IBS 기후물리 연구단, 초고해상도 지구온난화 기후 시뮬레이션 수행
“지구온난화, 수천 년간 지속된 강력한 자연적 기후 변동 종료시킬 수도”

부산대 기후물리연구단 "엘니뇨, 라니냐, 미래에는 사라질 수도 있다"
지구온난화가 지속되면 엘니뇨-남방진동이 종료될 수 있다는 가능성이 제시됐다.

부산대학교 기초과학연구원(IBS) 기후물리 연구단(단장 악셀 팀머만 부산대 석학교수·사진)은 27일 독일 막스플랑크기상연구소, 미국 하와이대와 함께 대기 중 이산화탄소 농도 증가에 따른 미래 엘니뇨-남방진동의 변동성을 예측했다.

‘엘니뇨-남방진동(ENSO)’은 적도 동태평양의 해수 온도가 평균보다 높은 상태인 엘니뇨와 낮은 상태인 라니냐 사이의 순환을 말한다. 지난 1만1000년 동안 중단 없이 지속된 강력한 자연 기후 변동 현상이다.

연구진은 IBS의 슈퍼컴퓨터인 알레프(Aleph)를 이용해 해양 10㎞, 대기 25㎞의 전례 없는 공간해상도로 시뮬레이션을 수행했다. 주로 100㎞ 해상도를 사용하는 기존 연구보다 해상도를 4배가량(대기 기준) 높인 것이다. 해상도가 높을수록 대기와 해양에서 발생하는 작은 규모의 기상‧기후 현상들까지 상세하게 모의할 수 있다. 엘니뇨‧라니냐 발생 및 종료에 중요한 역할을 하는 대기 열대저기압과 적도 태평양 열대 불안정파의 모의가 가능하다.

연구진은 현재 기후 및 현재 대비 이산화탄소 농도를 2배, 4배로 증가시켜 지구온난화 시뮬레이션을 수행했다. 실험을 담당한 이순선 연구위원은 “100년 이상의 미래 기후 시뮬레이션 데이터를 얻기 위해 슈퍼컴퓨터는 1년 넘게 쉼 없이 돌아갔다”며 “생성된 데이터만 1TB 하드디스크 2000개를 채울 수 있는 방대한 용량”이라고 설명했다.

분석결과, 연구팀은 대기 중 이산화탄소 농도가 증가하면, 미래 엘니뇨-남방진동 온도 변동성이 약화됨을 확인했다. 이 연구의 주저자이자 전 기후물리 연구단 연구위원인 크리스티안 웬글 (독일 막스플랑크기상연구소 연구원)은 “이산화탄소 농도가 2배 증가할 경우 엘니뇨-남방진동 변동성이 현재 기후 대비 6% 약화됐고, 4배 증가 시 31% 약해졌다”고 말했다.

연구진은 적도 태평양 내 열의 이동을 추적함으로써 엘니뇨-남방진동 변동성 약화의 주요 원인을 규명했다. 지구온난화 기후에서는 기온 증가로 인해 증발이 증가하는데, 이는 엘니뇨-남방진동에 ‘음의 피드백’을 강화시키는 역할을 해 엘니뇨 발달을 약화시키는 것으로 나타났다. 동시에 온난화에 의해 적도 동-서태평양 사이의 온도차가 감소하면, 이로 인해 ‘양의 피드백’ 역시 약해져 엘니뇨-남방진동 변동성을 약화시켰다.

엘니뇨-남방진동은 현상을 강화시키는 ‘양의 피드백’과 약화시키는 ‘음의 피드백’의 결합으로 결정된다. 온난화 기후에서는 음의 피드백이 더 강해진다. 지구온난화 기후에서는 엘니뇨와 라니냐 현상이 강하게 발달할 수 없다는 것을 의미한다.

연구진은 열대 불안정파가 엘니뇨-남방진동 시스템에 중요한 역할을 한다는 사실도 규명했다. 연구진의 분석에 따르면, 지구온난화 기후에서 열대 불안정파가 약해지는 것으로 나타났다. 이는 엘니뇨-남방진동 변동성 약화를 완화시키는 역할을 한다.

악셀 팀머만 단장은 “이번 연구 결과는 지속적인 온난화가 수천 년 동안 계속된 가장 강력한 자연적 기후 변동을 잠재울 가능성이 있음을 보여준다”며 “이런 잠재적인 상황이 전 지구 기후시스템 및 생태계에 미치는 영향에 대한 후속 연구를 진행할 예정”이라고 말했다.

이번 연구성과는 27일 0시(한국시간) 기후 분야 저명한 국제학술지인 ‘네이처 기후변화(Nature Climate Change, IF 20.893)’에 게재됐다.

부산=김태현 기자 hyun@hankyung.com