북극해의 표면 열 예산

Surface Heat Budget of the Arctic Ocean
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북극해 표면 열 예산(SHBA) 연구는 봄부터 여름까지 태양이 수평선 위에 있고 수평선 아래에 있는 북극해에서 1년 동안 해양과 대기 사이에 발생하는 열 전달 과정을 정량화하기 위해 설계된 국립과학재단(National Science Foundation)의 연구 프로젝트였다.시간문제입니다.이 연구는 과학자들이 지구 기후 [1]변화를 연구하기 위해 사용하는 지구 기후 모델에 사용할 데이터를 제공하기 위해 고안되었다.

배경

얼음은 탁 트인 물보다 햇빛을 더 잘 반사한다.눈으로 덮인 해빙은 입사 일광의 약 80%를 반사한다.북극의 계절적 변화는 지속적으로 어두운 북극 겨울에 맑은 하늘과 눈으로 덮인 해빙으로부터 복사 냉각을 초래한다.봄에는 햇빛이 돌아오면서 녹은 웅덩이가 형성되기 시작하고 태양으로부터의 열 흡수 속도를 증가시킨다.여름에, 일정한 낮 동안, 구름은 빛을 하늘로 반사시키지만, 바다로부터의 열 흐름을 방해하는 구름을 형성된다.이러한 영향을 지구의 상당 부분(북극해)에 걸쳐 정량화하기 위해서는 1년에 [1]걸쳐 대규모 과학 데이터 수집 및 분석 노력이 필요했다.그 결과, 국립과학재단은 [2]다른 후원자들과 함께 이러한 과정을 [3]더 잘 정량화하기 위한 연구에 자금을 지원했다.

아이스 스테이션 SHBA

CCGS Louis S. St-Laurent가 있는 캐나다 해안경비대 소속 SHBA 기지, 디 그로실리에호(오른쪽).

과학 일행은 캐나다 해안경비대 소속 데스 그로실리에호를 타고 북극해로 이동했다.그것은 1997년 10월 2일에 도착했는데, 그 계획은 배가 팩 얼음에 얼어붙어 과학적 관찰의 기지가 될 수 있도록 하는 것이었다.이러한 관측에는 선박 근처의 얼음 밑 물에서부터 대기권 꼭대기까지의 해양 및 대기 과정의 측정이 포함되었다.포함된 측정값:

  • 방사 플럭스: 장파 및 단파
  • 열유속: 잠열과 체감열의 난류유속
  • 구름 높이, 두께 및 기타 특성
  • 대기와 해양 경계층의 에너지 교환 과정
  • 눈의 깊이와 얼음 두께
  • 해양 염도, 온도 및 해류

이 배는 1998년 10월 11일 출항하면서 얼음에 대해 1년 동안 정지해 있었다.그것은 "아이스 스테이션 SHEBA"[1][4]로 알려지게 되었다.

결과.

SHBA 연구원들은 북극해 얼음 덩어리의 녹은 지역에서 데이터를 수집한다.

과학자들은 그 배의 위치에서 일년 내내 구름이 흔하다는 것을 발견했다.한겨울에는 40%의 구름이 끼었고 여름에는 하늘이 계속 흐려졌다고 한다.대기 온도는 지역 기후 평균 온도보다 0.6°C 낮았다.겨울에는 태양이 없기 때문에, 열(flux)의 순 흐름은 바다 표면에서 하늘로 흘러갔고, 구름 덮개의 변화와 함께 플럭스의 큰 차이를 보였다.4월에 플럭스는 태양빛이 가장 강했던 7월에 최대치에 달했고 얼음은 눈보다 훨씬 어둡고 햇빛을 [1]더 효율적으로 흡수할 수 있는 연못을 형성했다.

과학자들은 또한 100개 지점에서 얼음과 눈 덩어리의 순 변화를 측정했다.그들은 선박을 둘러싼 지역에 걸쳐 광범위한 변화의 변화에 주목했다.그들은 가을의 햇빛이 옅어지면서 얼음의 온도가 11월에 이르러 얼음팩의 바닥에서 새로운 생육을 발생시킨다는 것을 알아냈다.이러한 관찰을 통해, 그들은 열 [1]버젯의 5가지 변화 단계를 식별했다.

