<사진. (a) 북반구 육상에서 평균의 여름(6월~8월) 평균기온의 1951~1980년 평균값에서 편차(℃). (b) 북반구 육상의 여름의 폭서발생빈도(%)
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

최근 북반구 중고위도에서 폭서 발생빈도의 증가 요인 해명

독립행정법인 국립환경연구소 연구팀은 해양의 자연적인 동요와 인간활동의 영향을 고려한 대기 대순환모델에 의한 실험에 의해 최근 폭서 발생빈도의 변동요인을 조사하였다. 그 결과 최근과 같이 바다의 표층 온난화가 완만한 기간에도 아열대로부터 고위도에 걸친 넓은 범위에서는 대기 중의 이산화탄소 농도의 상승을 비롯한 인간활동의 영향이 폭서의 발생빈도를 증가시켰다는 것을 알았다.

도쿄대학 대기해양연구소, 국립환경연구소, 해양연구개발기구가 공동으로 개발한 최신의 대기 대순환모델 MIROC5A를 이용하여 1949년부터 2011년까지의 기후 재현 앙상블 실험을 수행하였다.

관측된 해면수온, 해빙의 데이터 세트, 이산화탄소 농도와 대기오염물질 배출량, 토지이용 변화 등의 인위기원 외부요인과 화산분화와 태양활동의 자연기원 외부요인의 정보를 모델에 부여함으로써 과거의 기후를 재현하였다. 추가로 감도실험을 수행함으로써 ① 바다 표층의 온난화를 통한 인간활동의 영향(ASST효과), ② 바다 표층의 온난화 이외의 인간활동의 영향(이산화탄소 농도 상승 등을 통한 육지 지면의 직접적 승온: ADIR 효과), ③ 자연기원 외부요인(화산분화와 태양활동 변화)과 자연변동의 효과(NAT 효과)를 구하였다. 실험결과는 복수의 지상 기온관측 데이터 세트와 비교하여 검증을 수행한 것 외에 기후변동에 관한 정부간 패널(IPCC) 제5차보고서에 공헌한 20개 CGCM에 의한 기후 재현실험의 결과와도 비교하였다.

북반구 육상에서 평균한 매년 여름의 평균기온과 폭서빈도를 나타낸다. 모델은 피나투보화산분화(1992년의 저온)와 엘리뇨 라니냐(1998년 고온 등)를 시작으로 한 자연변동의 영향에 의한 매년 변동이 추가되어, 기온상승과 폭서증가의 경향도 잘 재현하고 있다. CGCM을 이용한 실험에서는 장기 트랜드는 재현가능하나, 매년의 변동(화산분화의 영향을 뺀다)은 정확히 재현할 수가 없다. 최근 15년간을 보면 세계적인 평균기온(주로 해상의 기온에 따라 정해진다)의 상승은 정체경향에 있으며, 북반구 육상의 폭서 빈도는 변함없이 증가경향이라는 것을 알 수 있다.

폭서 빈도의 증가요인을 분석하기 위하여 1981년 이후의 변동 모양을 상세히 보면, 모델실험에서 얻은 값을 ① ASST효과, ③ NAT효과, ③ ADIR효과 등 3가지로 나눈다. 장기적인 증가 경향에 대해서는 바다 표층의 온도상승(ASST)이 가장 중요하나 ASST는 최근 15년간의 증가경향에는 기여하지 않는다. ADIR효과는 대기 중 이산화탄소 농도의 상승과 같이 거의 일정한 속도로 계속 증가하고 있으며, 이것이 최근 빈번한 폭서의 원인이 된다. 그리고 NAT효과도 최근 폭서빈도를 증가시키고 있다.

기간, 위도마다의 차이에 주목하면 ADIR효과는 아열대에서 중, 고위도에 걸쳐 육상에서 기온을 올려 폭서빈도를 증가시키고 있다는 것을 알 수 있다. 이것은 인간활동의 영향이 바다의 온난화를 통하여 미치는 경우와 직접적으로 육지 지면에 미치는 경우로 위도에 따라 상대적 중요도가 바뀌기 때문이다. 즉, 바다의 표층 온난화가 정체빈도에 있어서도 인간활동에 의해 아열대에서 고위도에 걸쳐 폭서가 증가한다는 것이 밝혀졌다.

최근의 기간에 주목하면 중위도에서 NAT효과에 의해 폭서빈도가 크게 올라간다는 것을 알 수 있다. 이 시기의 해면수온과 육상 기온, 대기의 순환패턴을 조사하면 열대 동태평양의 해면수온이 낮다는 것(부의 태평양 십년규모 진동)과 북대서양의 해면수온이 높다는 것(정의 대서양 수십 년 규모 진동)의 두 가지 십년 규모 변동의 영향으로 북미를 시작으로 한 중위도 육상에서 고온으로 되기 쉬운 상태가 계속된다는 것을 알 수 있다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr