부산대 IBS 기후물리연구단
국제공동연구로 ‘네이처’에 논문
“피해 대응 이론적 토대 마련”
한국 기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단과 11개국 40여명의 국제공동연구팀이 이상기후 현상의 주범인 ‘엘리뇨’의 발생원인을 규명하는데 성공했다.
기후물리연구단을 운영중인 부산대는 이 국제공동연구팀이 동태평양 엘니뇨(EP 엘니뇨)와 중태평양 엘니뇨(CP엘니뇨)의 상호작용에 따라 매번 다른 형태의 엘니뇨현상이 발생하는 것을 수학적으로 규명했다고 26일 밝혔다.
연구진은 다양한 기후 관측 자료와 이론 모델, 시뮬레이션 등의 통합적 접근을 통해 해양과 대기의 결합조건에 따라 EP엘니뇨와 CP엘니뇨가 다양하게 발현되는 메커니즘을 발견했다. 이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처’의 이날자 온라인판에도 실렸다.
이번 연구를 총괄한 악셀 팀머만(부산대 석학교수) IBS 단장은 “엘니뇨는 태평양에서 약 1년 안팎으로 해수가 비정상적으로 따뜻해지는 현상을 말한다”며 “일반적으로 1,2년에 걸쳐 해수의 이상 저온현상인 라니냐로 전환되는데, 이는 다양한 기상이변을 일으키지만 발원지ㆍ주기ㆍ강도ㆍ지속기간이 불규칙해 지금까지 상세한 내용은 규명된 바 없다”고 설명했다.
연구진은 이번 연구에서 EP엘니뇨와 CP엘니뇨의 발생 메커니즘과 두 엘니뇨의 공간분포 및 발생주기 차이를 설명할 수 있는 이론을 만든 데 이어 다양한 기후 관측 자료를 모으고 수학적 시뮬레이션 분석을 통해 이를 증명했다. 결론적으로 해양과 대기 결합 조건에 따라 EP엘니뇨와 CP엘니뇨가 생성될 수 있음을 확인했다.
팀머만 단장은 “EP 엘니뇨는 3~7년 주기로 해양 상층에 열이 많이 저장되고 무역풍이 약할 때 주로 발생했다”며 “특히 하층의 차가운 해수가 표층으로 올라오는 현상이 약해져 표층에 따뜻한 물이 많아지면서 해수면 온도를 높이는 메커니즘이 핵심임을 밝혀냈다”고 말했다.
그는 이어 “반대로 CP 엘리뇨는 2,3년 주기로 해양 상층에 열저장이 상대적으로 적고 무역풍이 강할 때 주로 발생했으며, 따뜻한 물이 동서방향으로 이동해 해수면의 온도를 높이는 기작(메커니즘)이 핵심”이라고 설명했다.
연구진은 이를 바탕으로 EP엘니뇨와 CP엘니뇨를 서로 다른 주기와 강도를 갖는 진자로 모델링을 실시한 결과, 두 개 엘니뇨의 상호 결합에 따라 다양한 형태의 엘니뇨가 만들어질 수 있다는 사실을 확인했다. 또한 엘리뇨가 대서양과 인도양의 해수면 온도와 지구 온난화, 열대저기압 등 외부자극과 복합적으로 상호작용하는 것도 증명했다.
팀머만 단장은 “엘니뇨의 공간과 시간적 다양성을 동시에 설명할 수 있는 통합이론모델 개발을 위해 연구를 시작했다”면서 “이번 연구는 엘니뇨에 의한 가뭄ㆍ홍수ㆍ폭우ㆍ폭설 등의 피해에 대응하기 위한 이론적 토대가 될 것”이라고 말했다.
부산대는 정부가 ‘노벨과학상 프로젝트’로 추진하는 IBS 연구단 중 하나인 ‘기후물리연구단’을 지난해 1월부터 유치해 운영하고 있다.
부산=전혜원 기자 iamjhw@hankookilbo.com
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