이학석사학위논문 3 차원해양순환모델을이용한태평양쪽 북극해저염분수괴재현을위한수치실험 Using three-dimensional ocean circulation model for a numerical experiment on reproduction low salinity

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이학석사학위논문 3 차원해양순환모델을이용한태평양쪽 북극해저염분수괴재현을위한수치실험 Using three-dimensional ocean circulation model for a numerical experiment on reproduction low salinity water in the Pacific Sector Arctic Sea 지도교수이호진 2016 년 2 월 한국해양대학교대학원 해양생명환경학과 이은선

< 인준지 > 작성후주 ) 부분및빨간색으로작성된글자를삭제합니다. 본논문을이은선의이학석사학위논문으로인준함. 주 ) 1. 석사학위심사위원 (3명) 은위원장, 위원순으로기재합니다. 2. 밑줄친부분은해당학위 ( 석사또는박사 ) 를기재하고작성후밑줄은지웁니다. 3. 일자는논문의실제인준 ( 최종심사 ) 일자를기재합니다. 위원장 김형석 ( 인 ) 위원 이호진 ( 인 ) 위원 박재훈 ( 인 ) ( 바탕체, 16pt, 오른쪽정렬 ) 2015 년 12 월 23 일 ( 바탕체, 13pt, 가운데정렬 ) 한국해양대학교대학원 ( 바탕체, 18pt, 가운데정렬 )

휴먼명조 가운데정렬 줄간격은 를기본으로합니다 목 그림이나표가없는경우 는생략합니다 차 본문이전의쪽번호는로마체 등 인준지부터 쪽으로시작 를 본문 부터는아라비아숫자 부터시작 를사용합니다 서론 모델개요 해양모델 해빙모델 해빙동역학 해빙열역학 모델영역및입력자료 결과 기준실험결과검증 해빙농도및두께 수온및염분분포 및수괴비교 실험 해빙비교 및수괴비교 - i -

실험 강유입조건 해빙비교 및수괴비교 실험 해빙비교 및수괴비교 결론 참고문헌 감사의글 부록 부록 부록 부록 실험개요 실험 실험 - ii -

휴먼명조 가운데정렬 테이블을번호순으로표기합니다 휴먼명조 또는 양쪽정렬 는 로 설명은보통체로합니다 모델계산에사용된변수 부록실험 3 번계산에사용된계수 - iii -

그림을번호순으로표기합니다 휴먼명조 또는 양쪽정렬 는 로 설명은보통체로합니다 해빙이녹거나결빙이발생할수있는위치 눈층을포함한해빙내부의플럭스전달 모델영역수심도 겨울철 월 여름철 월 해빙농도 기준실험 겨울철 월 여름철 월 해빙두께 기준실험 겨울철 월 여름철 월 수온분포 겨울철 월 여름철 월 염분분포 년 월북극해아라온관측정점지역 월 년아라온관측결과 기준실험 월연직구조프로파일 수온 염분 겨울철 월 기후값 기준실험염분수직단면 여름철 월 기후값 기준실험염분수직단면 염분수직단면지역 해빙두께변화 기준실험 년겨울철 여름철 년겨울철 여름철 실험 번 년겨울철 여름철 년겨울철 여름철 기준실험 년겨 울철 여름철 년겨울철 여름철 실험 번 년겨울철 여름철 년 겨울철 여름철 실험 번해빙유속 겨울철 월 여름철 월 여름철 월 기준실험과실험 번차이 해빙유속 해빙농도 여름철 월 기준실험과실험 번 기준실험과 실험 번 염분차이겨울철 월 여름철 월 여름철 월 염분수직단면 기준실험 년째결과 년째결과 실험 번 년째결과 년째결과 이하담수용량 기준실험 실험 번 - iv -

가운데정렬 그림을번호순으로표기합니다 휴먼명조 또는 양쪽정렬 는 로 설명은보통체로합니다 기준실험과실험 번의경계에서담수용량변화 강유입을고려하지않은실험과강유입을고려한실험차이 해 빙 해빙두께겨울철 월 여름철 월 기준실험 실험 번 기 준실험과실험 번차이 겨울철 월 여름철 월 기준실험과실험 번차이 해빙농도 해빙유속 여름철 월 기준실험과실험 번 여름철 월 기준실험과실험 번연직구조프로파일 기준실험과실험 번 염 분차이겨울철 월 여름철 월 겨울철 월 염분수직단면기준실험 실험 번 여름철 월 염분수직단면기준실험 실험 번 이하담수용량 기후값 실험 번 해빙농도겨울철 월 여름철 월 실험 번 실험 번 해빙두께겨울철 월 여름철 월 실험 번 실험 번 해빙유속겨울철 월 여름철 월 실험 번 실험 번 월 실험 번 실험 번비교 월수직수온 염 분프로파일실험 번 실험 번비교 실험 번 실험 번 염분 유 속차이 겨울철 월 염분수직단면 기후값 실험 번 실험 번 여름철 월 염분수직단면 기후값 실험 번 실험 번 이하담수용량 실험 번 실험 번 월 월해빙농도 해빙아래도 한실험 해빙아래는 하지않은실험 월 월해빙두께 해빙아래도 한실험 해빙아래는 하지않은실험 - v -

가운데정렬 그림을번호순으로표기합니다 휴먼명조 또는 양쪽정렬 는 로 설명은보통체로합니다 월 하지않은실험 해빙아래도 한실험 해빙아래는 하지않은실험 해빙아래는 하지않고해빙농도기준을직접입력한실험 해빙아래는 하지않은실험 월 월 해빙두께 해빙 농도 해빙아래는 하지않고해빙농도기준을직접입력한실험 월 월 해빙두께 해빙농도 월 월해빙두께 월 월해빙농도 월해빙유속 월 월염분 수온연직프로파일 - vi -

영문 국문 초록 Using three-dimensional ocean circulation model for a numerical experiment on reproduction low salinity water in the Pacific Sector Arctic Sea Lee, Eun Sun Division of Marine Environment and Bioscience Graduate School of Korea Maritime University Abstract Arctic Sea have low salinity water in surface layer due to existed sea-ice. The low salinity water prevent to heat exchange ocean to sea-ice and contribute to density stratification in Arctic Sea. But most Arctic models can not reproduce the low salinity water. So, this study conducted three-experiments for reproduction the low salinity water. The first, I thought sea-ice melting water would be a factor the low salinity water, given the large sea-ice thickness initial condition. But sea-ice thickness is influenced another factor than initial condition. So, the first experiment is not simulated less than 29.5psu salinity water. However, It was confirmed that the low salinity water at the beginning of the first experiment and it spilled out of Arctic Sea during the experiment. Although, created to the low salinity water, it must be stored inside the Arctic Sea. So, It must be - vii -

