<사진. ArcticOcean
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>
최초로 관측된 북극해의 거대한 파도
기후 온난화와 바다얼음의 후퇴로 북쪽 지역이 변화하고 있다. 금세기 중반전 개빙(開氷)구역이 북극해 전체에 확장될 것으로 예상되는 가운데, 결빙지역도 함께 증대하고 있다. 이로 인해 폭풍이 북극에서 돌출부를 만들 가능성이 있어 거대한 파도는 예측할 수 없는 새로운 요소를 제공할 수 있다.
워싱턴 대학교(University of Washington) 연구자들은 북극해 중앙 지역의 파도를 최초로 연구했다. 그 결과 2012년 9월 폭풍 기간에 주택 규모의 파도를 발견됐으며 이 내용은 지구물리학 리서치 레터(Geophysical Research Letters)에 최근 발표됐다.
연구를 지도한 워싱턴대학교 응용물리학연구소(Applied Physics Laboratory) 해양학자인 짐 톰슨(Jim Thomson)은 “북극의 해빙으로 개빙구역이 파도를 만든다는 것은 쉽게 예측할 수 있다”고 말했다. 그의 데이터는 2012년 9월의 바람이 폭풍 피크기간에 5미터의 파도를 만들었음을 보여주며 그의 연구는 이처럼 큰 파도의 원천인 폭풍을 추적했다.
북극 얼음은 해안가에서 100마일 이하로 후퇴하곤 했는데 2012년에는 1000마일 이상이었다. 장기간 동안 해수가 팽창된 지역으로 바람이 불면서 흰 파도를 만들었고 이들은 서서히 큰 돌출부로 굳어져 막대한 에너지를 단일 천공기에 전달한다.
파도가 도달하는 범위 또는 개빙구역을 이동하는 거리가 증대되면서 파도의 크기는 확대된다. 따라서 개빙구역이 더 많을수록 파도는 더 커진다. 파도가 성장하면서 더욱 많은 바람을 잡아 이들을 빠르고 더 많은 에너지를 가지도록 조정한다.
선박 및 오일 회사들은 북극해에서 얼음이 없는 기회를 주시하고 있다. 거대한 파도의 북극 출현은 얼음이 없는 북쪽 해양 활동에 나쁜 소식이 될 수 있다. 톰슨은 “대부분의 해양사고와 손실은 폭풍 때문이며 쇄파(breaking wave)가 범죄자”라고 말했다. 더욱 큰 파도가 남은 여름의 얼음 흐름을 파괴하면서 이 반응은 개빙구역을 증대시키는 새로운 피드백 고리가 될 수 있다.
톰슨은 “해빙이 수 십 년 동안 진행하고 있다”면서 “과학자들은 새로운 프로세스인 역학 프로세스에 대해 논의 중인데 이에 따라 파도는 얼음을 밀고 당겨 파괴할 수 있다”고 말했다. 해변을 부수는 파도는 해안선에도 영향을 미칠 수 있는데 이곳에서 녹는 영구 동토층은 이미 침식에 더욱 취약한 해변을 만들고 있다.
이번 연구관측은 알래스카 북쪽 사면(斜面)으로부터 350마일 떨어진 보퍼트해(Beaufort Sea) 및 얼음이 없는 해수의 중앙에서 추진된 프로젝트의 일환이다. 이 프로젝트를 통해 중앙지역 수면으로부터 50미터와 해저에 센서가 설치돼 2012년 8월 중반부터 10월 하순까지 파고(波高)가 측정됐다. 반면 인공위성은 파고를 개략적으로 추정하고 정확한 폭풍 이벤트의 수를 알려주지 않았으며 궂은 날씨에는 활동이 좋지 않았다.
따뜻한 온도와 더 큰 파도는 여름의 얼음 흐름에 상화 작용을 할 수 있다. 이에 대해 톰슨은 “우리는 미래 시나리오에서 이 프로세스의 중요성을 실제로 모르고 있다”고 말했다. 온도와 파고 사이의 관계를 설정하는 것은 미래의 바다얼음에 어떤 현상이 발생하는지를 예측하고 얼음 없는 해협이 얼마나 오랫동안 오픈되는지를 예보하는데 도움이 될 수 있다.
한편 최근 발표된 논문은 한 장소의 파도에 대해서만 밝히고 있다. 이번 여름, 톰슨은 워싱턴 대학교가 지도하는 국제연구단의 일원으로 활동했다. 이 연구단은 바다 얼음의 후퇴에 대한 물리적 현상을 이해하기 위해 수 십 개의 감지기를 북극에 배치했다.
파도가 얼음에 접근할 때 어떤 현상이 얼어나는지에 대해 몇 개의 이론이 경쟁하고 있다. 톰슨은 “우리가 수행하는 이번 프로그램에는 이론 모델들을 평가하는 것도 큰 부분을 차지한다”고 말했다. 그는 파도를 탐지하기 위해 6월 말부터 8월 중순까지 알래스카 북쪽 해안에 센서를 배치하고 있으며 날씨와 얼음 상태, 개빙구역의 양에 의해 파고가 얼마나 영향을 받는지를 알고자 한다.
미국 해군 연구국(Office of Naval Research)이 이번 연구를 지원했으며 해군연구소(Naval Research Laboratory) 에릭 로거(W. Erick Rogers)도 이번 연구의 다른 저자이다. (참조 Jim Thomson, W. Erick Rogers. Swell and sea in the emerging Arctic Ocean. Geophysical Research Letters, 2014; 41 (9): 3136 DOI: 10.1002/2014GL059983)
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