IBS, 적도 태평양 대기순환 강화는 '자연변동성'이 주원인

최근 워커순환 강화 경향에 온실기체 증가 영향은 미비

【대전=뉴시스】김양수 기자 = 워커순환(Pacific Walker circulation) 모식도. 왼쪽 상단의 그림은 적도 태평양에 위치하고 있는 동-서 방향의 대규모 대기순환인 워커순환(Pacific Walker circulation)을 나타낸다.왼쪽 하단 및 가운데 그림처럼 기후모델들은 워커순환의 강도가 감소할 것으로 예상하고 있지만 자연 변동성(내부 변동성)의 영향으로 워커순환이 최근 강화 경향을 보이고 있다(왼쪽 중간 그림).2019.04.02(사진=IBS 제공) [email protected]

【대전=뉴시스】김양수 기자 = 기초과학연구원(IBS)은 기후물리연구단이 미·독 연구진과 공동연구를 통해 최근에 관측되고 있는 ‘워커순환(Pacific Walker circulation)’의 강화 경향이 온실기체 증가에 따른 지구온난화가 아니라 기후시스템 내의 자연 변동성(natural variability 또는 internal variability)에 기인한다는 사실을 밝혀냈다고 2일 밝혔다.

 기후시스템 내 자연변동성은 인간활동에 기인하지 않거나 직접적인 관련성을 갖지 않고 자연적인 과정으로 일어나는 변화를 말한다.

 적도 태평양에서는 차가운 동태평양과 따뜻한 서태평양 사이의 해수면 온도 차이로 인해 시계 회전방향의 대규모 대기 순환이 존재하며 이를 발견한 과학자의 이름을 붙여 워커순환이라고 불린다.
 
워커순환은 1990년대 초부터 2010년대 기간 동안 강도가 이례적으로 높아지면서 온실기체가 증가함에도 불구하고 동태평양의 해수면 온도는 감소하는 경향을 보였다.

 특히 이런 변화는 미 캘리포니아 지역의 가뭄 현상을 심화시켜 농업, 수자원 관리 및 산불 발생 등에 큰 영향을 미친 것으로 알려져 워커순환의 강화 경향에 대한 관심이 커지고 있다.
 
 연구팀에 따르면 인간활동에 기인하는 기후변화를 예측키 위해 다양한 물리·화학·생물학적 과정들이 포함된 컴퓨터 수치모형(기후모델)들이 활용중이며 이 수치모형에서는 온실기체 증가로 지구온도가 상승함에 따라 워커순환의 강도가 감소할 것으로 예측하고 있다.

하지만 기후모델 실험 결과와 반대로 최근 워커순환이 강화 경향을 보이면서 기후모델 실험으로부터 산출된 미래 기후변화의 신뢰성에 대한 의구심이 제기되고 있다.

또한 워커순환 연구에 있어 육지와 달리 해양에서는 장기간 정기적인 관측이 사실상 어려워 관측으로 나타난 워커순환의 강화 경향이 인간 활동에 기인하는 것(온실기체 증가)인지 아니면 기후시스템 내 자연변동성에 의한 것인지 규명하는데 어려움이 있었다.

 이에 따라 IBS를 포함한 국제 연구진은 이번 연구에서 지상관측의 제약으로 인한 불확실성을 극복키 위해 전 지구 범위를 포괄하고 정기적인 관측이 가능한 위성관측과 오차가 보정된 여러 지상관측 자료를 사용해 워커순환의 변화패턴을 분석했다.

또 기후시스템 내의 자연변동성과 온실기체의 증가에 기인하는 워커순환의 변화 판별에 최적화된 기후모델 실험 결과를 함께 분석, 활용했다.
  
 분석 결과 기후모델 실험은 평균적으로 워커순환의 약화 경향을 보인 반면 위성 관측으로부터는 강화 경향이 도출됐다.

다만 위성 관측에 나타난 워커순환의 강화 경향의 크기는 기존 연구결과에 비해 상당히 작은 것으로 분석됐으며 동일한 외부 조건에서도 기후모델 실험 사이에 상당한 차이를 보이는 것으로 나타났다.

이를 통해 연구진은 기후시스템 내 자연변동성이 최근 워커순환의 강화 경향의 주된 원인이라는 결론을 도출해 냈다.

연구팀은 "동일한 조건임에도 불구하고 일부 실험의 경우 위성 관측에 부합하는 강화 경향을 보인 반면 다른 일부 실험의 경우 뚜렷한 약화 경향을 보였다"면서 "이는 기후시스템 내 자연변동성이 최근 워커순환의 강화 경향의 주원인이라는 의미"라고 설명했다.

연구에 참석한 정의석 연구위원은 "이번 연구는 온실기체의 증가를 포함한 인간활동이 열대지역의 대규모 대기 순환에 미치는 영향과 이에 수반된 수(水)권 순환변화를 이해하는데 도움이 될 것"이라며 "기후시스템의 여러 과정들을 더 정확히 이해하기 위해서는 전 지구를 포괄하는 장기간의 정확한 관측이 필요함을 시사한다"고 말했다.

IBS 기후물리연구단은 향후 장기간에 걸친 위성 관측결과와 다양한 외부조건을 포함해 수행한 기후모델 실험 결과를 중심으로 자연변동성의 영향을 추가적으로 연구할 방침이며 온실기체 이외에 에어로솔과 지표면 변화 등이 워커순환에 미치는 영향도 분석할 계획이다.

 한편 이번 연구 결과는 국제학술지 네이처 기후변화(Nature Climate Change) 온라인판에 2일 오전 1시 게재됐다. 논문명은 'Reconciling opposing Walker circulation trends in observations and model projections'다.

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