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RCP (대표농도경로)

IPCC 5차 평가 보고서에서는 인간 활동이 대기에 미치는 복사량으로 온실가스 농도를 정하였다. 하나의 대표적인 복사강제력에 대해 사회-경제 시나리오는 여러 가지가 될 수 있다는 의미에서 ‘대표(Representative)'라는 표현을 사용한다. 그리고 온실가스 배출 시나리오의 시간에 따른 변화를 강조하기 위해 ’경로(Pathways)'라는 의미를 포함한다.

SRES 시나리오(1990년대 말 개발)와 RCP 시나리오(2010년 개발) 비교

RCP 시나리오는 최근 온실가스 농도 변화경향을 반영하였으며 최근 예측모델에 맞게 해상도 등을 업데이트 하였다. RCP에서 4가지 대표 온실가스 농도는 2.6, 4.5, 6.0, 8.5를 사용하였다. 온실가스 농도 산출과정에서 사회경제적 가정을 미래사회 구조 기반에서 기후변화 대응정책 수행여부로 변경하였다.

RCP 시나리오(좌)와 SRES(우) 시나리오의 온실가스 농도변화 비교

[ RCP 시나리오(좌)와 SRES(우) 시나리오의 온실가스 농도변화 비교 ]
시나리오 종류(PPM농도) 새로운 시나리오(RCP) 기존 시나리오(SRES)
시나리오 종류
(PPM농도)
새로운 시나리오(RCP) 기존 시나리오(SRES)
2.6 4.5 6.0 8.5 B1 A1B A2
CO2기준(ppm) 420 540 670 940 550 720 830
<RCP 시나리오>
* 기후변화 대응정책과 연계하여 선정<SRES 시나리오>
* 미래 사회구조를 중심으로 선정
<RCP 시나리오>
* 기후변화 대응정책과 연계하여 선정
<SRES 시나리오>
* 미래 사회구조를 중심으로 선정
RCP2.6 : 인간 활동에 의한 영향을 지구 스스로가 회복 가능한 경우  
RCP4.5 : 온실가스 저감 정책이 상당히 실현되는 경우
RCP6.0 : 온실가스 저감 정책이 어느 정도 실현되는 경우
B1(지속발전형 사회) : 지역간 격차가 적고, 인구감소,
청정자원 절약기술 도입
A1B(고성장 사회) : 화석에너지와 비화석에너지원 균형,
신기술, 고효율화 기술 도입
RCP8.5 : 현재 추세(저감없이)로 온실가스가 배출되는 경우(BAU 시나리오) A2(다원화 사회) : 인구증가, 경제성장은 낮고, 환경에의 관심도 상대적으로 낮음

RCP 시나리오 숫자의 의미

RCP 시나리오의 숫자는 복사강제력, 즉 온실가스 등으로 에너지의 평형을 변화시키는 영향력의 정도를 의미하는 양으로서 단위는 W/m2 지상에 도달되는 태양복사가 약 238W/m2이므로 RCP 8.5/6.0/4.5/2.6의 복사강제력은 입사 태양복사량의 약 3.6%, 2.5%, 1.9%, 1.1%에 해당된다.

전지구 기후변화 시나리오 산출

기상청은 CMIP5 국제사업의 표준 실험체계를 통해 전지구 기후변화 시나리오 산출을 위해서 영국 기상청 해들리센터의 기후변화예측모델인 HadGEM2-AO를 도입하여 기상청 슈퍼컴퓨터에 설치하였다. 이 모델의 대기의 수평해상도는 135 km이다. 미래 기후변화 전망을 평가하기 위해서 기본적으로 1860년의 온실가스 농도로 고정하여 최소 200년 이상 적분하는 제어적분 실험을 수행하였으며, 1860년부터 2005년까지 관측된 자연과 인위적인 강제력에 대한 과거기후 모의실험 후 RCP 시나리오에 따라 2100년까지 미래 기후변화를 전망하였다.
전지구 기후변화 시나리오 산출

한반도 지역 기후변화 시나리오 산출

전지구 기후변화 시나리오 산출과 함께 아시아 지역 기후변화 시나리오 개발을 CORDEX 국제사업과 연계하여 진행하고 있으며, 국내 기후변화 대응 지원을 위하여 한반도 지역 기후변화 시나리오를 개발하였다. 이러한 지역 기후변화 시나리오 산출에는 영국 기상청 해들리센터 지역기후모델인 HadGEM3-RA가 사용되며, 아시아 영역에 대해서는 50km 해상도, 한반도 영역에 대해서는 12.5km 해상도를 갖고 있다. 실험 종류는 과거기후모의 (1950-2005년)와 RCP에 기반한 미래 2100년까지 기후변화 전망 실험이며, 입력자료로 135 km 격자 규모의 전지구 기후변화 시나리오가 사용되었다. 상세화된 지역기후변화 시나리오는 전지구 기후모델에서 표현할 수 없는 복잡한 지형의 효과가 잘 반영된다.

