“올해 여름 한반도 등 북반구에서 경험하는 육지와 해양의 열파는 지구 온난화가 주범이며 대기 불안정 등이 복합적으로 작용했습니다.”

독일 출신 기후물리학자이자 해양학자 악셀 팀머만 교수(부산대)는 본지와의 인터뷰에서 이번 여름 폭염에 대해 이같이 설명했다.

기후 요인과 지구 온난화의 복잡성도 강조했다. 육지와 해양의 온도를 상승하게 만들고, 육지와 해양은 온난화에 각각 다른 속도로 반응하며 대기 순환과 기후변화에 영향을 미친다는 것이다. 앞으로도 이번 여름같은 열파가 계속될것인지에 대해서 그는 “확실하지 않지만 지난 50년보다는 훨씬 빈번할 것”이라고 경고했다.

그는 2017년부터 IBS 기후물리 연구단장으로 국제 엘니뇨 공동 연구를 이끌고있다.

팀머만 교수는 “올해 여름 한반도 뿐만아니라 유럽, 켈리포니아 등 북반구에서 폭염, 해양 열파(Heatwave)가 발생했다” “CO2 등 온실효과와 대기불안 등 기후시스템의 영향으로 뜨거워진 대기가 육지와 해양의 온도를 높이고, 북반구 육지와 해양 열파를 유발했다”고 설명했다.

그는 “유럽, 시베리아, 켈리포니아, 동아시아 등 특정 지역에서 발생한 극심한 열기는 육지와 해양 열파에 영향을 미친다”며 “이같은 열파의 발생은 지구 온난화가 심해지면서 더 빈번하게 발생하게 된다”고 덧붙였다.

한반도 북반구 폭염, 해양 열파…지구온난화 현상

하나의 원인이 아닌 복합적인 경향성이 지구 온난화를 유발, 가속화하는데 육지와 해양, 대기의 상호작용도 그중 하나다.

팀머만 교수는 “대기 이산화탄소 증가는 육지와 해양의 온도 상승 유발 요인이다. 달궈진 해양은 대기 순환의 변동에 다시 영향을 미치게된다. 해양의 온난화 구조는 대기의 순환을 변화, 다시 육지에 영향을 미친다 작용한다”고 설명했다.

예를 들어 향후 발생하는 동태평양 지역 온난화는 미국와 동아시아의 강우에 영향을 줄 수 있다. 또, 특정 지역에서 극심한 대기와 해양의 열파는 순환을 통해 지구 전체에 영향을 미치게 된다.

육지가 해양에 미치는 영향에도 매우 다양한 매커니즘이 존재한다.지구 온난화로 남극과 북극 등 빙하가 녹으면 해양온도의 변화를 초래한다. 예를 들어 그린랜드 빙하가 앞으로 수백년간 녹으면 대서양으로 흘러들어 해수 농도와 온도의 변화를 유발, 순환을 늦추게 된다. 일반적으로 육지의 급격한 온도 상승은 해양의 온도상승보다 극심하게 나타난다. 비중이 크고 면적이 더 넓은 해양은 열기를 더 많이 오래 지니는하는 경향이 있다.

육지는 빠르게 달궈지고 해양은 그 속도가 느리다. 이것이 대기 순환, 해류에 영향을 미친다. 팀머만 교수는 “대기 해양 순환의 지역적 측면에서 동태평양 엘리뇨를 예로 들면, 6월 아시아의 강수량에 영향을 미친다”고 말했다.

분석과 해석은 다양할 수 있지만 지구온난화를 해결하는 길은 단순하고도 어렵다. CO2 등 온난화 유발 요인의 저감이다. 지구 온난화는 대기중 이산화탄소, 메탄가스가 주범이다. 이산화탄소 배출은 전세계적으로 지속적으로 증가하며 지구 온난화를 유발하고 있다.

공장, 자동자 등 화석연료의 사용은 늘고, 대규모 개발사업과 가축 부양을 위한 농장 확대 등으로 나무가 줄고, 해양오염으로 바다의 산호가 줄어들면서 이산화탄소를 자연계가 처리하는데 한계에 직면, 온난화가 가속화 하고 있다.

팀머만 교수는 “이미 파리협정 등에서는 화석에너지 의존을 바꿔야 한다고 말한다. 한국에서 전기 자동차가 점점더 늘고 있는 점은 훌륭하다. 단순히 에너지 소모를 아끼는 단열이 잘되는 건물도 필요하다. 한국의 건물들은 정부기관 등 단열 시스템이 부족한 점이 있다. 최근 주목을 받고 있는 풍력발전, 태양열 발전 등 친환경에너지의 발전과 사용도 훌륭한 방법”이라고 설명했다.

EP·CP엘니뇨 다양한 발현 메커니즘 수학적 모델링 통해 증명

한편, 지난달 26일 기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단 악셀 팀머만 단장과 11개국 40여명의 국제공동 연구팀이 동태평양 엘니뇨(East Pacific·EP 엘니뇨)와 중태평양 엘니뇨(Central Pacific·CP엘니뇨)의 상호작용에 따라 매번 다른 형태의 다양한 엘니뇨 현상이 발생하는 것을 규명했다. 이같은 연구 성과는 학술지 네이처에 게재됐다.

IBS·국제공동 연구진은 EP엘니뇨와 CP엘니뇨의 발생 메커니즘과 두 엘니뇨의 공간분포와 발생주기 차이를 설명할 수 있는 이론체계를 수립하고, 이를 수학적 모델링을 통해 증명했다.

연구진은 다양한 기후 관측 자료, 이론 모델, 시뮬레이션 등의 통합적 접근을 통해 해양과 대기의 결합조건에 따라 EP엘니뇨와 CP엘니뇨가 다양하게 발현되는 메커니즘을 발견했다.

EP(East Pacific, 동태평양) 엘니뇨는 3~7년 주기로 해양 상층에 열이 많이 저장되고 무역풍이 약할 때 주로 발생하며, 하층의 차가운 해수가 표층으로 올라오는 현상이 약해져 표층에 따뜻한 물이 많아져 해수면 온도를 높이는 메커니즘이 가장 핵심임을 밝혔다.

CP(Central Pacific, 중태평양) 엘니뇨는 2~3년 주기로 해양 상층에 열저장이 상대적으로 적고 무역풍이 강할 때 주로 발생하며, 따뜻한 물이 동서방향으로 이동하며 해수면의 온도를 높이는 메커니즘이 핵심임을 밝혔다.

이를 바탕으로 연구단은 EP엘니뇨와 CP엘니뇨를 서로 다른 주기와 강도를 가지는 진자로 모델링, 두 개 엘니뇨의 상호 결합에 따라 다양한 형태의 엘니뇨가 만들어짐을 수학적으로 증명했다.