엘니뇨·라니냐, 미래에는 사라질 수도 있다
엘니뇨·라니냐, 미래에는 사라질 수도 있다
  • 이웃집과학자
  • 승인 2021.08.27 01:34
  • 조회수 3671
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‘엘니뇨-남방진동(ENSO)’은 적도 동태평양의 해수 온도가 평균보다 높은 상태인 엘니뇨와 낮은 상태인 라니냐 사이의 순환을 말하죠. 지난 1만1000년 동안 중단 없이 지속된 강력한 자연 기후 변동 현상입니다.

 

지구온난화가 지속되면 엘니뇨-남방진동이 종료될 수 있다는 가능성이 제시됐습니다. 부산대학교 기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 기후물리 연구단(단장 악셀 팀머만 부산대 석학교수, Axel Timmermann)은 독일 막스플랑크기상연구소, 미국 하와이대와 함께 대기 중 이산화탄소 농도 증가에 따른 미래 엘니뇨-남방진동의 변동성을 예측했습니다.

 

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 것으로, 해상도가 높을수록 대기와 해양에서 발생하는 작은 규모의 기상‧기후 현상들까지 상세하게 모의할 수 있습니다. 특히 엘니뇨‧라니냐 발생 및 종료에 중요한 역할을 하는 대기 열대저기압과 적도 태평양 열대 불안정파의 모의가 가능합니다. 

전례 없는 공간 해상도의 대기-해양 결합 모델에서 시뮬레이션 된 해수면 온도. 적도 태평양에서 보이는 물결 모양 구조의 차가운 해수 흐름이 열대 불안정파를 나타낸다. 해당 시뮬레이션은 IBS의 슈퍼컴퓨터 알레프(Aleph)에서 수행되었다. 출처 : 부산대학교
전례 없는 공간 해상도의 대기-해양 결합 모델에서 시뮬레이션 된 해수면 온도. 적도 태평양에서 보이는 물결 모양 구조의 차가운 해수 흐름이 열대 불안정파를 나타낸다. 해당 시뮬레이션은 IBS의 슈퍼컴퓨터 알레프(Aleph)에서 수행되었다. 출처 : 부산대학교

연구진은 현재 기후 및 현재 대비 이산화탄소 농도를 2배, 4배로 증가시켜 지구온난화 시뮬레이션을 수행했습니다. 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 설명했습니다.

 

분석결과, 연구팀은 대기 중 이산화탄소 농도가 증가하면, 미래 엘니뇨-남방진동 온도 변동성이 약화됨을 확인했는데요. 본 연구의 주저자이자 전(前) 기후물리 연구단 연구위원인 크리스티안 웬글 (現 독일 막스플랑크기상연구소 연구원)은 “이산화탄소 농도가 2배 증가할 경우 엘니뇨-남방진동 변동성이 현재 기후 대비 6% 약화되었고, 4배 증가 시 31% 약해졌다”라고 말했습니다.

 

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

 

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

 

한편, 연구진은 열대 불안정파가 엘니뇨-남방진동 시스템에 중요한 역할을 한다는 사실도 규명했습니다. 연구진의 분석에 따르면, 지구온난화 기후에서 열대 불안정파가 약해지는 것으로 나타났으며, 이는 엘니뇨-남방진동 변동성 약화를 완화시키는 역할을 합니다.

 

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 말했습니다.

 

이번 연구성과는 8월 27일 0시(한국시간) 기후 분야 저명한 국제학술지인 ‘네이처 기후변화(Nature Climate Change, IF 20.893)’에 게재됐습니다.

논문명 : Future high-resolution El Niño-Southern Oscillation dynamics

 

[1] 엘니뇨-남방진동(ENSO): 적도 동태평양 해수 온도의 이상 현상인 엘니뇨(El Niño)와 대기 기압 배치의 이상 현상인 남방진동(Southern Oscillation)의 합성어. 엘니뇨 또는 라니냐 현상의 발생과 강도에 따라 태평양 해수면 온도 및 기압이 변동하며, 이러한 현상을 합쳐 엘니뇨-남방진동이라고 한다.

[2] 열대 불안정파(tropical instability waves): 적도 동태평양에서 서쪽으로 이동하는 중규모 해양 파동. 열대 불안정파는 일반적으로 라니냐 조건에서 발달하며, 차가운 해수의 용승으로 인한 적도 동태평양의 해수를 적도 밖(off-equatorial)의 따뜻한 해수와 혼합시켜 라니냐 현상의 소멸을 가속화 시킨다.


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