기후변화와자연재해관리 제 3 장기후변화와물 Kim Byung Sik hydrokbs@kangwon.ac.kr
기후변화와수문순환 기후변화와수문순환 이번절에서는 ~!? -강수 -눈과빙하 -해수면높이 -증발산 - 토양수분 - 지표유출과하천유량 - 대규모수문순환의변화
기후변화와수문순환 수문순환 (hydrological cycle) 은대기온도및복사균형의변화와직접적으로연결되어있다. 3 지난수십년간기후시스템의온난화가진행되었다는점은명백해보인다. 전세계적으로평균기온과평균해수온도가상승했고, 엄청난양의빙설이녹았으며, 해수면이높아졌다는관측결과들이이를입증한다.
기후변화와수문순환 기후에있어인간에의한총복사강제력 (radiative forcing) 은 0 보다큰 ( 온난효과 ) 것으로측정되며, 수치는 1.6W/m 2 (2005 년 ) 로측정됨.
기후변화와수문순환 새로운분석에따르면, 대류권하층과대류권중층의온도상승률이지표면의온도상승률과유사하다는사실이드러남.
기후변화와수문순환
기후변화와수문순환 최근기후변화로인해강우발생시기와패턴이변화하면서물순환특성이변화 물순환의핵심요소인유출량은인간생활 ( 이수 / 치수 / 환경 ) 과밀접한관계 기후변화가물순환요소와물관련재해미치는영향을평가 ( 전망 ) 기후변화 + 토지피복변화 + 유역내의인위적시설물 ( 댐 ) 을함께고려해야함!!
기후변화와수문순환 기온 강수량 과거 100년간 (1906-2005) 연평균기온은 0.74 상승 ( 우리나라는 1.5 상승 ) 21세기말에는온실가스의급격한증가로 1.8 ~ 4 상승 전세계적으로연평균강수량은 2.3% ~ 3.6% 상승하며, 동아시아지역은 3.9% ~ 6.2% 상승 강수량의변동폭이커져서극한홍수와가뭄발생가능성증가 ( 출처 ): IPCC, AR4(2007)
- 강수 ( 극치사상포함 ) 와수증기 강수 : 구름이응축되어지상으로떨어지는모든형태의수분을총칭한다. 수문시스템의분석을위해서는강수의형성과정, 강수량의측정방법, 강수자료의집성및자료의일관성검정등의각종분석방법의이해가필요
- 강수 ( 극치사상포함 ) 와수증기 1961 년부터 1990 년까지의평균치를기준으로, 1900 년부터 2005 년까지 육지에서의평균연간강수량편차 % 를나타넨위도 - 시간섹션이다. 1981 년부터 2000 년을기준기간으로하여, 그에대한 GHCN 의전지구적연간 육지강수량편차 (mm) 를나타낸시계열을보여준다. 곡선처리된 10 년단위의 수치들도 GHCN, PREC/L, GPCP, GPCC, CRU 의자료에서발췌한것이다.
- 강수 ( 극치사상포함 ) 와수증기 육지강수의경향성은수많은자료를통해분석되었다. Global Historical Climatology Network GPCP(Adler 등, 2003) GHCN(Peterson과 Vose, 1997) Global Precipitation Climatology Centre Precipitation Reconstruction over Land GPCC(Beck 등, 2005) PREC/L(Chen 등, 2002) Climatic Research Unit Global Precipitation Climatology Project CRU(Mitchell과 Jones, 2005) ü GHCN의연구결과 : 1901~2005년동안전지구적평균강수량이선형적인경향성은통계적으로유의하지않으며, 1951년 ~ 2005년사이에이루어진평가중통계적으로유의한경향성은존재하지않았다. 이러한결과는자료간에수많은불일치가존재했기때문이며, 시공간적으로큰가변성을가지는강수량과같은양을모니터링하는것이어렵다는사실을보여준다. 전지구적변화는시간에대해비선형적이며, 수십년주기로현저한변동성을보이며, 1950년 ~ 1970년대까지는강수량이증가, 그후에는강수량이감소하였으며, 전지구적인평균강수량은열대, 아열대지역의강수량에의해좌우된다.