constituted model dynamics in the experiment. The second, I thought non-point freshwater not be measured something, so given the large Runoff condition. It showed the effect to lower salinity in surface layer, however that was smaller in Barents Sea and Alaska coastal sea. But It can be confirmed that more low salinity water in mixed layer of Canada Basin by salinity vertical section. In addition, freshwater content pattern was more similar to PHC climatology data. The third, I thought more non-point freshwater has effect in the low salinity water. So, The third experiment increased Runoff and precipitation. It was subjected to increased precipitation condition, sea ice and Arctic sea water influenced. Overall, Arctic Surface layer have much lower salinity water. However, Sea ice did not reproduce similar in HadISST sea ice pattern. Therefore, precipitation condition must be considerated with Runoff condition and computed geographically in Arctic Sea. These experiments were performed using a three-dimensional ocean-sea ice model. Arctic ocean circulation simulations were carried out for 20 years by 1980 data. The model is ROMS (Regional Ocean Modeling System) 3.4 version. Horizontal grid was constructed an orthogonal curvilinear coordinate system and vertical grid was constructed S-coordinate system. Horizontal resolution is about 22-30km, vertical resolution have 50 layers. Temperature, Salinity initial condition is interpolated using PHC (Polar science center Hydrographic Climatology) in January data. Atmospheric forcing is used ECMWF (European Centre for medium-range Weather Forecasts) ERA interim data of 0.75 resolution. Wind data interval is 3-hour, another data interval is - viii -

12-hour. Heat and salt flux at the surface are calculated by bulk formula. Sea surface temperature was restored in the ocean and not under the sea-ice. The sea-ice standard was used OISST last 10 years data. - ix -

제 장서론 북극해는표면에해빙이존재하기때문에일반적인대양들과는확연히다른특성을가지고있다 표층에해빙과함께존재하는저염분수괴는고온고염의대서양수와해빙의접촉을차단해주는역할을하고북극해전체의성층화에큰기여를하고있다 하지만대부분의북극해모델들은저염분수괴재현을제대로못하고있으며따라서내부성층화도잘재현되지않고있다 북극해중대서양에가까운해역의경우는프람해협을통해들어와 중간수심에서북극해전체를반시계방향으로순환하는고온고염분수괴인대서양수의영향을크게받는다 이해역은관측과연구들을통해많은자료들이존재하기때문에비교적모델에서의재현이쉽다 하지만태평양쪽북극해의경우관측이비교적최근부터시작되어수괴특징을재현하는것이매우어렵다 에서는 프로젝트 중염 분과 자료를이용하여캐나다분지의담수추적실험을수행한바있다 캐나다분지지역으로유입되는강유량과해빙이녹은물이내부에저장되어혼합층의깊이를깊게만드는것을확인하였다 에서는북극해유라시안의주요한강 개의모니터링자료를이용하여북극으로유입되는담수의양이증가한것을밝혔다 년부터 년까지 개강모니터링자료를통해연간 이증가 했다는사실을알았고시간이흐를수록북극해에담수가유입되는양은선형적인추세로계속증가할것이라예측하였다 본연구에서말하는저염분수란표층에존재하며저온 이하 저염분 - 1 -

이하 의범위를가지는수괴를지칭한다 북극해담수유입의근원은 가지로나누어설명할수있다 해빙의 강에기인한유입 강수를통한유입 을통한태평양수의유입이다 이중강유입은외부에서북극해로유입되는담수의가장큰요인으로북극해 전체에 의담수를공급한다 그리고두번째로큰요인은강수량으로북극해전체 의담수를공급한다 북극해로유입되는담수요인은파악이되었지만정량적인수치는부정확하 다 강수량자료의경우북극해에서는관측자료가존재하지않는다 강유입자 료역시주요한큰강에대해서만관측이이루어지고있어지류의효과를포함하고있지않다 따라서본연구에서는북극해표층에존재하는저염분수괴에대하여담수요 인인해빙조건 강유입조건 강수량조건을더해주어수치실험을수행하였다 또한담수요인들이북극해에어떠한영향을주는지확인하고저염분수괴를재현하기위해서어떠한개선이필요한지살펴보았다 - 2 -

제 장모델개요 는 차원 원시방정식 을적용한수치모델로다양한범위에적용되고있다 수평격자는직교곡선 좌표계 를이용하며 격자체계를이용한다 수직격자는수심에따라나누는 방식을사용하 지만표층이나경계층등관심영역에서해상도를조절할수있는 를이용한다 또한 는 기반으로이루어져있어물리적 수치적옵션을수정할수있고다양한 과옵션을선택하여원하는방식으로계산할수있다 본연구에서는해양모델은 을이용하였으며해빙모델을접합하 여실험하였다 해빙모델은해빙동역학과해빙열역학을고려하여적용하였다 해양모델 해양모델을이용하여운동량방정식 을계산하며이식은유체역학의나비어 스토크스 방정식에근거한다 방정식중비선형항 을포함하며부시네스크근사 를 이용하여계산한다 부시네스크근사는해양에서운동량방정식을계산할때흔히사용하는가정으로유체내부의밀도변화가일어나는공간적규모가유체의운동변화가일어나는공간적규모보다훨씬큰상태에서유체의운동을 기술할때 밀도를일정한값으로고정해도무방하다는가정이다 단 중력방향 - 3 -

으로의운동에서는성립하지않는다 지구과학사전 사 한국지구과학회 북스힐 운동량방정식에서이류항을계산할때수평은 수직은 차분법을이용하여계산하였다 수평확산계수의경우 는상 수를이용하였고운동량은모델격자의크기와수평전달속도에따라계수를 계산하는 의수식으로계산하였다 수직확산계수는 을이용하여계산하 였으며오픈워터보다해빙아래를작게계산하는방법을적용하였다 대기 해양경계층의상호작용은 방 법을이용하여계산하였다 이방법은 알고리즘을적용하여경계층의 를계산하는것이다 본연구에서는 장파복사를입력하여현열 잠열을모델안에서계 산하였다 계산결과 모델에서해빙을과다모의하여재현하였다 그래서표층수온을 하는방법을적용하여해빙을재현에영향을주었다 표층전체 하지않고해빙아래를제외하고 을하였다 표층의기준은모 델의 층으로가정하였다 식은다음과같다 는 한표층수온이고 는모델에서계산한표층수온이다 값은관측자료를내삽하여입력해주었고해빙농도기준이 이하의경우에 만 을해주었다 해빙모델 2.2.1 해빙동역학 - 4 -

해빙동역학은 유동학 을이용하였다 유동학은기존의 유동학 방정 식에 을더해준방정식으로해빙동역학계산에효과적이고해빙의순간 적인반응을고려한다 모델에서계산하는운동방정식은다음과같다 는해빙속도 은해빙질량 는코리올리변수 는중력가속도 는 해수면변위를의미한다 는바람응력 해빙과해수면의마찰력 해빙내 부마찰력을의미한다 마찰력 는다음과같이계산한다 cos min 는대기와해빙 해빙과해수의항력계수를의미하며값은 에서 설명한다 는각각대기와해수의밀도를의미하며값은 의상수를사용한다 해빙내부마찰계수 는 의함수로정의되며 유동학을이 용하여다음과같이계산한다 - 5 -

