기온 2도 상승 시 북극빙하 사라질 확률 28%

파리기후협약이 지켜져도 여름철 북극빙하가 모두 사라질 수 있다는 연구결과가 나왔다.

기초과학연구원(IBS) 악셀 팀머만 단장이 이끄는 기후물리 연구단은 안순일 연세대 교수 및 국제공동연구진과 함께 수십 개 기후 모형들을 고려해 확률 예측이 가능한 새로운 통계 기법을 개발했다. 이를 적용하면 산업혁명 이전 대비 기온이 2도 상승했을 때 9월 북극빙하가 완전히 녹을 가능성은 28%로 예측된다. 북극 빙하는 9월에 급격히 녹았다가 3월에 가장 커진다. 9월 북극 빙하 면적을 기후 변화의 척도로 보는 이유다.

파리기후협약은 2015년 파리에서 190여 개 국가가 맺은 유엔기후변화협약. 전지구평균 지표기온 상승을 산업혁명 이전 대비 ‘섭씨 1.5도 이하로’ 제한하기 위해 노력하며 적어도 ‘섭씨 2도 미만’으로 유지한다는 내용이다. 파리기후협약이 북극빙하 유실 가능성을 완전히 차단할 수는 없다는 의미다.

특정 지구온난화 온도 상승 수준에 도달할 시 9월 북극해빙이 완전히 유실될 확률. credit: Elke Zeller and Roman Olson.

직접 측정할 수 없는 미래 기후 변화는 과거 기후에 대한 물리적 이해를 토대로 예측한다. 이때 쓰이는 전(全)지구 기후 모형은 대기, 해양, 빙하 등 주요 요소들이 변화하는 과정을 설명하는 방대한 양의 수식으로 구성돼 있다. 전 세계적으로 40여 개 이상의 기후 모형들이 있고, 이들은 서로 다르게 미래 기후를 전망한다. 일반적으로는 기후 관련 정책을 수립하는 과정에서 수십 개 기후 모형의 단순한 평균값이나 확률분포가 사용된다.

이번 연구는 기후 모형들을 종합적으로 고려할 수 있는 통계 기법으로 북극빙하가 사라질 가능성을 수치로 제시했다. 수학자, 통계학자, 기후과학자들이 모여 2년에 걸친 장기간의 연구를 수행한 결과다.

기존에 사용된 통계 기법들은 각 기후 모형들이 서로 관련이 없다고 가정하는데, 실제 기후 모형들은 서로 일부 수식을 공유하거나 같은 계산 기법을 사용하기 때문에 상호 의존성을 보인다. 연구진은 모형들의 의존성을 배제하는 엄밀한 통계적 방법을 개발했다.

제 1저자인 로만 올슨 연구위원은 “모형들의 의존성을 고려해 확률 값을 산정할 수 있는 수학적 프레임워크는 지금까지 수립되어 있지 않았다”며 “이번 통계 기법은 의존성에 대한 고려 뿐 아니라 현재 기후를 실제 관측과 유사하게 모의하는 모형에 가중치를 부여할 수 있도록 만들었다”고 말했다.

교신저자인 안순일 연세대 교수는 “이번 연구는 모형 간의 상호 의존성을 최소화하는 수학적, 통계적 이론을 제시하고, 이를 미래 기후 변화 확률 전망에 적용하여 불확실성을 줄인 획기적인 연구”라며 “국내 대표 기후 연구 센터들 협력과 국제 공동 연구로써 수학자, 통계학자, 기후과학자가 모인 보기 드문 융합연구”라고 의의를 설명했다.

연구진은 새로운 통계 기법을 31개 기후 모형에 적용했다. 여기에 학계의 온실기체 배출 시나리오 중 가장 높은 배출량을 가정한 시나리오를 입력했다. 그 결과 산업혁명 전 대비 전지구 지표기온 상승이 1.5도에 이르면 9월 북극해빙이 완전히 유실 될 확률이 최소 6%에 달하며, 2도 상승에 이르면 그 확률이 28%까지 증가할 것이라는 결과가 나왔다.

공동저자인 이준이 연구위원(부산대 조교수)은“이미 전지구 지표기온이 산업혁명 이전 대비 1도 이상 상승했고, 지금 추세라면 2040년에는 1.5도 상승에 이를 가능성이 매우 높다”며“이번 연구는 북극빙하 유실 가능성을 수치로 제시해, 지금보다 더 엄격한 기후 정책의 필요성을 시사하고 있다”고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications, IF=12.353)지에 7월 9일 18시(한국시간) 온라인 게재됐다.