- 강수 ( 극치사상포함 ) 와수증기 1901 년 ~2005 년까지연간강수량의경향 1951 년 ~2003 년간, 폭우가차지한강수량의추세
- 눈과빙하 육지의설빙권 ( 눈, 육빙 (land ice), 동토로구성 ) 은전세계담수의약 75% 를저장. 기후시스템에서설빙권과그변화는지표에너지공급, 물순환, 및해수면변화와복잡하게연결됨. 세계인구의 1/6 이상이빙하또는눈이녹아서형성되는강유역에살고있다. 사라져가는만년설 ( 킬리만자로칼델라 )
- 눈과빙하 잔설, 동토, 호수와강의얼음 - 잔설은대부분지역에서특히봄과여름에감소. - 1966년 ~2005년 : 북반구의잔설량은 1~10월달에감소 ( 인공위성관측 ). 1980년후반 : 연평균잔설량이순차적으로 5% 씩감소. - 북아메리카서부산맥, 스위스알프스산맥의잔설량은낮은고도에서특히두드러지게감소. - 남반구에서는지난 40년또는그이상동안잔설량의감소또는기타변화를보여줄만한장기적인기록이나대체자료가거의없다. 빙하와만년설 - 지난반세기동안북반구, 파타고니아에서빙하와만년설의질량감소율은완만하지만어느정도일관된증가를보였고, 해빙은상당히증가. 그결과전세계적으로대부분의빙하와만년설에서상당한질량손실이발생.
- 눈과빙하 2007.09.14
- 눈과빙하
- 눈과빙하
- 눈과빙하 극지방지표대기온도에대한편차시계열
- 눈과빙하 지역에대해계산된빙하와만년설에대한누적평균특수질량균형 지역에대해계산된빙하와만년설에대한누적총질량균형
- 해수면높이
- 증발산 전세계실제증발산의측정치는매우한정적인반면, 전지구적분석결과는분석유형에민감하며, 큰오류가있을수있기때문에경향분석에적합하지않다. 따라서실제증발산이든잠재적증발산이든상관없이, 관측된증발산의경향성에대한문헌이거의존재하지않는다. 전지구적분석결과란관측의범위를일기예보나기후모형과일치시킴으로써생성된과거기후변동의추정치를말한다. 이방식은매일의일기예보를초기화하기위해일상적으로이루어지며, 시간이지남에따라사용가능한일기분석 / 예보시스템이발전되기때문에수많은 재분석 활동이수행되고있다.
- 증발산 (1) 팬증발 미국, 인도, 호주, 뉴질랜드, 중국, 태국등지에서얻어진팬증발 기록을살펴보면, 최근수십년간감소추세를발견할수있다. 팬증발계를통한증발량추정은실제증발상태추정에역부족이며, 부분적으로나타나는감소추세는 ( 미국과유럽및러시아일부에걸쳐일어난 ) 지표태양복사의감소와중국에서의일조시간감소가원인이될수있다.
- 증발산 (2) 실제증발산 I P C C - T A R ( 3 차보고서 ) 은실제증발산이 2 0 세기후반동안미국과러시아의건조한대부분의지역에서증가했다고발표했다. 이는강수량의증가로인해이용가능한지표수증기량이증가하고, 높아진온도로인해대기의수증기요구량이증가한결과이다. 강수량, 기온, 구름의양에기초한지표태양복사의관측자료와종합적인지표모형을이용하여, Q i a n 등 ( 2 0 0 6 a ) 은전지구적인육지증발산이육지강수의변동양상을충실하게따라가고있다는사실을발견했다. 전지구적강수량은 1 9 7 0 년대초기에최대값을기록했으며, 그후엔다소감소하고있다.