위식에서 는 를의미하며 는 의델타함수로 와 가같을때는 다를때는 으로정의한다 는해빙의압축강도로해빙 농도 와해빙두께 그리고계수 는다음과같이나타낼수있다 에의해결정된다 비선형점성인 유동학을적용시키기위하여 를구하는 유동학을변 형하여탄성 항을추가하였다 식은다음과같다 탄성부분은 이다. 해빙열역학 해빙열역학은 에기초 하여계산하였다 해빙열역학방정식은표층과바닥 해빙사이마다어느정도 의해빙이형성되고녹는지를고려하였다 식은다음과같다 위의식에서 는해빙농도를의미하며 는해빙두께를의미한다 는해빙 의밀도로 의상수로가정하였다 는해빙이형성되거나녹는확률 을나타낸것으로 의위치에서정의된다 는각각해빙혹은 - 6 -

눈의표면 대기와해수의접촉면 해빙과해수의접촉면에서열교환에의해 일어나는해빙의형성율을의미하며 는해수가해빙에달라붙어어는해빙 의형성율을의미한다 해빙이녹거나결빙이발생할수있는위치 에서는해빙과눈의열이교환되는위치를정의한다 표층에서대기로의열교환식은다음과같다 위식은해빙혹은눈표면에서의현열 잠열 해양으로유입되는 장파복사 및단파복사 를계산할수있다 온도 는표면열교 환균형식을풀때반복적으로계산되는값으로 에 의해녹는점보다높아질경우눈이나해빙을녹인다 눈층을포함한해빙내부의플럭스전달 - 7 -

계산된 를이용하여해빙혹은눈표면의해빙형성율 를계산하였다 식은다음과같다 여기서 는브라인효과 를고려한해빙의융해열을의미하며 작은현열보정을더해주어다음과같이표현할수있다, 는브라인효과를고려하지않은해빙의융해열로 의값을가지 며 와 은각각해빙의염분과온도를의미한다 은염분과어는점의관계가선형함수의관계를가진다고가정했을때 기울기를의미하며 이다 은해빙의온도가 일때가질수있는최대염분에대한현재 염분의비를의미한다 해빙과눈사이의열수지 는해빙의온도와표면온도의차이 해빙전도율을이용해계산하였으며 해빙바닥의열수지 역시동일한방식으로계산 하였다 계산식은다음과같다, 대기와해수 해빙과해수사이의해빙형성율 는다음과같이계산 하였다, 는해빙과해수의사이에서난류에의해전달되는열수지를의미하며난류 에의한열전달계수 를이용해서계산할수있다 는표층염분에서어 는점으로가정하며 는해표면수온을의미한다 식은다음과같다 - 8 -

ln - 9 -

변수 값 내용 0.4 von Karman's constant 0.85 turbulent prandtl number 13.0 molecular Prandtl number 0.02 roughness parameter 3.0 factor 1.8x kinematic viscosity of seawater 모델계산에사용된변수 friction velocity, 2.0x ice strength coefficient(n/m2) 2.0x air-ice bulk drag coefficient 6.5x ice-water bulk drag coefficient - 10 -

모델영역및입력자료 모델영역수심도 모델영역은위도 경도 로위와같이구성하였다 수평해상도는약 이고수직으로는 개의층으로구성하였다 수심자료는 를이용하였으며최대수심은 최소수심은 로설정하였다 초기수온및염분자료는 월자료를이용하였으며운동량은 으로설정하였다 초기해빙농도는 자료를이용하였으며초기해빙두께는기준실험에서는 로실험 번에서는 - 11 -

로설정하였다 대기강제력은 간격의 자료를이용하였다 바람자료는 시간간격 나머지자료는 시간간격자료를내삽하여입력하였다 강자료는 년월평균자료에서 개의큰강을고려하여입력해주었고 에서계산한북극해총강유입량과비교하여차이가나는양을 로계산하여보충하였다 개방경계조건의 차원유속은 차원유속및수온 염분은 해수면변위는 을이용하여계산하였다 입력자료는 자료를사용하여수온 염분 유속 해수면변위를입력하였고기간은 년부터 년자료를월평균한값을입력하였다 표층수온 자료는 에서제공하는 자료를내삽하여이용하였고해빙기준은최근 년을평균한 해빙농도자료를이용하였다 - 12 -

제 장결과 모델은 년자료를기준으로실험하였다 본연구에서는각요소들이어떠한영향을미치는지보기위한실험으로 방법을사용하지않았다 따라서 년간적분한모델결과중마지막결과를비교하였다 실험 번은해빙의효과를확인하였고 실험 번은강유입에대한효과를확인하였다 실험 번은강유입효과에더하여강수량의효과를확인하였다 실험 번은모두기준실험에기초를두고실험하였다 가지실험을보기전에기준실험의결과를 검증하였다 기준실험결과검증 3.1.1 해빙농도및해빙두께 기준실험의결과를검증하기위해서 해빙농도자료와비교하였다 해빙농도가최대가되는 월을겨울철을대표하는기간으로해빙농도가최소가 되는 월을여름철을대표하는기간으로월평균하여비교하였다 겨울철 월 의경우그린란드동쪽의해빙농도가적게모의된것을제외하면관측과유사하게패턴을재현하였다 여름철 월 의경우캐나다군도바깥쪽까지해빙이분포하고있고농도가크게모의된것을볼수있다 반면그 린란드를기준으로동쪽과서쪽은해빙을잘재현하고있다 라테프해와바렌츠해지역의경우에는모델에서해빙을과다모의하고있으며가장자리경계가다른패턴을보이고있다 실선으로표시한부분은태평양쪽수괴에서고온저염분의수괴를구성하는 - 13 -

원인이되는지역으로위도 경도 위치인알래스카연안과캐나다연안 뷰포트해지역이다 이지역의해빙농도면적은 이고관측 과비교하였을때 유사하다 거의유사하 게재현을하였으므로북극해수괴를정확하게재현하는데큰기여를했을것이다 해빙농도와다르게해빙두께는관측이어려워장기간의축적된자료가없다 비교를위해서최근 년부터 년까지 에서제공하는 위성관측해빙두께자료를사용하였다 관측자료를보면여름철 겨울철모두그린란드북부와캐나다군도지역에 이상의해빙이존재하고러시아연안쪽으로갈수록줄어들어전반적으로 이하의해빙이넓게분포하는패턴을보인다 캐나다군도북부 뷰포트해 지역의해빙이가장두껍게존재하며마치혀모양으로존재하는특성을가진다 기준실험의해빙두께패턴역시캐나다군도지역에서 이상의해빙이 존재하며전반적으로 정도의해빙이존재한다 해빙의가장자리로갈수록 줄어드는패턴은잘재현하였으나베링해협을통해태평양수가유입되는지역인척치해와동시베리아해연안의해빙이 이하까지줄어드는패턴은재현하지못하였다 정확한해빙농도의재현과함께해빙두께패턴을재현하는 것도북극해수괴재현에큰영향을미치므로개선되어야한다 - 14 -

