.5) was projected to be relatively higher(smaller) in the mid-21st century than in the late 21st. The results indicated that the extreme frost events is expected to increase in the mid-21st century under RCP4.5, while in the late 21st century under RCP8.5, comparing to the current climate.

In this study, the relationships between the wheat imports of South Korea and the climate of wheat production areas (the United States is selected as an example) during 1995-2014 are analyzed. While the wheat imports in South Korea have increased in the second half of the analysis period compared to the first half, wheat imports from the United States have decreased somewhat in the second half than the first half. The unit cost of wheat import from the United States is unstable in the second half due to the increasing tendency of unit cost of wheat imports since 2007 and the enhanced variability. Wheat yields of Kansas (winter wheat) and North Dakota (spring wheat) in the major wheat growing regions in the United States are affected by precipitation during growing period and high-temperature condition before harvest, respectively. The unit cost of wheat imports from the United States to South Korea was caused by the impact of fluctuations in precipitation of Kansas, rather than temperature condition of North Dakota.

가속화되는 도시화와 함께 기후변화로 인하여 가중되는 환경 측면의 수질, 생태, 기온, 에너지 이외에도 수문순환에서 발생되고 있는 변화는 우선적으로 해결되어야 하는 중요한 문제임이 확실하다. 이러한 요인은 도시유역 내 불투수면적의 증가에 따라 증발산량의 감소, 지표유출의 증가, 침투량 감소의 물순환 변화를 초래한다. 본 연구에서는 기후변화 및 도시화가 물순환 변동에 미치는 영향을 정량적으로 산정하고 이를 도시지역별로 평가하기 위해 주성분 분석(Principal Component Analysis) 기법을 적용하였다. 낙동강 유역 내 도시화 지역의 발달 정도에 따라 16곳의 동단위의 지역을 선정하였다. 선정된 지역은 면적 대비 도시화율이 10 % 이상인 곳을 기준으로 산정하였으며, 선정된 도시는 대구 동/북구/서구/달성군, 구미, 경산, 구미 및 칠곡, 밀양, 문경 등으로 도시화 정도에 따라 물순환 변동의 대조군을 위한 지역도 함께 선정하였다. 선정된 도시지역 내 물순환 변동 평가 지수에 따라 상관관계 분석을 통하여 주성분 분석의 입력변수를 선정하였다. 주성분 분석을 통하여 정보의 기여율이 98 %를 나타내는 PC3 (Principal Component 3)을 통하여 각 지역별 물순환 특성 변동 지수의 주성분 분석 결과를 선형결합하였다. 이로써 물순환 변동에 따른 종합 민감도 지수를 산출하였으며, 대구 지역이 약 23으로 가장 큰 민감도를 보였고 다음으로 부산, 구미 등으로 나타났다. 본 연구의 결과는 기후변화 및 도시화에 따른 물순환 변동의 결과를 지수로 정량화하여 각 도시별로 산정하였고 이를 주성분분석 기법에 적용함으로써 도시지역별 종합 지표를 산정하였다. 본 연구의 결과는 기후변화 및 불투수면적의 증가가 수문순환에 미치는 영향을 도시별로 가할 수 있으며 물순환 변동 평가기법은 지역을 상세화하여 최대 단위를 동으로 설정하여 적용한다면 도시 개발 및 계획 시 그 활용정도가 높을 것으로 판단된다.

계절별 유량의 연간 변동성은 열대지역의 해수면 온도와 같은 기후요소들을 사용하여 예측될수 있으며, 일 유출량의 변동성은 기상요소들을 사용하여 예측할 수 있다. 또한, 유출량은 하천에서 비점오염원으로부터의 오염물질 부하량과 밀접한 관계를 가진다. 이러한 관계에 기초하여, 이 연구에서는 기후 및 기상 예측 값들을 활용하여 계절별 그리고 일별 영양물질 부하량을 예측한다. 영양물질으로는 총질소(TN)의 부하량을 예측하였으며, 미국 동남부 지역에 위치한 18개 관측 지점을 대상으로 하였다. 계절별 영양물질 부하량 예측을 위해서는, 우선 기후 예측값을 사용하여 계절별 유출량을 모의하고, 모의된 유출량값들을 사용하여 다시 영양물질 부하량을 예측 하였다. 이를 위해 겨울동안의 계절별 영양물질 부하량을 예측하기 위해 개발된 로그-선형 주성분 회귀분석 모형은 예측 강우량과 관측 강우량 사이의 유의한 관계를 나타내었으며, 예측 강우량을 사용하여 유출량을 성공적으로 예측할 수 있었다. 일 영양물질 예측을 위해서는 기상조건을 대표하는 일일 선행 강우 예측값과, 초기 유역 조건을 대표하는 과거 3일의 일유량 평균값을 두개의 예측치로 사용였으며, 모형으로는 비모수 재표본 방법을 사용하였다. 이상으로부터 예측 모의된 계절 그리고 일 영양물질 부하량은 해당 유역에서의 기준 영양물질 부하량을 초과하지 않도록 하는 영양물질 배분 모형에 활용될 수 있으며, 수질 관리 계획을 위한 영양물질 배분 모형의 잠재적 유용성에 대해서 논의 하였다.