- 토양수분 현장에서측정된토양수분함유량에대한과거기록중소수지역의자료만이이 용가능하며, 일반적으로관측지속기간이너무짧다. [WGI 3.3.4] 복잡한기후시스템을감시하는 600개이상의관측소중에서가장긴기록을가진관측소들 ( 그대부분이구소련지역이나중국, 미국중부에위치 ) 을조사한 Robock 등 (2000) 은여름에지표 ( 맨위 1m) 의토양수분함유량이증가한다는장기적인경향성을발견했다. 토양수분에가장장기기록은우크라이나에서관측된자료로서, 비록최근수십 년동안에는그증가율이약간떨어졌지만, 전반적으로지표토양수분이증가하 고있다는사실을보여준다. 토양수분을추정하기위한초기의접근법은관측된강수량과기온으로부터팔 머가뭄지수 (Palmer Drought Severity Index, PDSI) 수치를계산하는것이었다.
- 지표유출과하천유출 전지구적규모로볼때, 연간유출량변화에광범위하게연관되는패턴이존재한다는증거로는몇몇지역 ( 예, 고위도지방과미국의넓은지역 ) 은유출량의증가를겪고있는반면, 다른지역 ( 예, 아프리카서부와유럽남부, 남아메리카최남단의일부지역 ) 에서는유출량의감소가일어나고있다 ( M i l l y 등, 2 0 0 5, 수계유역규모의수많은연구들 ). 또해마다변화하는유량은, 예를들어, E N S O, N A O, P N A 패턴과결합된대규모기후패턴에의해영향을받고있다. 유출량의경향이언제나강수량변화와일치하는것은아니다. 자료의한계 ( 특히강수량자료의범위 ) 와관개용저수지와같은인간의개입 ( 유라시아의주요강들이여기에해당 ) 의효과, 또는강수와기온의변화의경쟁효과 ( e. g., 스웨덴 : L i n d s t r o m 과 B e r g s t r o m, 2 0 0 4 ) 등때문인것으로보인다.
- 지표유출과하천유출 그러나겨울의강수형태가눈이많은지역에서하천유량의주기적인변화시기가현저히바뀌고있다는매우확고하고광범위한증거들이있다. 기온이높아질수록, 겨울에눈보다비가내리는비율이더욱커지며, 해빙기도더욱빨리시작된다. 뉴질랜드일부지역에서는 1 9 3 6 년부터 2 0 0 0 년사이에해빙기가 1 주에서 2 주가량앞당겨졌다 ( H o d g k i n s 등, 2 0 0 3 ). 그러나이러한변화가여름철유량에끼치는영향은미미하게나타나고있다.
- 대규모수문순환의변화 기후시스템 수문학적순환요소들에직접적인영향을끼치는다양한선행현상들이존재 원격상관관계 연관 가뭄 or 홍수 ( 인간에게큰영향을주는변화 ) 지역적기후
- 대규모수문순환의변화 규모와단계의변동성을나타내는공간적패턴과시계열에의해정의된다. 원격상관관계 공간적패턴은격자또는관측소의관측기록에기초한지수에의해정의될수있다. 패턴은평균순환이가장강해지는겨울에가장두드러진다 ( 특히북반구 ). 장기적으로볼때, 원격상관관계의강도와원격상관관계가지표면 기후에영향을끼치는방식역시변화한다.
기후변화에미치는영향 이번절에서는 ~!? 수문순환변화가 기후변화에 미치는영향 - 지표면의영향 - 해양순환의영향 - 전구적수문순환의영향
- 지표면의영향 지표수균형 Water Energy
- 지표면의영향 이용가능한물이많은곳은증발산이대기경계층 (atmospheric boundary layer) 과지표면의식생피복에의해조절되며, 지표수균형의변화는물이 ( 유출되거나, 토양층깊이침투하는대신 ) 대기경계층속으로재순환됨으로써기후시스템으로되돌려질수있다. 이러한효과방향과크기는종종지역적인세부환경에따라매우다양하다. 따라서몇몇경우에서전지구적규모로볼때이러한피드백이비교적작을수있으나, 작은공간또는시간단위로볼때에는극도로중요해질수있다. 그결과지역적 / 국소적인변동성의변화또는극한기후현상이일어나기도한다.