겨울철 월 여름철 월 해빙농도 기준실험 - 15 -

겨울철 월 여름철 월 해빙두께 기준실험 - 16 -

수온및염분분포 깊이별 로기준실험의수온과 자료를비교해보았다 는표층에가까운깊이이고 는프람해협을통해대서양수가유입되어북극해내부를반시계방향으로순환하는 깊이이다 이하로내려가면북극해내부심층순환의패턴을가진다 따라서특 징적인깊이의수심으로선정하여비교하였다 기준실험과 기후값을수온 염분비교에이용하였다 겨울철 월 여름철 월 수온분포를보면대서양으로부터 이상의고온의물이북극해 안으로유입되고내부는해빙분포를따라 의차가운물이존재하는것을 볼수있다 이는 까지도유사하게나타나는특징으로전반적으로북극해표층은매우차가운물이라는것을알수있다 수온은기준실험과 기후값이유사한것을볼수있다 이러한특징은표층수온을 하여재현되었다 수심에서는대서양수의유입을확인할수있다 노르웨이를따라바렌 츠해로들어오는흐름은잘재현되었으나프람해협을통과하여라테프해까 지전달되는흐름은잘재현되지않았다 수온역시북극해내부가차갑게재현되었고 기후값과차이를보였다 염분분포를보면대서양쪽에는 이상의높은염분을가지는물 이유입되고태평양쪽은상대적으로낮은염분의특성을가진다 북극해연안의육지에는큰담수의원인이되는강들이존재하고강이유입되는지점에는 매우낮은염분의패턴을보인다 겨울철 월 보다는여름철 월 에표층에더 낮은염분의패턴을보이는데이는강의유입이많아지는시기이고해빙이녹아담수의공급이늘어나기때문이다 전반적으로기준실험이 기후값보다높은염분패턴을보이지만강의유입을고려해주었기때문에연안의염분이낮은지역의패턴은잘재현하였 다 바렌츠해연안과동시베리아해연안지역의경우여름철 월 에는비교적 - 17 -

저염분의패턴이나타나고있지만겨울철 월 에는높은염분이재현되는것을 볼수있다 수심의염분은고염분의물이라테프해의위쪽까지존재하는것을볼수있다 또한캐나다군도지역도높은염분의패턴을보이는데바렌츠해연안까지도비교적높은염분의패턴을보인다 전반적으로북극해내부혼합이제대로이루어지지않은것처럼보인다 앞에서언급했듯이 수심은대서양으로부터북극해내부로고온고염 의대서양수가유입되는수심이다 대서양쪽에서부터북극해전반적으로 이상의고염분의물이존재하고뷰포트해에는비교적염분이낮은물이갇혀있는패턴을보인다 기준실험에서는프람해협을통해연안을따라전달되는대서양수의유입을얇게재현하고는있지만북극해전반적으로영향을주지는않으며뷰포트해에존재하는낮은염분의물이 기후값과비교하여조금높게재현되었다 기후값의 염분은북극해내부가거의동일한염분을가진다 뷰포트해의저염분수괴가 까지영향을주지않기때문이다 그러나기준 실험에서는캐나다분지지역의염분이 기후값에비해낮게재현되었는데이는성층이약해서영향을준것으로생각된다 역시나개선되어야하는 부분이다 - 18 -

겨울철 월 여름철 월 수온분포 왼쪽부터기준실험 월 월 기후값 월 월 - 19 -

겨울철 월 여름철 월 염분분포 왼쪽부터기준실험 월 월 기후값 월 월 - 20 -

및수괴비교 극지연구소에서는 년부터 년쇄빙선인아라온호를이용하여북극해내부탐사를하였다 은 년아라온호를이용한관측정점지도이다 이지역은위도 경도 지역으로뷰포트해와척치해 남쪽을포함하는태평양쪽북극해지역이다 년 월아라온관측자료 을보면태평양쪽북극해수괴구 조에대해볼수있다 여름철이지역의대표적인수괴로는북극해표층에존 재하는 이하의 여름철태평양으로부터베링해협을통해북극해로들어와 에존재하며 이상의 겨울철에유입되어 부근에존재하며약 의 이하에서대서양으로부터프람해협을통과하여태평양쪽북극해까지전달되며약 의 가있다 기준실험과비교해보면저염분 이상의물이잘재현되지않았다 대서양수의유입역시 지역까지전달되지못하고있으며 이하염분을전혀재현하지못하고있다 과동일한지점에수온 염분연직구조를비교해보았다 수온의경우표층 으로표층의수온이관측과거의유사하지만 수심에서 온도가높아지는것을재현하지못했다 또한전반적으로관측에비해수온을 낮게재현하였다 염분의경우표층의염분을낮게재현하였지만관측에비하여조금높은염 분을재현하였다 표층염분 자료를확인하고개선해야할필요가있다 태평양쪽북극해의 개의염분약층을가지는구조가재현되기는했으나매우작게보이고성층화가뚜렷하지않다 지역은뷰포트환류의가운데를지르는지역으로캐나다분지와북극점을포함한다 는이지역단면의염분구조를그린것으로 - 21 -

기후값과비교하였다 에서는뷰포트환류가강화되는겨울철에캐나다분지의해빙아래저염분수괴 가갇혀 있는모양을가지며혼합층의수괴가아래층에영향을미쳐염분약층의깊이를깊게만드는효과를준다고하였다 기후값과기준실험모두계절적특징을잘재현하였다 하지만 기후값과비교하여여름철에는혼합층에저염분수괴가갇힌모양은잘재현되 지않았고캐나다분지지역에 에서 수심의염분이높게재현되었다 또한여름철과겨울철에수심 에서 에나타나는캐나다분지근처의염분약층의패턴이잘재현되지않았다 - 22 -