제어적분 200년, 400년 의미

제어적분 실험은 1860년의 온실가스 농도로 고정하여 수백년 적분하는 실험으로 전지구 기후모델을 준평형상태로 안정화시키고 인위적 강제력이 배제된 모델의 내부변동을 이해하기 위한 실험이다. 과거기후 모의실험(1860~2005)은 제어적분 실험에서 200년, 400년째 산출된 대기와 해양의 준평형상태를 초기조건으로 정하여 적분을 수행한다. 미래기후변화 전망(2006~2100)은 200년, 400년째 제어적분결과를 이용한 과거기후 모의실험의 마지막 상태(2005년)를 초기조건으로 RCP 강제력에 따라 각각 미래 기후변화를 산출한다. 모델이 가지고 있는 불확실성을 줄이기 위하여 제어적분 실험의 여러 시점(200년, 400년째 등) 결과를 이용해 여러 개의 시나리오 결과를 산출하고 있다.

RCP 시나리오 자료 산출

1단계 : IPCC RCP 온실가스 시나리오 사용

2단계 : 전지구 기후변화모델에 인위적 기후변화 강제력을 적용하여 전지구 기후변화 시나리오 산출

3단계 : 지역기후모델을 이용한 역학적 상세화로 한반도 기후변화 시나리오 산출

4단계 : 한반도 기후변화 시나리오에 통계적 상세화 기법을 적용하여 남한 상세 기후변화 시나리오 산출

RCP 시나리오 자료 산출

남한 상세 기후변화 시나리오 산출

남한 상세(1km) 기후변화 시나리오는 지역기후모델을 통해 생산된 한반도(12.5km) 기후변화 시나리오를 바탕으로 통계적 상세화 과정을 통해 생산된다. 관측자료(2000~2010)를 PRIDE 모델에 적용하여 1km 해상도의 관측격자 자료를 생산하여 기후값으로 사용하였다. 그리고 12.5km 한반도 시나리오 자료에서 각 격자점별로 계절 변동(Seasonal cycle)을 제거한 편차(Anomaly) 자료를 추출한다. 관측에서 얻은 기후값에 지역기후모델의 편차를 더하면, 모델 계통오차가 제거된 새로운 1km 격자형 시나리오 자료가 생산된다.

PRIDE 모델

PRIDE 모델은 PRISM based Downscaling Estimation Model의 약자이며, 기후를 결정하는데 중요한 역할을 하는 DEM(Digital Elevation Model) 고도, 거리, 지향면(topographic facet), 해양도(coastal proximity)의 영향을 고려하여 고해상도 격자 자료를 산출하는 PRISM (Parameter-elevation Regression on Independent Slopes Model)을 남한 1km 격자에 적합하게 수정한 한국형 PRISM이다.

남한 상세 기후변화 시나리오의 신뢰도

남한 상세 기후변화 시나리오의 신뢰도
  최고기온 평균기온 최저기온 강수량
Bias (℃) RMSE (℃) Bias (℃) RMSE (℃) Bias (℃) RMSE (℃) Bias (mm) RMSE (mm)
Jan 0.09 1.91 0.12 1.99 0.14 2.34 0.05 14.34
Feb 0.08 1.67 0.10 1.85 0.13 2.24 0.69 15.99
Mar 0.09 1.49 0.09 1.56 0.13 1.95 0.48 20.91
Apr 0.06  1.24 0.10  1.19  0.13 1.70 1.85 44.65
Mar 0.07 1.29 0.09 1.13  0.11 1.55 1.54 44.56
Jun 0.06 1.32 0.08 1.14 0.10 1.49 1.99 54.84
Jul 0.07  1.35 0.08 1.21  0.08 1.37 3.70 94.83
Aug 0.08 1.48 0.09 1.43  0.10 1.65 3.25 102.40
Sep 0.09 1.47 0.11 1.53 0.13  1.83 0.01 56.94
Oct 0.07 1.60 0.10  1.85 0.12 2.11  0.67 21.79
Nov 0.07 1.61 0.10 1.89 0.14 2.36 0.29  17.19
Dec 0.08  1.79 0.12 1.98 0.14  2.27 0.39 14.40
AVE. 0.07  1.52 0.10  1.56 0.12 1.90 1.24 41.90