- 지표면의영향 삼림벌채가기후에미치는영향으로는삼림벌채가알베도 ( 반사율, albedo) 와 증산작용, 잠재열손실을증가시키는결과를가져옴으로써낮기온을낮추고대 기경계층의구름양을증가시킬수있다고한다. 사헬 (Sahel) 지역과같은반건조지역에서식물의존재는토양수분을대기로재순환시켜서, 이수분이다시강수로변환될수있게함으로써자신의성장조건을향상시킬수있다는사실이밝혀졌다. 따라서이런지역의경우강수와식물이있는상태나없는상태등다양한균형상태가가능해진다.
- 지표면의영향 한걸음더나아간강수량통제는대기중의 CO2 농도증가에의해발생하는식물의기공폐쇄를통해이루어지며, 이러한효과는총증발산량을대량감소시킴으로써유출량을증가시킬뿐만아니라, 일부지역에서상당한강수량감소를야기할수있다. 지역적인온난화의결과로발생한잔설량의변화는알베도의변화를일으켜다시기온에피드백을준다. 이러한피드백의크기는모형마다상당히다르다. 최근연구에의하면, 봄철해빙율이피드백의강도에대한효과적인관측상추정치를제공할수있다고한다. 이는눈으로뒤덮인지역에서기온변화에대한향후예측의불확실성을줄일수있으리라는전망을제시한다.
- 해양순환의영향 바닷물 밀도의변화 해양으로의 담수유입량 밀도차에의해일어나는 ( 열염 ) 해양순환에변화를초래
- 해양순환의영향 북대서양의자오선역전순환 (Meridional Overturning Circulation, MOC) 이순환은북대서양연안과그너머지역의지표기온과강수량, 해수면에상당한영향을끼친다. 대서양 MOC는 21세기동안약화될것으로예측되며, 이러한약화는전체적인기후변화반응을변화시키는데중요하게작용할것이다. 일반적으로는약화된 MOC가북반구중위도지방의온난화비율을변화시킬것으로예측되나, 일부연구는그로인해북극의온난화비율도증가할것이라고추측한다. 이러한반응역시, 저위도와중위도대서양의증발량의변화를통해대규모강수에피드백을가한다. 최근수십년에걸쳐관측된해양염도의변화는담수유입량을암시하고있다.
- 전구적수문순환의영향
- 전구적수문순환의영향 습지나영구동토층, 벼농사 ( 공급원 ) 와토양산화 ( 흡수원 ) 와같은수많은메탄공급원과흡수원은수문학적변화에민감하다. 오존과같은다른활성화학물질들역시전형적으로복잡한생지화학메커니즘을통해기후에민감하게반응한다. 대기중에어로졸균형은강수량에직접적으로민감하다 ( 예를들어, 육상에서먼지발생원의감소와흡수원으로써습윤한침전물의중요성을통해 ). 에어로졸은응결핵으로작용함으로써구름의강수효율에영향을주는방식으로강수량에피드백을준다. 이러한피드백의크기는여전히불확실하며, 대체로현재의기후모형은이러한피드백을지극히단순한방식으로포함하고있다.
기후변화와수문순환영향전망 기후변화와수문순환 영향전망 이번절에서는 ~!? -강수량 -눈과육빙 -해수면 -증발산량 - 토양수분 - 유출과하천유량 - 전구적수문순환의영향
기후변화와수문순환영향전망 TAR 하에서고려되었던기후변화예측과비교했을때오늘날의기후변화예측 에서크게향상된부분은보다광범위한기후모형을이용하여다양한배출시나 리오를통해수많은시뮬레이션을거쳤다는점이다. -여러모형으로부터얻은최적추정예측은, 2030년까지인간이거주하는각대륙에서일어날 10년단위의평균온난화가 SRES 시나리오의선택에민감하지않으며, -적어도그에상응하는모형을이용하여추정한 20세기동안의자연적변동성의두배가될가능성이매우높다는것이다.