년 월북극해아라온관측정점지역 - 23 -

월 년아라온관측결과 기준실험 월연직구조프로파일 수온 염분각각왼쪽은기준실험 오른쪽은 년아라온관측결과 - 24 -

겨울철 월 기후값 기준실험염분수직단면 여름철 월 기후값 기준실험염분수직단면 염분수직단면 지역 - 25 -

실험 3.2.1 해빙비교 실험 번은초기해빙조건을크게주어북극해수괴재현에어떠한영향을 미치는지보기위해수행하였다 기준실험의초기해빙두께조건은 실험 번에서는 로설정하였다 는실험이진행되는동안해빙두께패턴을나타낸그림으로컬러스케일은 와동일하다 실험 번의 년째에는초기해빙이두껍게재현되었지만실험이진행되는동안해빙두께가줄어드는것을확인하였다 실험 년째결과부터는기준실험과실험 번의해빙두께패턴이유사하게재현되었다 겨울철 월 해빙유속의경우프람해협을통해대서양쪽으로유출되거나캐 나다군도를통해대서양쪽으로빠져나간다 또한태평양쪽으로는뷰포트해앞에서시계방향으로돌면서베링해협을통해해빙이빠져나가는패턴을보인 다 여름철 월 에는반시계방향으로돌면서캐나다군도를통해빠져나가거나프람해협을통해빠져나가는패턴이강하게나타난다 기준실험과실험 번의여름철 월 해빙유속과해빙농도차이를보면차이가작은것을볼수있다 초기해빙두께조건을크게주더라도실험이진행될수록해빙유동계수 대기강제력 표층수온등의요인에의해영향 을받아해빙농도와해빙유속이큰차이를보이지않은것으로생각된다 - 26 -

해빙두께변화 기준실험 년겨울철 여름철 년겨울철 여름철 실험 번 년겨울철 여름철 년겨울철 여름철 기준실험 년겨울철 여름철 년겨울철 여름철 실험 번 년겨울철 여름철 년 겨울철 여름철 - 27 -

실험 번해빙유속 겨울철 월 여름철 월 여름철 월 기준실험과실험 번차이 해빙유속 해빙농도 - 28 -

및수괴비교 실험 번의 년째여름철 월 결과를기준실험과동일하게 년아라온 관측정점의 을비교하였다 실험 번에서도 이하 의수괴는잘재현되었지만 이하의수괴는재현되지않았다 기준실 험과거의차이가나지않았다 수심의염분차이를살펴보았는데부분적으로증가 감소하는지역이있 었다 특히겨울철 월 에는라테프해에서염분차이가생겼고여름철 월 에는 라테프해와카라해를포함한유라시안북극해연안에서염분차이가생겼다 하지만그차이가크지는않다 에서는기준실험에서비교한지역과동일한지역에서여름철 월 의 염분수직단면을비교하였다 실험의초기인 년째결과에서는캐나다분지 지역에 이하의저염분수가많이생성된것을볼수있다 이는해빙 이녹으면서생긴물이원인이되어캐나다분지지역에저염분수를공급하였 고그래서염분약층의깊이가깊어졌다 하지만실험 년째결과에서는염분 이기준실험과거의차이가나지않았다 다음은북극해내부의수심 이하의담수용량을비교했다 식은다음과 같고단위는 이다, 은기준실험과실험 번의 년째결과를이용하여담수용량을계산하였다 기준실험과실험 번의담수용량을보면캐나다분지지역의 정도의담수를재현했지만둘의차이가거의없는것을볼수있다 실험 번의담수용량의총합은 으로기준실험의담수용량의총합 보다작게재현되었다 다음은모델영역경계에서담수용량을비교해보았다 태평양쪽경계에서는전체적으로수송량이유입되었고대서양쪽경계에서는수송량이유출되었다 - 29 -

은대서양쪽경계에서의담수용량변화를실험이진행되는시간에따라나타냈다 담수용량을계산한식과기준염분은 과동일하다 초기에는 실험 번의담수가기준실험에비해크게모의되었지만실험이진행되면서담수가줄어들어기준실험과실험 번의담수용량이비슷해지는것을확인하였 다 실험 번의경우초기와비교하여마지막년에약 의담수가유실되었고기준실험의경우초기와비교하여약 의담수가유실되었다 - 30 -

여름철 월 기준실험과실험 번 기준실험과 실험 번 염분차이겨울철 월 여름철 월 - 31 -

여름철 월 염분수직단면 기준실험의 년째 결과 년째결과 실험 번 년째결과 년째결과 이하담수용량 기준실험 실험 번 - 32 -

기준실험과실험 번의경계에서담수용량변화 - 33 -

실험 3.3.1 강유입조건 기준실험에서북극해큰강 개 대하여유입을고려하였다 북극해는전세계에서나 일강다음으로큰강이유입되는해역으로모델을구성할때강을고려해주는것은매우중요하다 북극해에서강의역할은북극해내부로담수를공급하여표층염분을낮추는역할을할뿐만아니라시계방향으로순환하는표층연안 흐름과해빙유속을증가시킨다 해빙두께의경우겨울철에는북극해전반적으로증가하였고카라해지역은 감소하였다 여름철라테프해 카라해지역의해빙두께가감소한반면북극해중앙의해빙두께는증가하였다 이지역은 강 강 강이유입되는지역으로북극해강유량중에서상위 번째로유입량이많은강이다 강의유입으로인해해빙보다높은온도의물이유입되어해빙이녹았고낮은 염분의물이담수가되어해빙두께를증가시켰다 개의강으로부터담수공급은 로북극해전체강유량의 를차지하는양이다 본연구에서는 에서계산한북극해총강유량 에서 개강의강유량 를빼고나머지차이를비점원담수로고려했다 실험 번에서는측 정되지않은비점원담수가많을것이라생각하여 를증가시켜실험하 였다 언급한비점원담수는육지에서배출되는생활수나지하수 육지로떨어 진비가강을통하거나육지를통해서유입된다는가정이다 - 34 -

강유입을고려하지않은실험과강유입을고려한실험차이 해빙 두께겨울철 월 여름철 월 염분및유속겨울철 월 여름철 월 - 35 -

해빙비교 에서강의유입으로인한효과로해빙두께와염분 유속이증가하는효과를보았다 이번에는실험 번에서 의증가에따른효과를비교하였다 먼저해빙두께차이를보면기준실험과비교하여부분적으로증가하거나감소 하는지역이있었다 감소하는지역보다증가하는지역이많았는데 의 증가로인해담수가증가하여해빙두께를더해주는효과가나타났다 특히카라해지역은 강과 강이유입되는지역으로해빙보다따듯한담 수의유입이이지역의해빙두께를감소시키는원인이되었다 기준실험과비교하여해빙농도역시부분적으로증가하거나감소하였는데 특히여름철 월 의해빙농도의변화가크게나타났다 해빙두께가감소한지역인카라해지역은해빙농도역시감소하였다 그리고 강이유입되는지점인라테프해지역의해빙농도도감소하였다 해빙의두께와농도변화로인해해빙유속또한변화하였다 기준실험과비교하여북극해중앙에서반시계반향으로회전하는흐름이강해졌다 또한겨 울철 월 여름철 월 모두해빙가장자리의흐름이강해졌다 가중가하면서해빙에미치는영향을확인하였다 담수공급이늘어나 면서북극해중앙은해빙두께가늘어나고유입되는지점에서는강의온도때문에해빙이녹게된다 해빙농도역시해빙가장자리에영향을받아증가하거나감소한다 그결과해빙유속이영향을받아다음과같은모양의해빙이만들어졌다 - 36 -

