기후변화: 지구 온난화를 가속화하는 엘니뇨 시작 조짐, 태평양에서 기상현상 '엘니뇨'가 시작됐다. 이미 온난화가 진행 중인 지구 온도 상승이 한층 더 빨라질 수 있다.
미국 과학자들은 엘니뇨가 시작됐다고 말한다. 전문가들은 2024년이 역사상 가장 더운 해로 기록될 가능성이 높다고 생각하고, 엘니뇨가 지구 온난화의 상징적 임계점인 1.5℃ 상승 제한 목표를 초과하는 데 영향을 미칠 것으로 우려한다. 결과적으로 전 세계 날씨에 영향을 끼쳐 호주에는 가뭄을, 미국 남부에는 더 많은 비를, 인도에는 약화된 몬순을 초래할 것이다.
'엘니뇨'와 '라니냐'는 날씨에 어떤 영향을 미치나?
기상이변의 주인공, 라니냐.
라니냐의 발생 과정과 영향.
올해 라니냐가 강세를 보일 것으로 예상되면서 여러 가지 전망이 나오고 있다. 그 중 하나가 세계적으로 곡물 수급이 불안정해 질 것이라는 예상이다. 라니냐가 홍수, 가뭄, 한파 등 각종 기상이변의 원인이 되기 때문이다. 라니냐는 어떻게 발생하며, 어떤 영향을 미치는지 알아보자.
라니냐와 엘니뇨.
“라니냐가 뭐지?”라는 질문에 머리를 긁적이는 이들을 위한 힌트는 ‘엘니뇨’이다. ‘라니냐’는 낯설어도 ‘엘니뇨’는 익숙한 사람이 많을 것이다. 한때 지구온난화와 더불어 이슈가 되기도 했던 엘니뇨는 동태평양의 해수면 온도가 평년에 비해 최소 2℃에서 크게는 5℃나 높은 상태가 반년에서 1년 이상 지속되는 현상이다. 엘니뇨는 수년에 한 번이라는 불규칙한 빈도로 발생한다. 하지만 엘니뇨는 국지적 변화가 아니라 지구 전체의 대기 순환에 영향을 미쳐 세계 곳곳의 날씨에 영향을 주고 있다.
라니냐를 아주 간단하게 설명하면 엘니뇨와 반대적 현상이다. 일반적으로 정의하는 라니냐는 적도 부근 동태평양의 해수면 온도가 5개월 이상 평년보다 0.5℃ 이상 낮아지는 때를 가리킨다. 라니냐, 엘니뇨 등의 현상은 대기와 해수의 상호 작용과 관련 있는 것으로 알려져 있다.
무역풍, 적도 부근 대기의 순환
지구의 에너지는 불균형하다. 적도 부근은 과한 태양에너지로 인해 에너지가 과잉인 상태이며 극지방은 에너지가 부족한 상태다. 그래서 지구를 둘러싸고 있는 대기와 해수는 이러한 에너지 불균형을 해소하기 위한 흐름을 보인다. 적도 해양은 태양 에너지를 많이 받아 주변 해양보다 따뜻한데, 적도 해양 위의 대기 또한 따뜻하다. 따뜻한 대기는 상승하게 되고, 상승한 공기의 빈자리를 채우기 위해 주변에 있던 공기가 수렴한다. 적도에서 보통 북위 30°가 그러한 대기 운동을 하는 지점이다. 적도에서 남위 30°도 지역 또한 이와 같은 흐름을 보인다.
중위도고압대에서 열대저압대로 부는 바람을 무역풍이라고 한다. 북반구에서 무역풍은 북쪽에서 남쪽의 수렴대로 이동하는데 지구의 전향력 때문에 풍향이 북풍에서 북동풍으로 바뀐다. 남쪽에서 북쪽으로 수렴하는 남반구에서는 북반구에서와는 반대로 남동 무역풍을 일으키게 된다. 이 남·북반구의 북동과 남동 무역풍은 열대 해상에서 서로 합류하면서 동풍 계열의 바람인 저위도 편동풍을 만든다. 저위도 편동풍의 범위는 동태평양에서부터 필리핀과 인도네시아가 있는 서쪽까지이다.