기후변화와수문순환영향전망 SRES 비완화 (non-mitigation) 시나리오하에서현재의비율, 또는그이상의비율로온실가스배출이지속되면, 21세기동안더큰온난화가발생할것이며, 전지구적기후시스템에수많은변화가야기될것이다. 이러한변화들은 20세기에관측된변화보다훨씬더클가능성이있다. SRES 실례지표시나리오 (illustrative marker scenario) 하에서 2090년 ~2099년동안 (1980년 ~1999년과비교 ) 의전지구적평균기온변화예상치 -시나리오 B1의경우 1.8 ( 최적추정치, 가능범위 1.1 ~2.9 ) -시나리오 A1F1의경우 4.0 ( 최적추정치, 가능범위는 2.4 ~6.4 )
기후변화와수문순환영향전망 온난화는육지와북쪽의고위도지방대부분에서가장클것으로추정되며, 남 대서양과북대서양일부지역에서가장작을것으로예측된다. 혹서와열파는 지속적으로더욱자주발생할것으로보인다.
- 강수량 (1) 평균강수량 다중 (Ensemble) 모형앙상블을이용한기후예측에따르면, 21 세기에걸쳐전지 구적으로평균수증기량과증발량, 강수량이증가한다고한다. 증가예상지역 감소예상지역 열대강수량의최대지역 아열대지방 고위도지방
- 강수량 21 세기기후모형예측에서전지구평균증발량변화는전지구강수량변화와 밀접하게균형을이루고있지만, 국부적인규모에서는수증기의대기이동에일 어난변화때문에이러한관계가불분명하다. 대양의상당부분에서연평균증발량이증가하지만, 여기에는지표온난화의변동과관련된듯이보이는지역적변동이존재한다. - 대기수분의수렴은적도대양과고위도지방에서증가. - 육지에서강우변화는증발과유량에의해균형. - 전지구적규모에서대기중의수증기량은온도상승에대한반응으로증가, 습도는비교적일정하게유지.
- 강수량 이와같은수증기증가는기후온난화에양 (+) 의피드백을제공한다. 즉수증기도일종의온실가스이다. 이와관련된것이바로기온 체감률 (lapse rate) 의연직분포 (vertical profile) 에서일어나는변화로, 이는부분적으로양의피드백을상쇄한다. GCM에서발견되는정도의결합된수증기 / 체감률을강하게뒷받침하는최근에모형및관측치로부터의증거들이제시되고있다.
- 강수량 DJF와 JJA의 15개모형의평균강수량변화 ( 단위 : mm/day) 를나타냄. 1980년 ~1999년의기간에상대적인 2080년 ~2099년의 SRES A1B 시나리오에대한변화가제시됨. 점들은다중 (Ensemble) 모형앙상블평균의크기가모형간기준편차를초과하는지역을나타냄.
- 강수량 (2) 극한강수 폭우발생빈도가더욱늘어날가능성이매우높다. 특히평균강수량이증가하고있는열대와고위도지역에서강수의강도도증가할것으로예측된다. 여름철에대륙중간지역에서건조화경향이나타나고있으며, 이는이들지역에가뭄위험성이커진다는것을의미한다. 대부분의열대와중위도및고위도지역에서극한강수로인한강수량이평균강수량이상으로증가하고있다. 건조화의위험과연관된또다른요소는강력한강수및홍수위험성이증가할것이라는예측이다. 다소비직관적이지만, 이는강수량이좀더강력한강수형태에집중되기때문이며, 그사이에오는약한강수기간은더길어진다. 따라서많은양의유출수를동반하는강력하고양이많은일시적인강우현상은, 더욱길어진, 증발산이증가하는비교적건조한시기사이에산재하여발생하게되는데, 이런변화는특히아열대에서발생한다.
- 강수량 그러나그러한현상을정의하는데이용된한계값 (threshold) 에따르면, 건조일수의증가가반드시집중폭우의발생빈도감소를의미하지는않는다. 이러한변화에대한또다른측면은평균강수량의변화와연관된다. 평균강수량이증가하는수많은지역에서극한강수가더욱강해지고있으며, 평균강수량이감소하는곳에서는극한가뭄이더욱극심해지고있다. 모형들의범위에기초하여, 향후열대성저기압은현재진행중인열대해수면온도상승과결합하여더큰풍속과더욱강력한집중호우를보이며더욱강력해질것으로보인다. 열대성저기압의수가전지구적으로감소할것이라는예측은신뢰성이떨어진다.
