영구 동토 모델을 대규모 생태계 모델에 통합: 토양 열 동역학을 시뮬레이트하는 데 있어 시간적 및 공간적 스케일링 문제 평가

이 연구는 월간 기후 입력에 의해 구동되는 0.5일 해상도의 내부 시간 단계로 구성된 영구 동토 동역학 모델이 대규모 생태계 모델에서 토양 열 동역학을 적절하게 나타내는지 평가하였다. 기존의 굿리치 모델 버전을 수정하여 0.5시간 또는 0.5일 내부 시간 단계로 작동할 수 있는 토양 열 모델(STM)을 개발하고, 매일 또는 매월 입력 데이터로 구동할 수 있게 하였다. 내부 시간 단계의 선택은 알래스카의 검은 가문비 나무 사이트에서의 토양 열 동역학 시뮬레이션에 거의 영향을 미치지 않았다. 월간 기후 입력을 모델에 적용한 결과, 상위 유기 토양 층에서 1°C 미만의 오류가 발생하였으며 계절적 활성 층 동역학을 정확하게 시뮬레이트하였다. 월간 기후 입력으로 구동된 STM의 불확실성 분석에서는 상위 유기 층의 토양 온도 추정이 눈의 열 전도율, 이끼 두께 및 이끼의 열 전도율을 설명하는 매개변수의 변동성에 가장 민감하다는 것을 확인하였다. STM은 지구 생태계 모델(TEM)과 결합되었으며, 결합된 모델의 성능은 캐나다의 검은 가문비 나무 사이트와 알래스카의 흰 가문비, 포플러 및 툰드라 사이트에 적용하여 토양 온도를 시뮬레이션하는 데 검증되었다. 상위 유기 토양 층의 1°C 오류는 캐나다의 검은 가문비 나무 사이트에서 시뮬레이트된 탄소 동역학에 거의 영향을 미치지 않았다. 북미의 검은 가문비 나무 생태계 전역에서 모델을 적용한 결과, STM-TEM이 표면 기후의 상당한 변동성을 고려한 시간적 및 공간적 영역에서 작동할 수 있는 능력을 갖추고 있음을 보여주었다.