월별 최고기온(MAX), 평균기온(MEAN), 최저기온(MIN)과 강수량(PRC)에 대한 MK-PRISM의 Bias와 RMSE

추진배경

각각의 시나리오로부터 생산된 기후변화 정보가 가지는 불확실성을 낮추고 신뢰수준을 제시하기 위해 여러 시나리오를 종합한 남한상세 기후변화 앙상블 시나리오 생산

남한 상세 기후변화 앙상블 시나리오 자료 산출

400년 제어적분 RCP 4.5/8.5 를 이용한 한반도 시나리오 4종(RegCM4, SNURCM, GRIMs, WRF)을 각각 통계적으로 상세화한 후, 기 생산된 기상청 시나리오(HadGEM3-RA)를 포함한 총 5종에 대한 앙상블 수행
남한 상세 기후변화 앙상블 시나리오 자료 산출

앙상블 기법

전구 및 지역 또는 수치예보모델이 가지는 초기장의 불확실성과 예측성의 한계를 극복하기 위해 고안된 방법으로, 초기조건을 각각 달리하여 주고 수행한 다수의 서로 다른 모델 결과를 종합하여 모의결과의 불확실성을 감소시키고 신뢰수준을 향상시키는 방법
한반도 상세 앙상블 기후변화 시나리오 자료 생산을 위해서 RegCM4, SNURCM, GRIMs, WRF, HadGEM3-RA 5종의 지역기후모델을 이용
참고문헌: M.-S. Suh, S.-G. Oh, D.-K. Lee, D.-H. Cha, S.-J. Choi, C.-S. Jin, and S.-Y. Hong, 2012: Development of new ensemble methods based on the performance skills of regional climate models over South Korea: J. Climate., 25., 7067-7082.

사용된 지역기후모델 4종

RegCM4(연구기관: 공주대)

참고문헌: Giorgi, F., E. and Coauthors, 2012: RegCM4: model description and preliminary tests over multiple CORDEX domains. Clim. Res., 52, 7-29, doi:10.3354/cr01018.

SNURCM(연구기관: 서울대)

참고문헌: Kang, H. S., D. H. Cha, and D. K. Lee. 2005: Evaluation of the mesoscale model/land surface model (MM5=LSM) coupled model for East Asian summer monsoon simulations. J. Geophys. Res., 110, D10105;10. 1029=2004JD005266.

GRIMs(연구기관: 연세대)

참고문헌: Juang, H. M. H., S. Y. Hong, and M. Kanamitsu, 1997: The NCEP Regional Spectral Model: An update. Bull. Amer. Meteor. Soc., 78, 2125-2143.

WRF(연구기관: 부산대)

참고문헌: Skamarock, W. C., J. B. Klemp, J. Dudhia, D. O. Gill, D. M. Barker, W. Wang, and J. G. Powers, 2005: A description of the Advanced Research WRF version 2. NCAR Tech. Note. NCAR/TN 468+STR, National Center for Atmospheric Research, Boulder, CO, 100pp.

기후변화 시나리오 정보 제공 현황

구분전지구 전망자료한반도 전망자료 남한상세 전망자료 남한상세 앙상블 전망자료 기후 극한지수 행정구역별 자료
구분 전지구
전망자료
한반도
전망자료
남한상세
전망자료
남한상세
앙상블 전망자료
기후 극한지수 행정구역별 자료
온실가스
시나리오

200년

제어적분

RCP
2.6 / 4.5 /
6.0 / 8.5
RCP
4.5 / 8.5
RCP
4.5 / 8.5
RCP
4.5 / 8.5
RCP
4.5 / 8.5

RCP

4.5 / 8.5

400년
제어적분
RCP
2.6 / 4.5 /
6.0 / 8.5
RCP
2.6 / 4.5 /
6.0 / 8.5
RCP
2.6 / 4.5 /
6.0 / 8.5
RCP
4.5 / 8.5
RCP
4.5 / 8.5
RCP
2.6 / 4.5 /
6.0 / 8.5
공간
범위
경도: 0~360
위도: -90~90
경도: 111.0~144.625 위도: 26.5~48.875 남한 지역 남한 지역 남한 지역 73개 지점,
17개 광역시도,
230개 시군구
시간
범위
1860 ~ 2100 1950 ~ 2100
(200년제어적분)
1979 ~ 2100
(400년제어적분)
2011 ~ 2100 2021 ~ 2050 2011 ~ 2100 (200년제어적분)
2021 ~ 2050 (400년제어적분)
기온, 강수량 :
2000~2100
상대습도 등 :
1950~2100
공간
해상도
약 135km 약 12.5km 1km 1km 1km -
시간
해상도
일, 월 일, 월 일, 월 일, 월
정보
종류
기온(최고, 최저, 평균), 강수, 상대습도, 풍속 기온(최고, 최저, 평균), 강수, 상대습도, 풍속 기온(최고, 최저, 평균), 강수 기온(최고, 최저, 평균), 강수 기온지수(열대야, 폭염, 여름, 서리, 결빙일수, 식물성장기간)
강수지수(호우일수, 강수강도)
기온(최고, 최저, 평균), 강수, 상대습도, 기압, 풍속 등