평상시의 대기와 해양의 순환.
라니냐에 대해 알아보기 전에 평소의 대기와 해양의 순환에 대해 살펴볼 필요가 있다. 이 지역의 대기 순환에서 하층은 태평양을 가로지르는 편동풍이 분다. 편동풍이 불어가는 서태평양 지역은 동태평양 지역과 비교해서 기압이 낮다. 따라서 저기압에 따른 상승기류가 형성된다.
대기 상층에서는 편서풍이 불고 있어 대기 하층의 편동풍과는 대조적인 흐름을 보인다. 동태평양 지역은 서태평양 지역과 반대로 기압이 높아서 고기압에 따른 하강기류가 형성된다. 마치 하나의 고리처럼 연결돼 순환하는데, 이를 ‘워커 순환(Walker Circulation)’이라고 한다. 상승기류가 형성되면 구름이 생기기 쉬워지고 강수확률도 그만큼 높아진다. 반면, 하강기류가 생기면 있었던 구름도 없어지고, 맑은 날씨가 된다. 그래서 저기압인 인도네시아와 적도 부근 서태평양은 강수가 많으며 고기압인 적도 부근 동태평양은 강수가 적다.
해수의 경우 동태평양 표면의 해수가 편동풍을 따라 서태평양 쪽으로 이동한다. 그래서 따뜻한 해수는 서태평양 쪽에 몰리게 돼 서태평양 쪽의 수위가 조금 높다. 한편 편동풍에 밀려간 해수의 빈자리는 바다 깊은 곳에서 상승하는 차가운 해수로 채워진다. 서태평양 쪽에서는 따뜻한 해수가 깊은 층을 이루고 있으나 동태평양쪽으로 갈수록 따뜻한 해수의 층이 얇아지고 차가운 해수의 깊이가 깊어진다.
편동풍이 강해지는 라니냐.
하지만 라니냐가 발생하면 대기 하층의 편동풍이 평년보다 강해진다. 강해진 편동풍은 워커 순환 역시 평년보다 강해지게 만들어 동태평양의 따뜻한 해수층은 평년보다 더 얇아진다. 라니냐가 매우 강한 기간에는 따뜻한 해수층이 사라지고 해수온도가 내려가는 수온약층이 등장한다. 따라서 서태평양의 따뜻한 해수의 세기와 범위가 넓어지고 동태평양이 평년보다 더 차가운 표층수온을 형성하는 상태가 된다. 라니냐가 발생하면 평년보다 영향을 미치는 범위가 수평으로 확대되는 셈이다. 라니냐가 발생하면 인도네시아, 필리핀 등의 동남아시아에는 강수량이 증가하고, 페루 등 남아메리카에는 강수량이 줄어들어 가뭄이 발생하며, 북아메리카에는 강추위가 찾아올 수 있다.
해면 기압간의 관계, 남방진동 그리고 ENSO,
해수면의 온도는 해수면 위 대기층의 온도와 관련이 있다. 엘니뇨든, 라니냐든 아무 현상도 일어나지 않았을 때 서태평양 지역은 해수면 온도가 높아 저기압이 형성되고 상승기류를 보인다. 상승기류로 상승한 공기의 일부는 상층의 편서풍 영향으로 동태평양 지역에 이르러 하강한다. 이때 두 지역은 한 쪽의 기압이 낮아지면 다른 한 쪽의 기압이 높아지는 패턴을 보인다.
예를 들면 서태평양 지역의 기압이 낮아지면 동태평양 지역의 기압이 높아지고, 서태평양 지역의 기압이 높아지면 상대적으로 동태평양 지역의 기압은 낮아지는 식이다. 마치 시소와 같은 이러한 해면 기압간의 현상을 남방진동(Southern Oscillation)이라 한다. 보통은 엘니뇨와 남방진동을 함께 일컬어 ENSO(El Nino and Southern Oscillation)라고 하는데, 남방진동과 엘니뇨 모두 대기와 해양이 밀접히 연관된 현상이기 때문이다.
