워커순환(Pacific Walker Circulation)이란?
- 적도 태평양에서는 차가운 동태평양과 따뜻한 서태평양 사이의 해수면 온도 차이로 인해 시계 회전방향의 대규모 대기 순환이 존재합니다. 이를 워커순환이라고 합니다.
- 해수면 온도가 높은 인도네시아 부근 서태평양 지역에서는 강수를 동반한 강한 상승 운동이 활발하게 일어나는 반면, 상대적으로 해수면 온도가 낮은 동태평양 지역에서는 하강 기류가 지배적으로 나타납니다.
- 지표 부근에서는 동쪽에서 서쪽으로 향하는 동풍이 주로 관측되고 대기 상층에서는 서쪽에서 동쪽으로 향하는 서풍이 주로 나타납니다.
- 워커순환은 1990년대 초부터 2010년대까지 그 강도가 이례적으로 증가하면서 온실기체가 증가함에도 불구하고, 동태평양의 해수면 온도는 감소하는 경향을 보였습니다.
- 특히 이러한 변화는 미국 캘리포니아 지역의 가뭄 현상을 심화시켜 농업, 수자원 관리 및 산불 발생 등에 큰 영향을 미친 것으로 알려져 있습니다. 이렇게 워커순환이 사회ㆍ경제 및 생태계에도 변화를 끼치면서 워커순환의 강화 경향에 대한 관심이 커지고 있습니다.
자연변동성(natural variability 혹은 internal variability)
- 기초과학연구원(IBS) 기후물리 연구단은 '워커순환(Pacific Walker Circulation)'의 강화 경향이 온실 기체의 증가에 따른 지구온난화가 아닌 기후시스템 내의 자연변동성(natural variability 혹은 internal variability)에 기인함을 입증했습니다.
- 기후 시스템 내에서 자연변동성이란 인간 활동에 기인하지 않거나 직접적 관련성을 가지지 않고 자연적인 과정으로 일어나는 변화를 말합니다.
어떻게 조사했나?
- 인간 활동에 기인하는 기후변화를 예측하기 위해 다양한 물리/화학/생물학적 과정들이 표현돼 있는 컴퓨터 수치모형(기후모델)들이 사용돼 왔습니다. 수치모형에서는 온실기체의 증가로 인해 지구의 온도가 상승함에 따라 워커순환의 강도가 감소할 것으로 예상됐습니다.
- 기후모델 실험 결과가 최근 워커순환의 강화 경향과는 반대로 나타나면서 기후 모델 실험으로부터 산출된 미래 기후변화의 신뢰성에 대한 의구심이 제기돼왔습니다.
- 특히, 워커 순환 연구에 있어 육지에서와 달리 해양에서는 장기간 정기적인 관측이 현실적으로 한계가 있었습니다. 따라서 관측으로 나타나는 워커순환의 강화 경향이 인간활동에 기인하는 것(온실기체 증가)인지 아니면 기후시스템 내 자연변동성에 의한 것인지 규명하는 데 어려움이 있었습니다.
- 국제공동 연구진은 지상 관측의 제약으로 인한 원인 규명의 불확실성을 극복하기 위해 전 지구 범위를 포괄하고 정기적인 관측이 가능한 위성 관측과 오차가 보정된 여러 지상 관측 자료를 사용해 워커순환의 변화 패턴을 분석했습니다.
- 또, 기후 시스템 내의 자연변동성과 온실기체의 증가에 기인하는 워커순환 변화 판별에 최적화된 기후모델 실험 결과도 함께 분석했습니다.
연구 결과는?
- 기후 모델 실험은 평균적으로 워커순환의 약화 경향을 보인 반면 위성 관측으로부터는 강화 경향이 도출됐습니다.
- 위성관측에 나타난 워커순환의 강화 경향의 크기는 기존 연구 결과에 비해 상당히 작은 것으로 분석됐습니다.
- 동일한 외부 조건이 주어졌음에도 기후모델 실험 사이에 상당한 차이를 보였습니다.
- 즉, 일부 실험의 경우 위성 관측에 부합하는 강화 경향을 보인 반면, 다른 일부 실험의 경우 뚜렷한 약화 경향을 보였습니다.
- 이로써 연구진은 기후시스템 내 자연변동성이 최근 워커순환의 강화 경향의 주 원인이라는 것을 도출해냈습니다.
이 연구가 왜 중요할까?
"이번 연구에서 나타난 결과로 온실 기체의 증가를 포함한 인간 활동이 열대 지역의 대규모 대기 순환에 미치는 영향과 이에 수반된 수(水)권 순환변화를 이해하는 데 도움이 될것으로 기대됩니다. 기후 시스템의 여러 과정들을 보다 정확히 이해하기 위해서는 전 지구를 포괄하는 장기간의 정확한 관측이 필요함을 시사합니다"
-정의석 연구위원-
##참고자료##
Eui-Seok Chung et al., "Reconciling opposing Walker circulation trends in observations and model projections", Nature Climate Change(2019)
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