- 강수량
- 강수량 (a) 강수량 (%), (b) 토양수분량 (%), (c) 유출량 (%), (d) 증발량 (%) 15가지모형평균변화를나타내며, 변화부호의일관성을나타내기위해적어도모형의 80% 가평균변화부호에서일치하는곳에만선점. 1980년 ~1999년에대응하는 2080년 ~2099년사이의시기에대한시나리오 SRES A1B에서모든변화는연평균. 적어도 10개의모형에서얻은유용한자료를분석한결과인토양수분과유출수의변화가육지에점으로표현됨. [WGI Figure 10.12에기초함 ]
- 눈과육빙
- 눈과육빙 북극의얼음두께변화
- 눈과육빙 (1) 잔설과동토, 호수얼음과강얼음의변화 잔설은기온과강수량모두에대한통합적인반응으로, 계절적인잔설을지닌대부분의지역에서기온과강한음 (-) 의상관관계를보인다. 시뮬레이션에의하면, 이러한기온과의관계때문에 21세기에걸쳐잔설량이고위도지방에서의일부증가에도불구하고광범위하게감소할것으로예측된다. 예 ) 남극기후영향평가 (Artic Climate Impact Assessment, ACIA) 에서이용된기후모형들은현세기말까지 B2 시나리오하에서연평균북반구잔설량의 9%~17% 감소를예상. 일반적으로적설기는더늦게시작되고, 해빙기는더일찍시작될것으로예측. 국소적인잔설은적설기간동안감소할것이다.
- 눈과육빙 IPCC 기후시나리오의범위로한정된모형들로부터얻은결과에따르면, 21세기중반까지북반구의영구동토층지역이약 20%~35% 까지감소예측. ( 예측된계절적해빙깊이의변화정도는지역적으로나시간적으로불일정 ) 향후 30년동안대부분의영구동토층지역에서활성층의깊이는현재의 10%~15% 이내로줄어들것으로예상. 현세기의중간까지계절적해빙깊이는 15%~25% 까지증가, 최극단지역에서 는 50% 이상증가. 2080 년까지모든영구동토층지역에서계절적해빙깊이는 30~50% 이상증가.
- 눈과육빙 온난화는강과호수얼음의감소를초래할것이다. 그러나이러한효과는북쪽으 로흐르는거대한몇몇강에서벌충될것으로예상된다. 남북기온과관련된수문학적 물리적변화율의지역적차이가감소되기때문이 다.
- 눈과육빙 (2) 빙하와만년설 21 세기동안기후온난화가진행되면서, 겨울철의강수량증가를넘어서는여름 철의해빙량증가로인해빙하와만년설의질량손실이예상된다. - 다양한지역의 11개빙하에대한시뮬레이션에따르면, 2050년까지이빙하들의부피감소가 60% 에달할것으로예측된다 (Schneeberger 등, 2003). - 7가지 GCM 시뮬레이션을포함하는한비교연구에의하면, 평형선고도 (equilibrium-line altitude) 의상승으로인해수많은빙하가완전히사라질수도있다고한다 (Bradley 등, 2004).
- 눈과육빙 이러한빙하의소멸속도는지난수세기동안의잠재적재빙하형성작용보다훨 씬빠르며, 일부지역에서는이미돌이킬수없을지경이다. [WGI 10.7.4.2, Box 10.1] 21 세기에대한전지구적예측에따르면, 현재추정된 0.15~0.37m 해수면상당 (sea-level equivalent, SLE) 의빙하와만년설의질량중 0.07~0.17m SLE 의빙 하와만년설이감소할것이라고한다.
