기상 기후 강의 노트

https://hyunmin1906.tistory.com/26

filtered_df = df[df["Date"].isin(pd.date_range('2020-08-25', '2020-08-27'))]  ## 날짜별로 구분해서 출력
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# # ind_sub

https://blog.naver.com/bomedu2020/222662567455

바이오스피어 2(Biosphere 2)

1991년부터 약 2년 동안 미국 애리조나주 오라클(아래 지도)에서 진행된 인공생태계 프로젝트.

격리된 공간을 만들어 태양빛을 제외한 모든 에너지와 물질의 상호작용을 차단시킨 뒤 인공생태계를 제작

8명의 과학자가 거주하며 실험에 참여했으며, 산소부족 현상으로 실패하여 현재는 관광 단지로 이용되고 있음.

바이오스피어 2 내부 시설

https://biosphere2.org/

실험 결과의 전말 

실험 진행 후 얼마 지나지 않아 바이오스피어 2 내부 산소 농도가 ~15%까지 급격하게 감소

이산화탄소 농도는 일반 대기 중 농도의 2~3배로 치솟음.

구조물 자체 결함

콘크리트 구조물이 다량의 산소(~7톤)를 흡수

외부날씨 문제

외부 날씨로 인해 태양 광선 유입량이 적어 식물들이 산소 생산이 충분하지 못했음.

실험 진행 후 얼마 지나지 않아 바이오스피어 2 내부 산소 농도가 ~15%까지 급격하게 감소

이산화탄소 농도는 일반 대기 중 농도의 2~3배로 치솟음.

토양 미생물의 산소 소비

열대 우림지역 토양 속에 포함된 미생물들이 탄소를 이산화탄소로 합성하면서 산소를 많이 소비

유기물 함유량이 많은 토양 내 박테리아의 활동이 왕성하여 탄소--> 이산화탄소 변환 과정에서 산소농도가 감소

그 박테리아들이 내뿜는 이산화탄소로 인해 공기중의 이산화탄소 농도가 급격하게 상승

해양지역 설계 문제

바닷물의 이산화탄소 흡수능력도 너무 작은 규모로 설계되어 적절한 역할을 하지 못하고, 오히려 해양영역에 이산화탄소가 많이 용해되어 물이 산성화 되어 산호들이 녹기 시작하고, 중탄산염을 인위적으로 주입하여 바닷물을 중화시켜야 했다.

악순환 진행

낮 시간에는 식물 광합성으로 인해 산소농도가 회복되다가도 밤이 되면 급격하게 감소함.

식물 광합성만으로는 이산화탄소 농도의 조절이 불가능하게 됨.

이산화탄소 흡수를 촉진하기 위해 심은 나팔꽃은 이상증식을 하면서 다른 식물들의 생장을 저해하기 시작

실험실 내 기후가 변하면서 곤충들이 죽고 불개미 등이 대량 번식

곤충 개체수가 줄어들면서 식물 수정이 어려워짐으로 또다시 이산화탄소 증가를 유발하는 악순환

실험자들 인체 변화

실험자들에게 공급될 식량의 생산도 줄어듦.

실험자들은 영양부족으로 건강악화되고, 심리에도 악영향을 미침. 

바이오스피어 2 실험의 의의

Biosphere 2는 생태계를 인간이 모방/창조하는 것이 상당히 어려운 난제임을 부각시킴.

자연 생태계를 이해하는 지식이 여전히 부족함을 깨달음.

• 바이오 스피어1: 지구 생태계
• 바이오 스피어2: 1991년에 미국 애리조나 주에서 과학자들이 지구 생태계와 격리되도록 만든 또 하나의 생태계

비슷한 실험 - 에덴 프로젝트

https://www.edenproject.com/mission

NASA에서 제공하는 어린이를 위한 기후변화 관련자료 소개

기후변화, 탄소, 온실효과, 생태계 변화, 해양, 인공위성 등을 주제로 K-12가 흥미를 유발할 수 있도록 재미있게 만들었습니다. 

https://climatekids.nasa.gov/

고전적인 지구과학 개념

새로운 측정 도구들의 등장

에디 공분산법

https://www.youtube.com/watch?v=CR4Anc8Mkas 

Ice core 측정법

https://icecores.org/about-ice-cores

인공 위성

지리정보 시스템 (GIS, Geographical Information System)

수치 모델

https://www.ready.noaa.gov/HYSPLIT.php

A snapshot of the simulated time evolution of the component of atmospheric carbon dioxide (CO2) concentration originating from the land surface for February 1900. CO2 is transferred as NEE from the Community Land Model Version 3 (CLM3)—coupled with the CASA′ terrestrial biogeochemistry model—to the Community Atmosphere Model (CAM3)

나비에-스토크 방정식

Navier-Stokes Equation of Mean Motion:The balance of all the forces in the eath’s atmosphere w/o centrifugal force

In a turbulent atmosphere, a turbulent stress term, the Reynolds stress, must be applied.

* Terms can be neglible in some cases:

    1. For steady-state flow, the tendency --> 0.

    2. Above horizontaly homogeneous sfc, the adv. --> 0.

    3. In the center of high/low pressure areas or for small scale processes,
            the PGF  --> 0.

    4. At the equator, Coriolis term --> 0.

NWS JetStream - Learning Lessons (weather.gov)