기후 변화의 탐지 및 원인 규명

기후가 자연적 변동성을 넘어 변화했는지 여부를 통계적으로 확인하고, 그 변화를 야기한 인간 및 자연적 원인을 식별하는 통계적 방법입니다.

Definition

탐지(detection)는 기후가 내부 변동성이 생성할 수 있는 범위를 넘어 통계적으로 변화했음을 입증하는 것이며, 원인 규명(attribution)은 탐지된 변화의 가장 가능성 있는 원인을 확신을 가지고 확립하는 과정입니다.

Scope

이 주제는 관측된 기후 변화가 실제인지, 그리고 그 원인이 무엇인지를 결정하기 위한 공식적인 프레임워크를 다룹니다. 이는 변화가 내부 변동성만으로는 설명될 수 없음을 보여주는 탐지(detection)와, 고유한 특징(fingerprint)을 사용하여 특정 강제력(forcing)에 변화를 할당하는 원인 규명(attribution)을 포함합니다. 또한 내부 변동성과 강제된 반응을 추정하기 위한 기후 모델의 사용, 동인(driver)을 구별하는 공간적 및 수직적 특징, 그리고 개별 극한 현상의 원인을 규명하는 새로운 분야를 포함합니다.

Core questions

• 실제 기후 변화는 자연적 변동성과 어떻게 구별됩니까?
• 관측된 변화는 특정 강제력에 어떻게 귀속됩니까?
• 인간의 원인과 자연적 원인을 구별하는 특징은 무엇입니까?
• 개별 극한 현상을 기후 변화에 귀속시킬 수 있습니까?

Key theories

특징 추출 (Fingerprinting)

각 강제력은 특징적인 공간적 및 시간적 반응 패턴을 생성하므로, 관측된 패턴을 모델링된 특징과 비교하여 변화의 원인을 규명합니다.

확률적 사건 원인 규명 (Probabilistic event attribution)

인간의 영향이 있는 모델 세계와 없는 모델 세계에서 극한 현상의 가능성을 비교함으로써, 인간에 의한 변화가 그 확률이나 강도를 얼마나 변화시켰는지 정량화합니다.

Mechanisms

탐지는 관측된 변화를 장기 모델 실행 및 고기후학(paleoclimate)에서 추정된 내부 변동성 범위와 비교하여, 그 범위 밖에 있을 경우 탐지된 것으로 판단합니다. 그런 다음 원인 규명은 관측치를 각 강제력에 대한 모델링된 반응 패턴에 회귀시키는데, 이때 성층권 냉각을 동반한 대류권 온난화와 같이 온실가스와 태양 강제력을 구분하는 고유한 특징(fingerprint)을 사용합니다. 한편, 사건 원인 규명(event attribution)은 사실적 기후(factual climate)와 반사실적 기후(counterfactual climate)에서 시뮬레이션된 사건 확률을 비교합니다.

Clinical relevance

탐지 및 원인 규명은 최근의 온난화가 인간에 의해 발생했음을 입증하는 엄격한 증거를 제공하며, IPCC의 신뢰성 진술을 뒷받침하고, 법적 및 정책적 결정과 기후 관련 위험 및 손실 평가에 점차적으로 정보를 제공합니다.

Evidence & guidelines

모범 사례 지침에 따라, IPCC 제6차 평가 보고서는 20세기 중반 이후 관측된 온난화의 거의 모든 부분을 인간의 영향으로 돌리고 있으며, 많은 극한 현상의 원인 규명에 대한 신뢰도가 높아지고 있다고 보고합니다.

History

20세기 후반 Hasselmann의 최적 특징 추출(optimal fingerprinting) 프레임워크는 원인 규명에 확고한 통계적 기반을 마련했으며, Santer 등은 1990년대에 인간의 특징을 입증했고, 2000년대에는 개별 극한 현상의 확률적 원인 규명이 부상했습니다.

Debates

모델로 추정된 내부 변동성의 신뢰성

원인 규명은 모델이 자연적 변동성을 얼마나 잘 나타내는지에 달려 있기 때문에, 모델이 지역 규모에서 신뢰할 수 있는 탐지를 뒷받침할 만큼 충분한 저주파 변동성을 포착하는지에 대한 논쟁이 계속되고 있습니다.

Key figures

• Gabriele Hegerl
• Klaus Hasselmann
• Benjamin Santer
• Peter Stott

Seminal works

• hegerl2010
• ipccar6wg1

Frequently asked questions

기후 특징 추출(climate fingerprinting)이란 무엇입니까?

이는 기후 변화의 관측된 패턴을 각 동인(driver)으로부터 예상되는 뚜렷한 반응 패턴과 비교하여 어떤 원인이 책임이 있는지 식별하는 기술입니다.

단일 폭염을 기후 변화 탓으로 돌릴 수 있습니까?

사건 원인 규명은 특정 사건을 전적으로 기후 변화 탓으로 돌릴 수는 없지만, 인간에 의한 온난화가 그 가능성이나 강도를 얼마나 변화시켰는지 모델 세계를 비교하여 정량화할 수 있습니다.