해빙두께겨울철 월 여름철 월 기준실험 실험 번 기준실험과실험 번차이 - 37 -

겨울철 월 여름철 월 기준실험과실험 번차이 해빙농도 해빙유속 - 38 -

및수괴비교 년 월아라온관측정점에서의 과연직구조프로파일을비교했다 실험 번의 을보면 의수괴가개선된것을볼수있다 의수괴역시기준실험에비해개선된것을볼수있다 하지만여전히 이하의수괴는재현하지못했다 같은정점에서연직구조프로파일을보면수온의경우기준실험에비해 이하수심에서낮아진것을볼수있다 염분의경우기준실험에비해 부터 수심의일부정점에서낮아진것을볼수있다 검은색실선은평균값을의미한다 기준실험과실험 번의 표층염분차이를비교해보았다 의증가 로담수가증가하여연안에서염분이감소한것을볼수있다 특히그린란드 와캐나다군도 바렌츠해와카라해 라테프해 스발바드섬과노르웨이연안에서표층염분이특히낮아졌다 반면뷰포트해와알래스카연안은 가증가했다고표층염분이많이낮아지지않았다 기준실험에서비교한지역과동일한지역 에서염분수직단면을비교하였다 역시기준실험과동일하게겨울철 월 의혼합층의해빙아래저염분수괴가갇혀있는패턴이잘재현되었다 특히겨울철 월 의혼합층에서 이하의저염분수가증가한것을확인하였다 여름철 월 에도캐나다분지근처에서염분약층의깊이가깊어진것을확인하였다 실험 번에서도 의식을이용하여수심 이하의담수용량을 기후값과비교하였다 의기준실험 실험 번과비교하 여뷰포트해지역의담수용량이증가한것을확인하였고캐나다분지지역에 모여있는패턴이개선되어 기후값과유사한담수패턴을재현하였다 실험 번의담수용량의총합은 으로 기후값의담수용량의총합 보다크게재현되었다 - 39 -

여름철 월 기준실험과실험 번 여름철 월 기준실험과실험 번연직구조프로파일 기준실험과실험 번 염분 차이겨울철 월 여름철 월 - 40 -

겨울철 월 염분수직단면기준실험 실험 번 여름철 월 염분수직단면기준실험 실험 번 이하담수용량 기후값 실험 번 - 41 -

실험 3.4.1 해빙비교 실험 번에서는육상에기인한비점원담수의증가로인한효과를확인하였 다 실험 번에서는실험 번의조건에대기를통해북극해로유입되는강수량조건을증가시켜실험을수행하였다 해빙농도면적그림을보면겨울철 월 과여름철 월 모두실험 번에비해감소한것을볼수있다 겨울철 월 에는바렌츠해와프람해협지역의해빙농도면적이감소하였고여름철 월 의경우 전체적으로상당히감소하여바렌츠해와스발바드섬유역이오픈워터가된 것을확인하였다 마찬가지로해빙두께역시겨울철 월 과여름철 월 에감소하였으며전체적으로 이하로작게재현되어캐나다군도지역의 이상의해빙두께를재 현하지못했다 이는해빙으로직접떨어지는강수가증가하여해빙이많이녹 았고따라서담수가많이생성되었을것으로예상한다 에서는해빙유속을비교하였다 실험 번에비해실험 번에서겨울철 월 여름철 월 모두캐나다군도지역에서유출되는해빙유속이증가하였다 겨울철 월 해빙유속은실험 번의경우시계방향흐름과반시계방향의 흐름이나타났지만실험 번의경우북극해중앙에시계방향으로크게도는 흐름이하나로나타났다 여름철 월 해빙유속은실험 번에비해실험 번에 서북극해서쪽경계를타고북극해밖으로유출되는흐름이강화되었다 해빙두께가작아져더유체의성향을띄었기때문에바람의영향을많이받아해빙 유속이강해진것으로생각된다 - 42 -

해빙농도겨울철 월 여름철 월 실험 번 실험 번 - 43 -

해빙두께겨울철 월 여름철 월 실험 번 실험 번 - 44 -

해빙유속겨울철 월 여름철 월 실험 번 실험 번 - 45 -

및수괴비교 다른실험들과마찬가지로 년아라온관측정점지역의여름철 월 을비교해보았다 실험 번과비교하여실험 번에서는 이상의수괴를재현하였고 의저염분수괴와 의고염분수괴가증가하였다 같은지역에서수직수온프로파일을보면 수심에 서고온의수괴가재현되었는데뷰포트해지역의해빙이녹은물이유입된것 으로생각된다 수직염분프로파일을보면표층의염분이 이하이며실험 번에비하여전반적으로낮은염분을재현하였다 실험 번과실험 번의 염분차이를보면연안의해수가매우낮은염 분을가지는것을볼수있다 이는단순히강수량의증가만으로염분이낮아진것이아니라강수로인해녹은해빙의물이연안으로흘러나와염분이낮아 진것으로생각된다 또한 유속차이를보면겨울철 월 여름철 월 모두북극해서부연안을따르는흐름이강해진것을확인하였다 앞선실험들과같은지역 에서염분수직단면을비교해보았다 겨울철 월 여름철 월 모두실험 번과비교하여확연하게염분이낮은것을 볼수있었다 특히캐나다분지지역에서깊고북극해중앙으로갈수록얇아 지는패턴을보였다 하지만 기후값과비교하여혼합층의염분이낮게재현되었고북극점부근의염분은높게재현되었다 실험 번의담수용량을보면뷰포트해지역과태평양쪽북극해지역에 이상의담수패턴이재현되었다 반면바렌츠해지역과대서양쪽북극해지역 의담수패턴은제대로재현되지못하였다 실험 번의담수용량의총합은 으로실험 번의담수용량의총합 보다크게재현되었다 실험 번의강수량조건증가량은 이며담수용량총합의증가량은 이다 실험 번에서담수용량이크게증가한이유는해빙이과도 하게녹아북극해내부에담수로공급되었기때문이다 - 46 -

