<사진. (a) 바렌츠해의 해빙면적(%), (b) 12월의 베어 아일랜드 기온의 평년에 대한 차의 시계열
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>
멕시코만류의 유로변화가 가져온 북극해의 해수감소와 유라시아대륙의 이상한파
종합연구대학원대학 복합과학연구과 극역과학전공 연구팀은 최근 진행하는 북극해의 온난화(해빙감소) 및 유라시아대륙의 이상한파가 멕시코만류의 유로(유축)의 변화에 따라 일어난다는 것을 기상데이터의 해석 및 수치모델에 의해 해명하였다.
최근 일어나는 북극의 온난화는 겨울에 가장 현저하며, 해빙면적에도 그 영향이 나타난다. 특히 북극해 바렌츠해의 해빙감소는 뚜렷하며 지금까지 일본을 포함하는 중위도영역에서 발생하는 한파와의 관계성을 지적하고 있다. 한편 중위도의 따뜻한 겨울 및 추운 겨울은 엘리뇨, 라니냐 등 저위도에서의 영향과 북극진동 등 고위도의 영향으로도 설명된다. 그럼에도 불구하고 중위도의 해류변동이 미치는 대기로의 영향도 부정할 수 없으며, 더욱 광범위하게 논의를 할 필요가 있다. 그래서 본 연구에서는 북대서양 열운송의 대동맥인 멕시코만류에 주목하여, 만류의 수온분포 변화가 극지역의 온난화(해빙감소)와 대륙의 한파형성에 어떠한 영향을 미치는지 조사하였다.
바렌츠해의 입구에 해당하는 베어 아일랜드의 12월 기온데이터를 이용하여 평년보다 따뜻한 겨울 9년분과 추운 겨울 8년분의 합성해석을 수행하면 따뜻한 겨울은 북극의 그린란드에 기압이 낮은 상태(저기압편차), 유라시아대륙 연안에 기압이 높은 상태(고기압 편차)가 뚜렷하며, 북대서양에서 북극해로 따뜻한 공기를 동반하는 남풍이 생기기 쉬운 기압배치가 된다는 것을 알게 되었다. 그 때문에 북극해상은 예년보다도 따뜻한 반면에 대륙은 따뜻한 공기가 운반되지 않아 예년보다 추운 겨울이 될 것이다. 또한 강수량의 합성해석에서는 따뜻한 겨울보다 북극해에서의 강수량 증가, 대륙에서의 강수량 감소가 나타나 북극으로 침입하는 저기압 활동의 증가를 지적한 과거의 연구와도 모순되지 않는 결과이다. 주목할 만한 것은 이 강수량의 변화가 북대서양 지역에서 발생한다는 점으로, 이것은 해당 해역에서의 무언가가 대기에 영향을 주었을 가능성을 시사한다.
그래서 북미 동쪽 해안의 표면수온 분포에 주목하였다. 해면수온의 합성해석에 따르면 따뜻한 겨울은 북미 동쪽 해안에서 동쪽 1,500km 근해까지 표면수온이 1.5도 높아졌다. 이것은 따뜻한 겨울이 추운 겨울과 비교하여 멕시코 만류의 유축이 북상하고, 따뜻한 수역이 북측까지 연장되었기 때문이다. 이 유축의 북상에는 만류 상의 대류활동(강수형성에 의한 상공의 가열분포)을 변화시켜, 그 결과 생기는 상공의 편서풍의 사행이 북대서양, 북극해, 유라시아대륙 상 일련의 변동을 가져왔다.
상기 메커니즘을 확인하기 위하여 대기선형 경압모델로 멕시코만류 상의 대류활동(열원분포)을 변화시킨 수치실험을 수행한 결과 북대서양과 유라시아대륙 연안에서의 고기압 강화, 유럽을 중심으로 한 한기의 형성 등 관측사실을 지지하는 결과를 얻었다. 또한 재현된 바렌츠해 부근의 기압배치는 기온상승, 해빙감소의 효과가 있는 남풍을 가져온다. 따라서 선행연구에서 지적된 바렌츠해의 해수감소에 따른 대륙한랭화 프로세스를 증폭하는 역할이 멕시코만류의 변동에도 있다는 것을 시사한다. 즉, 멕시코만류의 변동은 대륙의 한랭화에 직접적으로 기여하는 것만이 아닌, 바렌츠해상의 열원분포 변화를 통해 간접적으로도 영향을 미치고 있다.
본 연구의 성과는 북극의 해빙감소 및 일본을 포함한 동아시아지역에 형성되는 한파의 예측 향상에 공헌한다고 생각된다. 특히 수개월 전 멕시코만류의 수온분포를 지표로 하여 겨울의 중위도 한파예측에 응용할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 다른 연구에 앞서 멕시코만류의 수온변화에 착안하였지만, 쿠로시오(?潮)에 초점을 맞춘 연구도 앞으로 중요하다고 생각된다.
해빙감소에 따른 대륙의 한랭화는 지구온난화에서 과도적인 현상이라고 생각하고 있으며, 앞으로는 겨울 중위도에서도 온난화가 재개될 것으로 예측된다. 그러나 본 연구에서는 중위도 해양의 중요성을 지적하고 있으며, 보다 정밀한 장래 예측을 수행하기 위해서는 중위도 해양을 구동하는 해양대순환과 대기-해양 상호작용 분야의 연구발전이 요구된다.
■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr