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동태평양 가뭄 유발하는 '워커순환', 인간활동 아닌 자연현상

중앙일보 2019.04.02 01:00
태평양 동부에서 가뭄·산불 등 재해를 일으키는 ‘워커순환’이 지구 온난화보다는 자연적인 현상임이 밝혀졌다. 2일 정의석 기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단 연구위원팀을 비롯해 미국 해양대기청(NOAA)·마이애미대 등 국제공동연구진은 이같은 내용의 연구결과를 발표하고 이를 국제학술지 ‘네이처 기후변화’에 발표했다. 
 
워커순환 모식도. 서태평양과 동태평양의 수온 차에 의해 대기 순환이 일어난다. 서태평양 지역에서는 비를 동반한 강한 상승기류가, 동태평양 지역에서는 하강기류가 나타난다. 이 때문에 동태평양 지역에서는 가뭄과 이로인한 산불 등이 빈번하다. [그래픽제공=기초과학연구원]

워커순환 모식도. 서태평양과 동태평양의 수온 차에 의해 대기 순환이 일어난다. 서태평양 지역에서는 비를 동반한 강한 상승기류가, 동태평양 지역에서는 하강기류가 나타난다. 이 때문에 동태평양 지역에서는 가뭄과 이로인한 산불 등이 빈번하다. [그래픽제공=기초과학연구원]

워커순환은 동태평양의 차가운 해수와 상대적으로 따뜻한 서태평양의 해수 온도차로 태평양 대기가 시계방향으로 순환하는 것을 말한다. 해수면 온도가 높은 인도네시아 부근 서태평양 지역에서는 강한 비를 동반한 대기 상승 운동이 일어나는 반면, 상대적으로 해수면 온도가 낮은 동태평양 지역에서는 하강 기류가 지배적으로 나타나는 것이 특징이다. 특히 하강기류가 발생하면 구름이 수직방향으로 발달하기 힘들어 강수량이 적어지게 된다.
 
연구를 진행한 정의석 IBS 기후물리단 연구위원은 “그간 온실기체 증가 등 인간의 활동으로 인해 이같은 워커순환의 강도는 감소할 것으로 예상해왔다”며 “그러나 1990년대 초반부터 2010년대 워커순환은 이례적으로 강해졌다”고 연구의 배경을 밝혔다. 일반적으로 인간이 기후변화에 미치는 영향을 밝히고 예측하기 위해 물리·화학·생물학적 과정이 고려된 컴퓨터 수치모형(기후모델)’을 사용해왔지만, 모델이 예측한 결과와 실제가 다르게 나타나며 워커순환의 원인에 대해 추가적인 연구필요성이 제기됐다는 것이다.
 
동일한 외부조건(온실기체, 에어로솔, 화산분출 등)이 주어졌음에도 기후모델 (b)와 (c)의 결과가 상반되게 나타난다. (a)가 실제 위성관측자료이며 (c)가 장기간의 관측자료를 종합적으로 중첩한 모델임을 고려하면, (c)가 더욱 위성 관측에 부합하는 모델로 판명됐다. 이같은 양상은 온실기체를 포함한 외부요인 보다는 기후시스템 내 자연 변동성이 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. [그래픽제공=기초과학연구원]

동일한 외부조건(온실기체, 에어로솔, 화산분출 등)이 주어졌음에도 기후모델 (b)와 (c)의 결과가 상반되게 나타난다. (a)가 실제 위성관측자료이며 (c)가 장기간의 관측자료를 종합적으로 중첩한 모델임을 고려하면, (c)가 더욱 위성 관측에 부합하는 모델로 판명됐다. 이같은 양상은 온실기체를 포함한 외부요인 보다는 기후시스템 내 자연 변동성이 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. [그래픽제공=기초과학연구원]

이에 국제 공동연구진은 장기간의 위성 관측자료와 지표관측자료, ‘CESM Large Ensemble Project’ 등 여러 관측자료를 종합적으로 이용해 워커순환의 변화패턴을 분석했다. 정의석 연구위원은 “그 결과 기존의 기후모델에 비해 새로 적용한 기후예측 시스템은 실제 워커 순환의 변화를 더 잘 반영하는 것으로 나타났다”며 “특히 분석결과 인간의 활동보다는 ‘기후시스템 내 자연변동성’이 워커순환에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다”고 설명했다.
 
기후시스템 내 자연변동성이란 인간 활동이 원인으로 작용하지 않거나 직접적인 관련성을 가지지 않고서도 자연적인 과정으로 일어나는 변화를 말한다. 연구진은 연구결과에 대해 “기후시스템의 여러 과정들을 보다 정확히 이해하기 위해서는 전 지구적 범위에서 정기간의 관측이 필요하다는 것을 시사한다”며 “기후시스템 내 자연변동성은 인간의 활동만큼 큰 역할을 한다”고 밝혔다. 
 
연구진은 향후 온실기체 외에도 기체 내 미세한 고체·액체 입자인 ‘에어로솔’과 지표면의 변화 등이 워커순환에 미치는 영향을 분석해 나갈 계획이다.
 
허정원 기자 heo.jeongwon@joongang.co.kr 
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