- 눈과육빙
- 눈과육빙
- 해수면
- 해수면
- 해수면 현재해수면상승을주도하고있는몇몇중요한효과들에대한이해가매우제한적이며, AR4는그가능성을평가하지도, 최적추정치및해수면상승의상한을제공하지도않았다. 그예측에는기후-탄소순환피드백의불확실성도, 빙상흐름의변화가끼치는완전한영향도포함되어있지않다. 따라서그범위의상한값은평균해수면상승의최대치를고려한것이아니다. 열팽창은가장큰영향요소로, 모든시나리오의예측에서주요추정치의 70~75% 를차지한다. GCM에따르면, 전반적으로남극빙상은현저한표면해빙을겪지않을것이며, 남극빙상이받는강설량은더욱증가할것이기때문에, 남극빙상의질량은증가하고, 남극빙상은해수면상승요인이되지않을것으로기대됨.
- 해수면 21세기동안의해수면상승은상당한지리학적변동성을지닌것으로예측되며, 그린란드와북극빙상의부분적인감소가수미터의해수면상승과해안선의큰변화, 저지대침수로이어질수도있으며, 강의삼각주지역과저지대섬에가장큰영향을끼칠수있다. 현재의모형링에따르면, 그린란드의경우수천년단위에서나이러한변화가가능할것이라고제안하지만, 현재빙상들간의역동적인얼음유동과정이거의이해되지못했기때문에, 100년시간단위의더욱빠른해수면상승도배제할수없다.
- 증발산량
- 증발산량
- 증발산량 증발요구량 (evaporative demand), 또는 잠재증발량 (potential evaporation) 은거의모든곳에서증가할것으로예상된다. 이는대기의수분함유용량이기온이높아지면서커지기때문이다. 그러나상대습도는눈에띄게변하지않을것으로보인다. 그결과대기중의수증기부족이증가하면서, 증발률도함께증가한다 (Trenberth 등, 2003). 대양과호수처럼열린수면에서의실제증발량도증가할것이며, 그증가율에는표면온도상승에대한지역적변동과관련된것으로보이는지역적변동이존재할것이다. 육지에서의증발산변화는강수량과복사강제력의변화에의해조절되며, 이러한변화는또한유출수, 토양수분, 저수지의물, 지하수면, 얕은대수층의염분침투등의수분균형에영향을끼친다.
- 증발산량 이산화탄소증가가증발산량에미치는영향을설명하기위해서는역동적식생 모형 (dynamic vegetation model) 의도입이필요하다. 현재소수의모형들이역동적인식생을다루고있으나 (Rosenberg 등, 2003; Gerten 등, 2004; Gordon 과 Famiglietti, 2004; Betts 등, 2007), 대개수계유 역규모가아닌전지구적규모를다룬것이다. 평형식생모형 (equilibrium vegetation model) 연구는잎면적의증가가기공의폐쇄를상쇄할수있다고주장하지만 (Betts 등, 1997; Kergoat 등, 2002), 역동적인전지구적식생모형연구는기공폐쇄의효과가잎면적증가의효과를초과한다고말한다.
- 증발산량 식생에서이산화탄소로인한변화를고려하기위해, 이산화탄소량을두배증가시킨기후하에서시뮬레이션을해보면, 이산화탄소의증가라는한가지요인으로인해증발산량이감소한결과, 전지구적평균유출수가대략 5% 가량증가할것으로추측된다 (Leiprand와 Gerten, 2006; Betts 등, 2007).
- 토양수분
- 토양수분
- 토양수분
- 토양수분 토양수분의변화는강수량과강수시기뿐만아니라증발량및증발시기의변화에따라서도달라진다 ( 증발은식생의변화에의해영향을받을수있다.). 그러므로토양수분변화의지리적분포는강수량변화분포와다소다르다. 증발량이많을수록강수량증가의영향을더욱많이상쇄시킬수있기때문이다. 모형들은다양한방식으로지표바로위수미터두께의공기층속에포함된수분을시뮬레이션하지만, 토양수분량을평가하는것은여전히어렵다. 연평균토양수분량예측을보면, - 아열대와지중해지역에서는감소. - 동아프리카와중앙아시아등강수량이증가. - 다른일부지역들서는토양수분량이증가할것으로전망. - 잔설이사라지고있는고위도지방에서도토양수분량감소.
- 토양수분 때때로변화량이불확실하더라도, 변화의양상은다수지역에서일관성을보 이며, 유사한변화패턴이계절적인결과에서도나타난다.