월 실험 번 실험 번비교 월수직수온 염분 프로파일실험 번 실험 번비교 실험 번 실험 번 염분 유속 차이 - 47 -

겨울철 월 염분수직단면 기후값 실험 번 실험 번 여름철 월 염분수직단면 기후값 실험 번 실험 번 이하담수용량 실험 번 실험 번 - 48 -

제 장결론 본연구에서는북극해저온저염분수괴에영향을미칠것으로생각되는 가 지담수요인에대하여실험을수행하였다 실험 번은해빙두께초기조건을 크게주어실험하였고실험 번은부정확한육지기인비점원담수요인을고 려 조건을크게주어실험하였다 실험 번은실험 번의조건에서대 기로부터유입되는강수량을크게주어실험하였다 실험 번의경우에는해빙두께초기조건을크게주었지만해빙의패턴이금방기준실험과같이재현되었다 해빙변화가없었기때문에북극해수괴에도큰변화가없었다 하지만실험초기에는해빙이녹으면서담수가생성되는것을확인하였고실험이진행될수록유실되는것을확인하였다 실험 번의경우에는기준실험과비교하여연안의염분이낮아진것을확인하였고해빙두께및염분에도지역적으로증가혹은감소하는영향을보였다 해빙유속역시반시계방향의흐름이강화된것을확인하였다 태평양쪽북극해수괴에영향을주었지만그래도여전히저온저염분수괴재현을제대로하 지못하였다 하지만 이하의담수패턴이기준실험과비교하여개선된 것을확인할수있었다 실험 번의경우에는북극해수괴와함께해빙에도영향을주었다 바다로 떨어지는강수는표층염분을낮게만들었을뿐만아니라해빙에직접떨어지는강수가해빙을녹여담수를증가시켰다 또한이담수가연안으로흘러염 분이낮아지는효과가나타났다 하지만해빙이매우적게모의되었고 이하의담수용량이과도하게모의된것을확인하였다 실험 번모두 기후값의담수용량총합에비하여담수가크게모의 되었지만담수패턴은제대로재현하지못했다 그래서태평양쪽북극해수괴 재현이제대로되지않은것으로생각된다 에 - 49 -

서는바람에의한수렴효과에의해북극해담수패턴이영향을받는다는사실 을밝혔고 북극해서쪽의담수가증가한것을확인하였다 따라서모델에서바 람을정확하게입력하는것이태평양쪽북극해수괴재현에한가지개선점이될것이다 또한아무리많은양의담수가유입되더라도외부로유출된다면북극해수괴재현을정확하게할수없다 따라서성층화안정을통해생성된담수가내부 에저장될수있게해야한다 에서는수직혼합계수가북극해순환변화에미치는영향에대한실험을한바있다 수직 혼합계수를다르게주어실험하였고최적의계수에서성층이강화된것을확인하였다 만약수직혼합계수민감도실험등을통해성층화가안정된상태에서추후에담수유입실험을한다면태평양쪽북극해수괴재현이개선될것이다 - 50 -

참고문헌 - 51 -

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감사의글 석사를시작한지엊그제같은데벌써이렇게졸업을하게되었습니다 연구실에서수치모델과물리해양학에대하여배울수있어서정말의미있는시간 이었습니다 이렇게될수있었던것은고마운분들이있었기에가능했습니다 우선먼저저의지도교수님이신이호진교수님께감사의인사를하고싶습니다 모델에대해서많이부족하고잘하지못하는제자를이렇게까지챙겨주시고가르쳐주셔서정말감사합니다 아직도많이부족하지만항상저를다듬고공부하여제영역에서버틸수있는사람이되도록하겠습니다 그리고수업을통해제게많은가르침을주신해양환경학과강효진교수님 노일교수 님 이경은교수님 김형석교수님 기꺼이제논문심사를맡아주신박재훈박 사님께도감사하다는말씀드리고싶습니다 또한제 의교수님같은미옥이언니에게감사의인사를전하고싶습니다 많이어리고모자란후배였지만모델공부뿐만아니라인생에도움이되는조언까지석사생활을할수있었던것은아마언니같은선배들을연구실에서 만났기때문인것같습니다 정말감사드립니다 연구실에서많은일들을맡아하시느라고생하시는상엽오빠 실험실에서저와많은시간을함께하고고민을많이들어준친구같았던선배예솔이언니 현경이언니 종종만나조언과걱정을해주신희진이언니 현정이언니 지영이언니 보경이언니 실험실초기에저를많이도와주신희열이오빠 그리고 마지막으로연구실에서배우면서고생할환영이에게정말고맙다는말을전하고싶습니다 현재저와한팀으로일하는한국해양수산개발원해역환경관리센터장원근 - 56 -

박사님 한기원박사님 좌미라연구원님 심수린연구원에게도부족한저를잘 챙겨주셔서정말감사하다는말전하고싶습니다 마지막으로멀리떨어져있지만항상생각하고있는저의어머니 아버지 그 리고동생들 친구들너무사랑하고제가지금까지올수있었던것은가족과친구들의응원과지지가있었기에가능했습니다 이모든분들께앞으로더욱성장하고발전하는모습보여드리도록열심히하겠습니다 - 57 -

부록 북극해표층수온 의중요성과해빙유동에따른고온수괴생성 부록 실험개요 북극해수괴를재현하는데저온 이하 저염분 이하 수도중요하지만고온 이상 저염분 의수괴를재현하는것도굉장히중 요하다 특히태평양쪽북극해의경우에는해빙이녹은물이고온저염분수괴 유입에큰요인으로작용한다 모든부록실험에서위도 경도 위치인알래스카연안과캐나다연안앞쪽 뷰포트해지역의 해빙이녹은경우만고온저염분수괴가재현되었다 위지역의해빙을녹여서오픈워터를만드는것도중요하지만동시에해빙두께재현이정확하게되어야한다 해빙농도면적이작더라도해빙두께가두꺼워지면표층의담수가해빙이어는데사용되어저염분수를만들수없기때 문이다 본연구부록에서는표층수온 에대한실험을수행하였다 첫번째 해빙아래에서도 을한경우와해빙아래에서는 을하지않은경우를나누어실험하였다 해빙아래에도 을하면높은해 빙두께를재현한다 그이유는해빙이있는바다는매우낮은온도를가지게되는데지속적인낮은수온의상태가해빙의형성에영향을미치기때문이다 두번째는해빙유동계수를다르게주어실험하였다 해빙유동계수들은 해빙의농도와두께 모양등을결정하는데영향을미친다 에서는해빙유동계수 민감도실험을통해최적의계수를찾아낸바있다 그계수를참조하여본연 - 58 -

구모델에최적의계수를찾기위한실험들을수행했고북극해수괴재현에미 치는영향을살펴보았다 부록 실험 첫번째실험은부록 에서말했듯이표층수온 을할경우해빙의 농도재현과동시에정확한해빙두께를재현하기위한방법으로해빙아래도 을한경우와해빙아래는 하지않은경우를나누어실험하였다 표층수온 자료는 표층수온자료와해빙농도자료를장기간평균하여이용하였다 후자의실험의경우해빙농도가 보다작으면해빙이없다고간주하여 을하지않았다 우선해빙아래에서 을하지않은경우해빙농도가관측과다른것을볼수있다 반면전체 을한경우여름철 그린란드서부의해빙이녹은것을확인할수있었으나여름철뷰포트해지 역의해빙농도가과도하게재현되었다 하지만해빙두께의경우전체 을해준경우겨울과여름철모두과도하게재현되었고반면해빙아래에서 을하지않은경우해빙두께가 잘재현되었다 을비교하면전체 을해준경우해빙농도면적은줄었지 만오히려고온저염분의수괴재현이잘되지않았다 반면해빙아래에서 을하지않은경우아예 을하지않은경우와유사하지만조금고온의물이재현되었다 수온염분구조를재현하기위해서는해빙농도면적과해빙두께모두정확하게재현되어야한다 특히태평양쪽수괴를재현하기위해서는뷰포트해지역의해빙이정확하게재현되어야한다 해빙농도면적과해빙두께를동시에재현하기위해서해빙농도기준을외부에서입력해주는방법을사용하여추가실험 을수행하였다 자료는 의최근 년간자료를장기간평균하여이용 - 59 -

