학술행사

계산과학과 기상, 기후 운영자   2010-11-30   2995

계산과학과 기상, 기후 2005년 8월 말 미국의 대표적인 관광도시 뉴올리언스에 유래를 찾기 힘든 수퍼 허리케인 카트리나가 강타하였다. 최대 풍속 시속250 킬로미터를 넘는 초강력 5급 허리케인 카트리나는 뉴올리언스 지방 및 인근 걸프만 지역에 극심한 해일 및 호우를 발생시켜 2500 명이 넘는 사상자와 70조원이 넘는 천문학적 경제적 피해를 주었다. 걸프만을 비롯하여 아시아 및 호주 등지에서 발생하는 허리케인, 태풍 그리고 사이클론은 매년 수천명에서 수만명에 이르는 인명 및 천문학적 재산 피해를 인류에게 안겨주고 있다. 우리나라에서도 2010년 태풍 곤파스가 중부 지역에 큰 인명 및 재산 피해를 안겨주었고 2003년 태풍 매미는 남부 지방을 중심으로100여명이 넘는 사상자와 4조원이 넘는 기록적인 인명 및 재산 피해를 야기하였다. 태풍 뿐만이 아닌 겨울의 기습 한파, 여름의 장마와 집중 호우 그리고 가뭄 등으로 인한 자연 재해를 예방하고 대비하기 위해서 정확한 기상 현상의 예보는 점점 더 중요해지고 있다. 미국 및 일본을 비롯한 선진국들은 인공 위성 등을 이용하여 광범위하고 정확한 기상 정보를 수집하는데 노력하고 있으며 수집된 정보는 수퍼 컴퓨터와 최신 수치해법 기법을 통해 해석되어 보다 정확한 기상 예보에 활용된다. 2005년 8월 29일 미국 뉴올리언스 지방을 강타하고 있는 허리케인 카트리나 (Hurricane Katrina)의 인공 위성 사진. 허리케인 중심부에 선명한 허리케인의 눈이 보인다. 미국 국립해양기상청(National Oceanic and Atmospheric Administration) 제공 태풍과 같은 기상 현상처럼 단기적인 기상 예보와 더불어 장기적이고 전지구적인 기후 변화의 예상이 점차 주목받고 있다. 예를 들어 화산 폭발과 산불 등으로 인하여 발생한 화산재와 에어로졸은 대기 온도를 하강시켜 전지구적으로 농어업 및 각 산업에 큰 영향을 미친다. 또한 급격한 인구 증가 및 산업화에 따라 급증하는 화석 연료의 사용으로 과거200여년간 급증한 온난화 가스는 유래 없는 기후 변화를 단기 및 장기적으로 야기시킬 것으로 과학자들은 예상하고 있다. 그러므로 과거의 기후 변화 자료를 기반으로 한 종래의 기후 변화 예측은 점점 어려워지고 있으며 보다 정교한 기후 변화 예측 계산이 요구되고 있다. 그러나 기후 변화는 대기권, 해양 및 하천을 포함한 수권, 대륙 및 섬을 포함하는 지권 그리고 동식물을 포함한 생물권의 복잡한 상호 작용에 의해 지역적 혹은 전지구적 규모에서 이루어지기 때문에 실험실에서 실험이나 일반 컴퓨터의 계산으로는 예측 불가능하며 대규모의 수퍼컴퓨터와 최신 수치해법 기교를 이용한 수치모델링에 의해서만 예측될 수 있다. 이처럼 계산과학은 현재 및 미래 지구 환경의 변화를 예상하고 대비하기 위한 중요한 지식과 방법을 제공한다. 이와 더불어 계산과학은 나노 규모의 생물학 및 물리학에서 지구 맨틀 변형과 은하계의 진화를 비롯한 천문학적 규모의 과학 계산에까지 유용하게 활용된다. 수퍼컴퓨터와 정교한 수치해법으로 계산된 20세기 기후 변화 시뮬레이션. 해수 표면 온도, 빙하의 분포 그리고 대기의 흐름 등이 표시되었다. 미국 국립대기연구소(National Center for Atmospheric Research) 제공

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