극지방 추워지면 열대 태평양 무역풍 세진다

극지 냉각효과가 열대지역에 미치는 영향 시뮬레이션: (A) (북극 냉각효과, 해양 고려) 북반구 고위도 냉각효과가 열대 동태평양 바닷물의 용승을 통해 동서간 해수면 온도차를 늘리고 워커순환(열대 태평양 무역풍)이 강해짐. (B) (남극 냉각효과, 해양 고려) 마찬가지로 워커순환이 강해짐 (C) (북반구 냉각효과, 해양 제외) 열대수렴대(6.5 mm/day의 강우량을 보이는 지역, 노란색선)로 인해 서태평양에 제한적으로 영향을 줌. 또한 구름에 의한 햇빛 반사로 서태평양 온도가 내려감에 따라 동서간 해수면 온도차가 더 줄고 워커순환이 약화됨. (D) (남반구 냉각효과, 해양제외) 남반구 고위도 냉각효과는 열대수렴대를 피해 열대 동태평양으로 전파됨에 따라 동서간 해수면 온도 편차가 증가하고, 워커순환이 강해짐. UNIST 제공.

극지 냉각이 열대 태평양 무역풍의 바람 세기를 더 강하게 만드는 것으로 나타났다. 

울산과학기술원(UNIST)은 강사라 도시환경공학과 교수 연구팀이 미국 하와이대 연구팀과 공동연구로 극지방에 냉각효과를 주는 기후 시뮬레이션 연구 결과 이같은 사실을 밝혀냈다고 22일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 게재됐다. 

연구팀은 기후모델 시뮬레이션에서 남극과 북극의 일사량을 감소시켰을 때 적도 인근 태평양에서 부는 바람인 열대 태평양 무역풍이 세진다는 사실을 알아냈다. 이는 열대 태평양 무역풍이 강해지고 있는 최근 추세를 설명할 새로운 가설로 주목받고 있다. 

기존 기후모델들은 열대 태평양 무역풍 세기가 약해질 것으로 예측했다. 열대 태평양 무역풍은 차가운 동태평양과 따뜻한 서태평양간 온도 차 때문에 부는 바람이다. 

기후모델은 대기와 대륙, 해양, 빙하 등 복잡한 요소를 수식으로 만들어 슈퍼컴퓨터로 계산하는 일종의 시뮬레이션이다. 강사라 교수 연구팀은 기후모델을 이용해 남극과 북극의 일사량을 줄이는 모의실험을 수행했다. 

기후모델 오차의 원인으로 지목된 남극 일사량 과대모의 해소 효과나 산업화한 북반구에서 발생한 미세먼지가 햇빛을 반사해 감소된 북극 일사량 효과를 반영하기 위해서다. 그 결과 남극과 북극에서 각각 발생한 냉각 효과가 바닷물이나 공기를 타고 열대 태평양에 전달돼 무역풍을 강화하는 것으로 나타났다. 

또 연구팀은 해양의 순환이 대기 순환보다 열대 태평양 무역풍 세기 강화에 더 큰 역할을 한다는 사실도 알아냈다. 기후 모델에 대기나 해양 같은 구성 요소를 각각 추가하거나 빼는 방식으로 각 요소의 중요도를 알아보는 ‘계층화 모델 실험 기법’을 썼다. 

미국 하와이대학교 말트 스튜커 교수는 “본 연구에서 고안된 계층화 모델 실험 기법을 사용하면 열대 기후에 미치는 대기와 해양의 상대적인 영향력을 알 수 있을 뿐만 아니라 남극과 북극에서 발생한 냉각 현상이 열대지역으로 전달되는 경로의 차이를 이해할 수 있다”고 전했다.

강 교수는 “이번 연구는 고위도 지역의 시뮬레이션 오차 개선을 통해 예측 오류가 빈번한 열대 지역의 오차를 개선할 수 있음을 보여주는 중요한 결과물”이라고 말했다. 

[김민수 기자 reborn@donga.com]