<사진. 전 지구 평균 지표기온의 1958년부터 2012년까지의 변화
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

지구온난화의 정체현상의 요인 해명

- 2000년대 기온변화의 30%는 자연의 변동

도쿄대학 대기해양연구소, 국립환경연구소, 해양연구개발기구, 기상청 기상연구소 등 공동연구그룹은 IPCC AR5에서도 인용되고 있는 일본의 기후모델인 MIROC5를 이용하여 1958년~2012년 기간에 관측된 열대해양 위의 풍응력을 모델에 미치는 부분동화실험을 실시하여 정체현상(Hiatus)의 재현에 성공하였다.

관측된 전 지구 평균 지표기온은 2000년부터 횡보하고 있는 상황을 나타내고 있지만, CMIP의 기후모델군에 의한 시뮬레이션에서는 전 지구 평균 기표기온은 거의 일정한 비율로 계속 상승하고 있어 관측치를 재현할 수 없다.

한편 공동연구그룹의 모델에 따르면 시뮬레이션(전 강제실험, 적색)은 관측된 전 지구 평균 지표기온이 매년 변동할 뿐만 아니라, 정체현상을 잘 재현하고 있다. 온실가스 농도의 증가 등 외부 강제변화를 고려하지 않은 경우(자연변동 실험, 청색), 기간 전체의 온난화 경향만이 나타나지 않으나, 1980~1990년대는 0.11~0.13℃ 온난하였으며, 2000년대는 역으로 0.11℃ 한랭이 되었다. 이러한 10년 규모의 변화가 전 강제실험에도 반영되고 있다는 것을 알 수 있다. JRA55의 풍응력데이터에는 열대 해면수온이 완만한 상승경향에 따른 적도무역풍의 약화가 포함되어 있으나, 별도 수행된 대기대순환 모델에 따른 시뮬레이션에서 자연변동실험의 전 지구 지표기온의 상하를 가져오는 것은 적도 태평양 무역풍의 강도가 십년규모변동이며, 이것은 데이터에 포함된 온난화 신호와는 거의 무관계라는 것을 확인한 것이다.

정체현상은 1997/98년의 엘리뇨에 이어 1999년의 라니냐의 시기부터 시작되었으므로 1990~1999년과 2001~2012년의 지표기온의 차를 계산함으로써 정체현상기의 특징적 기온분포를 볼 수 있다. 중고위도의 육상과 열대대서양, 인도양에서는 기온이 상승하고 있으며, 이른바 온난화 시의 기온변화와 닮은 패턴을 나타낸다. 그러나 열대태평양의 중동부에서는 기온이 저하하고 있으며, 서부 태평양과 기온의 동서대비에 의한 적도 무역풍이 강하게 되고 있다는 것을 나타내고 있다. 전 강제실험에서도 유사한 기온분포가 재현되고 있기 때문에 전 지구 평균지표기온의 변화가 모델에서 우연히 재현된 것이 아니라, 기온변화의 분포를 올바르게 재현한 결과라는 것을 알 수 있다. 또한 태평양 지역의 기온변화 패턴은 잘 알려진 자연변동인 태평양 십년규모 변동이라는 정체현상과 밀접한 관계를 나타낸다.

각 연대의 전 지구 지표기온의 변화에 대한 내부변동의 기여를 정량화하기 위해서 10년마다 평균한 전 지구 지표기온을 관측치와 전 강제실험에서 비교하고, 자연변동실험을 이용하여 내부 변동성분과 외부 강제응답으로 나누어 평가하였다. 전 강제실험에 의한 기온편차(1961~1990년 평균)는 약간 관측치와 다르나, CMIP데이터에서 추정된 모델에 의한 불확실성의 폭과 비교하면, 그 차이는 근소하다.

여기서 주목할 것은 내부변동에 의한 기여가 전체의 기온편차에 있어 무시할 수 없는 비율을 나타내고 있으므로 그 기여율은 1980년대, 1990년대, 2000년대로 각각 47%, 38%, 27%로 추정된다. 내부변동이 불규칙한 주기로 진동하는 열대태평양 지역의 십년규모 변동에 의한 정체현상기뿐만 아니라 20세기후반에도 그 기여가 클 것이라는 것을 이해할 수 있다. 다만, 전 지구 지표기온의 변화에 있어 기후 내부변동의 기여율은 서서히 저하되고 있으며, 이것은 인위기원의 기온상승이 커졌기 때문이라고 고찰하였다.

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