극한 기후지수 제공 정보

지수 정의
지수 정의
기온열대야일수일 최저기온이 25℃ 이상인 날의 연중 일수
폭염일수일 최고기온이 33℃ 이상인 날의 연중 일수
여름일수일 최고기온이 25℃ 이상인 날의 연중 일수
서리일수일 최저기온이 0℃ 미만인 날의 연중 일수
결빙일수일 최고기온이 0℃ 미만인 날의 연중 일수
식물성장기간일 평균기온이 5℃ 보다 높은 날이 적어도 6일 이상 지속된 첫날부터 일 평균기온이 5℃ 미만인 날이 적어도 6일 이상 지속된 첫날까지 사이의 연중 일수
강수호우일수일 강수량이 80mm 이상인 날의 연중 일수
강수강도연중 습윤일수(일 강수량이 1.0mm 이상인 날)로 나누어진 연 총강수량

※ 극한지수 및 현상일수의 정의는 WMO(세계기상기구) 기준을 반영한 것임

강수극한지수 산출방법

EI(Extream Index) =
EI(Extream Index) = 수식
수식
수식 = PRIDE에서 산출한 강수일수 또는 호우일수의 기후값 (2000-2010)
수식 = PRISM에서 산출한 강수일수 또는 호우일수의 기후값 (2000-2010)
수식 = PRIDE에서 산출한 해당연도의 강수일수 또는 호우일수 (2011-2100)

행정구역별 자료 제공변수 정보

시나리오 자료기간 제공변수
시나리오 자료기간 제공변수
남한상세(1km)기반 2000~2100 기온(최고, 최저, 평균), 강수량
남한상세앙상블(1km)기반 2021~2050 기온(최고, 최저, 평균), 강수량
한반도(12.5km)기반 1950~2100
(200년제어적분)
1979~2100
(400년 제어적분)
상대습도(%), 현지기압(Pa), 해면기압(Pa), 평균풍속(m/s), 최대풍속(m/s), 적설량(Kg/m2), 일사량(W/m2)

기후변화 시나리오 제공 파일의 종류

형식 자료설명
형식 자료설명
아스키(ASCII) 텍스트로만 되어 있는 파일, 또는 아스키코드의 문자로만 되어있는 문서파일. 텍스트 파일, 텍스트 전용 파일 또는 아스키 텍스트 파일이라고도 한다. 영문자와 숫자, 공백문자, 구두점, 되돌림 문자, 탭 문자, 파일 끝 마커를 포함하는 경우도 있으나 서식작성 정보는 포함하지 않는다.
바이너리(Binary) 바이너리 파일은 컴퓨터 파일로 컴퓨터 저장과 처리 목적을 위해 바이너리 형식으로 인코딩된 데이터를 포함한다. 인간이 판독할 수 있는 텍스트로 구성된 문서 파일과는 달리, 이진수 데이터 또는 실행 명령어들로 구성된 파일, 바이너리 파일은 프로그램만이 판독할 수 있는 형식으로 되어 있으며, 대부분의 경우 특정 프로그램이 판독하기 쉬운 형식으로 압축되거나 구조화되어 있다.
ESRI ASCII GRID ESRI 사에서 개발된 소프트웨어인 ArcGIS, ArcVIEW 등의 프로그램에서 사용할 수 있도록 한 파일 포맷 형태
CTL 파일 Data(바이너리 파일) 환경설정 파일, Data 파일의 시간적, 공간적, 변수별 정보를 포함하고 있어 Data 파일의 속성을 파악할 수 있다.
· 담당: 기후변화감시과 · 문의: 02-2181-0457 / cl.ccmd@korea.kr
  • 더 필요한 사항은 아래로 문의하여 주시기 바랍니다.

    기후정보포털 관리자(02-2181-0452) 최종수정일 : 2018-09-17
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