하였다 해빙아래에서 을하지않았지만모델내부기준을사용한실험과외부에서직접입력해준실험을비교해보았다 해빙농도를보면관측과거의 유사해진것을볼수있다 해빙두께역시두실험모두캐나다군도에서 이상의두꺼운두께를보이고가장자리로갈수록얇아지는패턴을잘재현했 다 을비교해본결과후자의실험에서고온저염분수괴가재현된것을볼수있었다 해빙농도면적과해빙두께를동시에정확하게 재현하는것은태평양쪽북극해고온저염분수괴형성에영향을미치고있음 을알수있는결과이다 따라서표층수온 을할경우에는해빙아래 에서는하지않아야하고해빙농도기준도외부에서입력해주는방법을추천한다 - 60 -

월 월해빙농도 해빙아래도 한실험 해빙아래는 하지않은실험 - 61 -

월 월해빙두께 해빙아래도 한실험 해빙아래는 하지않은실험 - 62 -

월 하지않은실험 해빙 아래도 한실험 해빙아래는 하지않은실험 해빙 아래는 하지않고해빙농도기준을직접입력한실험 - 63 -

해빙아래는 하지않은실험 월 월 해빙두께 해빙농도 해빙아래는 하지않고 해빙농도기준을직접입력한실험 월 월 해빙두께 해빙농도 - 64 -

부록 실험 두번째실험에서는해빙유동계수에대하여실험을수행하였다 부록 에서 언급했듯이해빙유동과관련된계수들은해빙의모양에큰영향을미치기때 문에연구에적합한계수를선택해야한다 논문에서는 와 를각각 으로사용하여실험을수행하였고해빙의유속이감소한효과를볼수있었다 논문에서는해빙내부점성계수인 에대한연구를수행하였는데민감도실험결과 으로한경우가캐나다군도에서가장두껍고가장자 리로갈수록얇아지는패턴의해빙두께재현을하였다 실험 번에서는해빙내부점성계수인 와해빙과대기사이의마찰력계수로작용하는 해빙과해양사이의마찰력계수로사용되는 를조정하 여실험하였다 에서 와 의표준은각각 이고 의표준은 이다 실험에서사용한계수는다음표와같다 Table 2. 부록실험 3번계산에사용된계수 test1 3.0x 7.5x 5.0x test2 2.0x 7.5x 5.0x test3 2.0x 7.5x 2.0x test4 3.0x 6.5x 2.0x 번은 에서제공하는표준값을이용한기준실험이다 번은 의효과를보기위해기준보다작게주어실험을수행하였다 번은 의효과를보기위해기준보다크게주어실험을수행하였다 번은 의 효과를보기위해기준보다작게주어실험을수행하였다 - 65 -

해빙두께패턴을보면 가 인경우의실험들에서뷰포트해에가장두껍고전반적으로도두꺼운패턴을보인다 반면 인경우의실험들의 경우캐나다군도와그린란드북쪽에가장두꺼운해빙을보이고전반적으로 의두께를가지며가장자리로갈수록얇아지는패턴을재현하였다 해빙내부마찰계수 는 의함수로정의되며 가커지면내부마찰 계수가작아지기때문에해빙이좀더유체에가까워지고움직이기쉬워진다 그래서캐나다군도쪽으로쌓이는패턴이잘재현된다 가 인 의해빙두께가다른실험들에비해얇게재현된것을볼수있다 해빙유속을보면북극해중앙에서시작하여뷰포트해남 쪽을따라흐르는반시계방향의움직임이강해진것을확인하였다 또한캐나다군도와그린란드북쪽을따라프람해협을통과하여빠져나가는해빙의움직임이강해진것을확인하였다 가줄어들어해빙과해수의사이의마찰응력이줄었고 해빙유동이표층해류에의한영향을크게받아북극해외부로 유실되는해빙이증가하였다 또한 가 인실험의해빙모양 에비해 인실험의해빙모양 을보면넓게퍼져있는패턴을보인다 해빙유속그림을보면 의경우캐나다 군도를빠져나가는해빙이불규칙적이고알래스카연안앞쪽과뷰포트해지역 의해빙유속이강하게재현된것을확인하였다 반면 의경우캐나다 군도를빠져나가는해빙이규칙적이고그린란드서부를따라흐르는것을확인하였다 또한러시아연안의동시베리아해와라테프해의시계방향으로순환하는해빙의움직임이강화되었다 가작아져해빙유동이표층해류보다바람에의한영향을많이받아서여러방향으로흩어지게만드는패턴을재현하 였다 그렇다면해빙유동계수로인한해빙패턴변화가태평양쪽북극해수괴에서 어떠한영향을미치는지살펴보았다 을보면 실험에서고온저염분의수괴가잘재현된것을확인하였다 의경우에는뷰포트해의해빙면적이넓게재현되었기때문에 에서도고온저염 분수괴를재현하지못하였다 앞서수행했던실험들에서도공통적으로나타나 - 66 -

는특징으로뷰포트해의해빙이녹아태평양쪽북극해수괴에영향을주는것 을확인하였다 과동일한지점에서연직수온 염분프로파일을보면 의경우는고온저염분의수괴가잘재현되었지만비교적높은염분의물이분 포하고 에서 수심의염분범위가넓은것을확인하였다 하지만 의경우에는비교적낮은염분이 에서 수심에존재하고전체적으로염분의범위폭이좁으며혼합이잘이루어졌다 의경우표층에고온의수괴가잘재현되었고 번은하지못했다 검은실선으로표시한것은평균값을의미한다 본연구에서는 의실험을통해적합한 를각각 를선택하여사용하였다 정확한해빙모양을 재현하는것은곧북극해수괴를정확하게재현하는데중요한요인이다 표층수온 을하더라도정확한해빙의모양이재현되지않는다면올바르게수괴가재현되지않기때문에실험에적합한해빙유동성계수를찾아야한다 - 67 -

월 월해빙두께 - 68 -

월 월해빙농도 - 69 -

월해빙유속 - 70 -

월 - 71 -

월염분 수온연직프로파일 - 72 -