분야
hwp1. 서론
2. 연구방법
2.1 탄소순환
2.2 상자모델
2.2.1 바다 흡수 ()
2.2.2 육지 흡수 ()
2.2.3 산업활동 배출량()
2.2.4 Land Use()
2.2.5 동물 호흡과 그 외 ()
3. 모델링
4. 결과
4.1 1994-2020년까지 모델링 결과
4.2 2010년에 감축량을 주었을 때의 모델링 결과
5. 참고문헌
탄소순환의 주요과정에는 대기와 해양사이의 이산화탄소 교환, 토지이용의 변화로부터 이산화탄소의 순배출 또는 순흡수, 육상식물의 광합성에 의한 이산화탄소 흡수, 식물과 토양의 호흡을 통한 대기 중으로 다시 돌아가는 이산화탄소의 이동이 있다.(송은지, 2005) 또한 현대사회에 있어 가장 큰 탄소 배출요인인 화석연료의 사용을 포함한 탄소순환 모델이 필요하다. 본 연구에서는 IPCC 3차 보고서에 제시된 탄소순환 모델을 기초로 하였다.(IPCC 제 3차보고서, 2001)
IPCC에서 제시한 [그림1]의 모델에서는 탄소의 거동을 화석연료 연소 및 시멘트 제조 시 탄소의 배출, 토양에 의한 흡수와 배출, 바다에 의한 흡수로 나타냈다. 이 모델은 육상생물권에 의한 과정을 너무 단순화 시킨 간단한 표현만을 포함하고 있다. 본 연구에서는 이런 단점을 보완하기 위하여 식물의 일차 순생산량과 동물의 호홉량을 중요한 인자로 보고 다음과 같은 수정된 모델을 제시한다.
[그림] IPCC 탄소순환모델
[그림] 수정된 탄소순환모델
IPCC의 모델과 비교하면 식물 및 동물, 즉 육상생물권에 의한 탄소 순환을 추가함으로써 요소들간 유기적 관계와 상호작용을 파악할 수 있게 되었다. 반면 탄산염을 시멘트로 만드는 과정에서 발생하는 탄소 배출은 경미하다고 판단하여 모델에서 제외하였다. 이 탄소 순환 모델을 식으로 표현하면 다음과 같다.
단, C는 탄소의 질량이며 land use의 값은 증가할 때 양의 값, 감소할 때 음의 값으로 한다.
2.2 상자모델
본 연구에서는 단순 상자 모델을 기초로 대기 중 이산화탄소의 양을 모델링해 보고자 한다. 단순 상자모델은 대상이 되는 대기지역을 하나의 상자로 보는 가장 단순한 모델 중 하나이다. 이 모델의 특성은 상자 안에서는 대상이 되는 물질이 균일하게 퍼져 있다는 것을 가정으로 한다. 따라서 지역적 특이성이 없고, 물질의 출입은 경계지역에서만 일어나고 그 영향 역시 바로 모든 상자 안에 적용이 되게 된다. 이 상자모델의 일반식은 다음과 같다.
여기서 V는 상자의 부피, I는 유입량, O는 유출량, r은 반응을 통한 감소 및 생성이다.
이번 연구에서 이산화탄소는 대기 중에서 다른 물질과 반응하여 새로운 물질을 생성시키지 않는다. 또한 매우 안정한 분자이므로 대기 중에서 자연 분해가 일어나지 않는다. 결국, 반응에 의한 변화의 항은 없으므로 2.1절에서 본 탄소 순환에 의해 대기 중으로 방출되는 이산화탄소와 바다와 토양에 의해 흡수되는 이산화탄소를 고려한 모델식은 다음과 같다.
유지현, 2008, “2℃만 올라가도 북극 녹아내린다”, 헤럴드 경제.
Amthor, J., 1995, Predicting Effects of Atmospheric CO2 Partial Pressure on Forest Photosynthesis, Journal of Biogeography, 22: 269-280
Cao, M., Prince, S., Small, J., Goetz, S., 2004, Remotely Sensed Interannual Variations and Trends in Terrestrial Net Primary Productivity 1981-2000, Ecosystems,7:233-242.
Fangohr, S., Woolf, D., 2007, Application of New Parameterizations of Gas Transfer Velocity and Their Impact on Regional and Global Marine CO2 Budgetss, Journal of Marine Systems, 66: 195-203
Glover, D.,Frew, N., McCue, S.,Bock, E., 2002, A Multiyear Time Series of Global Gas Transfer velocity from the TOPEX dual frequency, nomalized rader backscatter algorithm. In: Donelan M.A., Drennan W.M., Slatzman, E.S., Wanninkhof, R. (eds.), Gas Transfer at Water Surfaces. Geophys. Monograph, vol. 127. AGU, Washington DC, pp. 325-331
Houghton, R.A. 2008. Carbon Flux to the Atmosphere from Land-Use Changes: 1850-2005. In TRENDS: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A.
IPCC, Climate Change 2001: The Scientific Basis, Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, UK.
IPCC, 200a: Land Use, Land-Use Change, and Forestry. A Special Report of the IPCC. Cambridge University Press, Cambridge, UK.
Marland, G., T.A. Boden, and R.J. Andres. 2008. Global, Regional, and National CO2 Emissions. In Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A.)
Scurlock, J.M., Cramer, W., Olson, R.J., Parton, W.J. Prince, S.d.,1999, Terrestrial NPP: Toward a consistent data set for global model evaluation, Ecological Applications, 9(3): 913-919
Sergey Kononov, 2008, Emission from fossil fuel in 1990-2006, UNFCCC data 2008 : highlights, U.S.A
The Takahashi CO2 Group of Lamont-Doherty Earth Observatory of Columbia University, 2008, CO2 Flux Estimated from Air-Sea Difference in CO2 Partial Pressure,http://www.ldeo.columbia.edu/res/pi/CO2/carbondioxide/air_sea_flux/month_flux_2006.txt.
The Takahashi CO2 Group of Lamont-Doherty Earth Observatory of Columbia University, 2008, CO2 Flux Estimated from Air-Sea Difference in CO2 Partial Pressure,http://www.ldeo.columbia.edu/res/pi/CO2/carbondioxide/air_sea_flux/pco2_940.txt.
Wanninkhof, R.,1992, Relationship Between speed and gas exchange over the ocean, Journal of Geophysical Research, 97: 7373-7382
Weiss. R.F., 1974, Carbon dioxide in water and seawater: the solubility of a non-ideal gas, Marine Chemistry, 2: 203-215
Woolf, D., 2005, Parameterization of Gas Transfer Velocities and Sea-state Dependent Wave Breaking, Tellus, 57B, 87-94