  • 건조한 눈
  • 녹는 눈
  • 연못 형성
  • 연못의 진화
  • 가을 동결.

모델링.

실험 결과를 통해 북극해 해빙과 대기를 통해 발생하는 계절적 열 버짓 프로세스를 의미 있게 모델링할 수 있었다.모델의 범위는 얼음 팩 아래에서 대기 상단을 통과하는 기둥이었다.과학자들은 이 모델의 열쇠는 눈 덩어리와 얼음이 녹으면서 얼음 표면의 반사율이나 알베도가 변화하는 것을 정확하게 특징짓는 것이라는 것을 깨달았다.구름 덮개는 얼마나 많은 에너지가 바다 [1]표면에 도달하거나 빠져나갔는지를 설명하는 데 핵심적이었다.

해양 공정

이 모델은 태양 복사가 지표면의 주요 열원이라는 관측을 통합했다.이는 6월 최대 5%였던 외양의 변화와 알베도의 변화를 설명했다.유입되는 태양 방사선의 약 8%가 [1]얼음을 통해 바다로 흡수되었다.

대기 프로세스

과학자들은 공기 이동이 계절적으로 얼음 표면을 식히거나 따뜻하게 하는 정도를 특징짓는 지표면 난류의 매개변수를 정의할 수 있었다.여름에는 표면이 거칠어지고 공기 흐름이 느려진다.라이다 구름 측정과 풍선의 온도 및 난기류 데이터를 통해 [1]해양 표면의 온난화 또는 냉각을 촉진하거나 억제하는 얼음 위 대기의 역할을 과학적으로 설명할 수 있었다.

참가자

SHEBA에 [3]참여한 개인 및 조직은 다음과 같습니다.

이름. 제휴 위치
우탈과 인트리에리 NOAA/환경기술연구소 콜로라도 주
카레와 마슬라니크 콜로라도 대학교 콜로라도 주
맥피 맥피 리서치 컴퍼니 내쉬, 워싱턴 주
페로비치와 그렌펠트 미국 육군 한랭지역 연구 및 엔지니어링 연구소 하노버, 뉴햄프셔
모리츠, 스턴, 하이버그, 모리슨, 린지 워싱턴 대학교 워싱턴 주, 시애틀
게스트와 스탠튼 해군대학원 몬터레이 (캘리포니아 주)
무어 대학 대기 연구 기관 콜로라도 주
튀렌 캐나다 해안 경비대 퀘벡, 퀘벡, 캐나다
세레즈와 페르손 환경과학연구협력연구소 콜로라도 주
와일리 위스콘신 대학교 매디슨 위스콘신 주
폴슨, 휠러, 페가우 오리건 주립 대학교 오리건 주
할레와 핑켈 스크립스 해양학 연구소 캘리포니아 주
막스타스 알래스카 대학교 페어뱅크스, 알래스카
웰치 담수 연구소 위니펙, 매니토바, 캐나다
슈페 과학기술 주식회사 콜로라도 주
스탬스 스티븐스 공과대학 뉴저지 주

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g h Perovich, Donald; Moritz, Richard C.; Weatherly, John (2003), SHEBA: The Surface Heat Budget of the Arctic Ocean (PDF) (03048 ed.), National Science Foundation
  2. ^ NSF 북극 시스템 과학 프로그램(Office of Polar Programs, 해양 과학 및 대기 과학 부문)의 보조금으로 NSF 북극 시스템 과학 프로그램이 후원되었으며, 해군 연구실과 일본 해양 과학 기술 센터의 추가 지원도 받았다.
  3. ^ a b Uttal, Taneil; Curry, Judith A.; McPhee, Miles G.; Perovich, Donald K.; et al. (February 2002), "Surface Heat Budget of the Arctic Ocean" (PDF), Bulletin of the American Meteorological Society, 83 (2): 255–275, doi:10.1175/1520-0477(2002)083<0255:SHBOTA>2.3.CO;2, 2011-01-12, archived from the original (PDF) on 2011-07-26
  4. ^ "아이스 스테이션 SHBA"는 소설, 아이스 스테이션 얼룩말 또는 영화를 지칭합니다.

외부 링크