- 유출과하천유량
- 유출과하천유량
- 유출과하천유량
- 유출과하천유량
- 유출과하천유량 호수와습지수위와마찬가지로, 기후변화에의한강유량의변화도일차적으로 강수량과강수시기의변화에의존한다. 이때강수의형태가눈인지비인지의여 부가결정적이다. 증발량의변화또한강유량에영향을끼친다. 모든연구가기후모형시뮬레이션에기초한시나리오들에의해도출되는수계유역수문학적모형 (catchment hydrological model) 을이용하고있다. 기후모형에의해직접적으로시뮬레이션된유출량 [WGI 10.3.2.3] 및예외적인수문학적모형을이용하여수행된전지구적규모의연구에서유출량의변화는 - 고위도지방과습한열대지방에서는증가. - 중위도와건조열대지방에서는감소.
- 유출과하천유량 A1B 시나리오하에서의앙상블평균유출량은 - 남부유럽에서현저하게감소. - 남동아시아와고위도지방에서증가. 1980년 ~1999년에대한시뮬레이션수치의 20% 이상의큰변화도예측되는데, 그범위로는. - 습윤지역에서 1mm~5mm/day. - 사막에서 0.2mm/day 이하. - 고위도에위치한하천의유량은증가. - 중동과유럽, 중앙아메리카의주요하천의유량은감소.
- 유출과하천유량 빙하지대에흐르는수많은강, 특히아시아의고산지대와남아메리카안데스에있는강들은온난하고건조한시기에는해빙수에의해유지된다. 지구온난화로인한빙하의감소는단기적인유량의증가를일으킬수있으나, 해빙수가차지하는유량은향후수십년에걸쳐점차감소할것이다. 장기간에걸쳐기록된몇몇사례에서호수면높이의변화는강으로부터의유입량, 강수량, 증발의계절적분포및수년에걸쳐통합된변화가일어났음을반영한다. 따라서유입량의선형적인변화에대해호수는매우비선형적인방식으로대응할수있다. 북아메리카의오대호 (Great Lakes) 와카스피해 (Caspian Sea) 에대한연구들은, 현세기말까지수십센티미터에서수미터정도의수면높이의변화를예상한다.
- 유출과하천유량 1980~1999 년대비 2090~2099 년사이의대규모연간유출량의상대적변화. 흰색지역 : 12 개모형앙상블의변화부호의일치율이 66% 이하인곳. 빗금친지역 : 모형간변화부호의일치율이 90% 이상인곳 (Milly 등, 2005).
- 전구적수문순환의영향 AR4에서평가된전지구적기후모형에기초하여, 해수면기압은아열대와중위도지방에걸쳐증가하고, 고위도지방에서감소할것으로예측되며, 이러한변화는해들리순환 (Hadley Circulation) 의확장및북반구극진동모드 / 북대서양진동 (NAM/NAO) 의증가추세와관련된다. 이러한변화의결과, 지난반세기에걸쳐관측되었던광범위한경향이지속되면서, 열대지방외부에서바람과강수, 기온패턴의필연적인변화와함께폭풍의진로는극지방쪽으로이동할것이다. 현재진행되고있는열대해수면온도의증가와관련하여, 향후열대성저기압은증가한최대풍속과폭우를동반하며더욱강력해질것이다. 적도부근태평양의중부와동부의해수면온도는적도부근태평양의서부보다훨씬더많이상승할것으로예측되며, 이에따라평균강수패턴이동쪽으로이동할것이다.
- 전구적수문순환의영향 기온상승으로인한해빙과눈의감소의원인으로월별평균지표면기온의수년단위변화는북반구열대외부에서겨울철동안감소. 위도육지표면에서의여름철토양수분의감소의원인으로저위도지방과북반구중위도의따뜻한계절에는증가. 월별평균강수량변화의절대값 ( 표준편차 ) 과상대값 ( 변동계수 ) 둘다대부분지역에서증가할것으로예측된다. 그러나이러한예측된변동성변화의유의수준은낮다.