개빈 슈미트 : 기후 변화의 새로운 형태
우리는 매우 복잡한 세상에 살고 있습니다. 복잡성과 역동성, 그리고 위성사진이나 비디오로 부터 나온 많은 증거의 패턴들이 있습니다. 우리는 창문 밖에서도 그런 것을 볼 수 있죠. 끝없이 복잡하지만 어느 정도 익숙하기도 합니다.
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그런 패턴은 어느 정도 반복되지만 결코 똑같이 반복하진 않습니다. 이것은 매우 이해하기가 어렵습니다. 여러분들이 보는 패턴들은 모두 다른 규모에서 본 것들입니다. 이것을 잘게 한 조각으로 잘라 이렇게 말할 수는 없습니다.
"어, 내가 더 작은 규모의 기후를 만들어 볼께" 환원주의의 산물을 통해 "자 이제 내가 이해할 수 있는 것이로군." 이렇게 말하며 실험실에서 연구할 수 있는 보다 작은 것을 얻어낼 수는 없는 노릇입니다. 전부가 아니면 아무 의미도 없습니다.
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이러한 패턴을 보여주는 서로 다른 규모들은 엄청난 크기의 범위를 가집니다. 대략 14개 자릿수 정도의 규모인데, 구름의 씨앗이 되는 현미경 수준의 입자로부터 행성 자체의 크기까지 됩니다. 10의 마이너스 6승부터 10의 8승에 이릅니다. 공간적 크기로는 14자리의 규모이고 시간적으로는 밀리 초에서 수 천년 정도입니다. 이것도 대략 14 자리 정도의 규모입니다.
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그게 어떤 의미일까요? 자, 여러분이 이것을 어떻게 계산할지 생각해 보시면 볼 수 있는 것을 택할 수 있습니다. 제가 이것을 많은 작은 상자들에 잘라 넣습니다. 그게 물리학의 결과입니다, 그렇죠? 제가 날씨 모형에 대해 생각한다면, 그것은 행성에서 몇 킬로미터에 이르는, 약 5자리 정도의 규모를 갖고 있으며 시간의 척도로는 몇 초에서 10일, 약 한 달의 규모를 갖습니다. 우리는 그 이상으로 흥미를 갖습니다. 우리는 기후에 관심을 갖습니다. 수 년, 수 천년으로 또 더욱 작은 범위로 가야 합니다. 우리가 해결할 수 없는 것은 하위 규모의 과정입니다.
어느 정도 추정을 해야 하지요. 그건 엄청나게 어려운 일입니다. 1990년대의 기후 모형은 보다 작은 규모를 사용했습니다. 약 세 자리 정도의 규모였죠. 2010년대의 기후 모형은 지금 저희가 작업하고 있는 것인데 네 자릿수 정도의 규모를 가지고 있습니다. 앞으로 14 자릿수를 더 가야 합니다. 저희는 10년마다 한 자릿수씩 더 늘어난 크기의 모의 실험을 할 수 있도록 우리의 능력을 제고시키고 있습니다. 우주에서 규모가 한 자릿수 더 늘어나는 것은 만 번을 더 계산해야 한다는 것입니다.
이 어려운 모형에 다른 것들과 여러 가지 질문들을 계속해서 추가시킵니다.
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그럼 기후 모델은 어떻게 생겼을까요? 이것은 구형 기후 모델입니다 천공 카드와 한줄의 포트란 코드로 되어있지요. 더 이상 그런 카드는 쓰지 않습니다. 포트란은 여전히 쓰죠. C언어와 같은 최신의 것은 기후 모형을 만드는 데에 그다지 큰 영향을 주지 않았습니다.
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하지만 어떻게 진행시킬까요? 여러분이 보시는 이 복잡한 것에서부터 한 줄의 코드로 바꿀까요? 한 번에 하나씩 합니다. 이것은 남극 위에서 찍은 해빙의 사진입니다. 우리는 얼음이 자라거나 녹거나 모양을 바꾸게 하는 여러가지 방정식들을 살펴볼 수 있습니다.
유동성을 볼 수 있고, 어떤 속도로 눈이 얼음이 되는지 볼 수 있고 그것을 코드로 만듭니다. 코드 속에 압축할 수 있습니다. 이 모형들은 현재 대략 100만줄의 코드로 되어있습니다. 매년 수 십만줄의 코드가 생겨납니다.
개빈 슈미트 : 기후 변화의 새로운 형태