라니냐에 대해서는 알아낸 부분보다 아직 연구해야 할 부분이 더 많다. 이에 대한 연구가 더욱 진척돼 기후에 미치는 영향을 정확히 파악하게 되길 기대해본다.
기후변화: 엘니뇨'와 '라니냐'는 전 세계에 어떤 영향을 미치나?
작년 10월에 심각한 홍수를 겪은 호주.
지구의 기온과 강우량은 열대 태평양의 해수면 온도가 변하는 '엘니뇨-남방진동(ENSO)' 주기의 영향을 받는다. 서로 정반대이지만 전 세계 날씨에 막대한 영향을 끼치는 '엘니뇨'와 '라니냐'에 대해 살펴본다.
무슨 일이 일어나나?
현재 전 세계는 몇 년째 라니냐 현상을 겪고 있다. 적도 지역에 저수온 현상이 나타나면서 캐나다엔 한파가, 호주엔 폭우가 찾아왔다. 동쪽의 남아메리카에서 서쪽의 아시아를 향해 태평양 위 적도를 따라 부는 바람을 '무역풍'이라고 부른다. 그런데 이 무역풍 평년보다 강해져 라니냐가 발생하면 아시아 대륙 부근 서태평양엔 해수면이 올라가고, 반대로 아메리카 대륙 근처 동태평양에선 온수층은 얕아지게 된다.
이로 인해 서태평양의 수온은 올라가고 동태평양은 차가운 해수가 강하게 용승해 수온이 낮아지게 된다. 라니냐 현상이 일어나면 아시아 근처 서태평양에 온수가 집중돼 동태평양에선 차가운 해수가 강하게 용승한다.
그렇다면 '엘니뇨'란 무엇일까?
엘니뇨는 라니냐의 반대 개념으로, 무역풍이 약해져 아메리카 대륙에선 따뜻한 해수가 지속되고 차가운 해수 용승이 약해진다. 1600년대 페루 해안가 어부들에 의해 처음 관찰된 현상이다. 크리스마스가 있는 12월경 아메리카 대륙 근처 온수층이 최고조로 두꺼워진다는 걸 알아챈 어부들은 이 현상에 대해 스페인어로 '아기 예수'를 뜻하는 '엘니뇨'라는 이름을 붙였다. 무역풍이 약해지는 엘니뇨 현상이 발생하면 따뜻한 온수가 평년보다 동쪽에 머물게 된다.
날씨에 미치는 영향은?
모든 엘니뇨나 라니냐 현상이 언제나 그런 것은 아니지만, 과학자들이 관찰한 날씨에 미치는 영향은 다음과 같다.
[기온]
엘니뇨 현상이 발생하면 지구의 온도는 약 0.2°C 상승하며, 반대로 라니냐일 때는 약 0.2°C 떨어진다. 엘니뇨에서 온해수가 더 멀리 퍼지며 지표면에 더 가까이 머무르기 때문이다. 이 때문에 공기가 고온 다습해지면서 더 많은 열이 대기로 방출되게 된다. 역대 가장 더운 해로 기록된 2016년 또한 엘니뇨가 발생했던 해였다. 그런데 2020년~2022년까지 북반구에서는 라니냐가 3년 연속 이어졌다.
이렇듯 라니냐가 3년 연속 관측됐으나, 유럽연합(EU)이 지난 10일(현지시간) 발표한 기후 모니터링 자료에 따르면 전 세계적으로 작년은 역대 5번째로 뜨거운 해였다. 이에 대해 영국 기상청의 아담 스카이프 교수는 "지난 3년간 지구 평균 기온이 기록적인 수준에 근접하게 올라가고 있는데, 장기화된 라니냐로 인한 냉각 효과가 없었다면 기온은 훨씬 더 높았을 것"이라고 설명했다.
기온이 0.2°C 올라가면 기후 변화로 인해 이미 뜨거워지고 있는 지구 온도는 약 20% 더 상승할 것이다. 또한 스카이프 교수에 따르면 영국 기상청은 라니냐 현상이 올해 말 끝날 것으로 전망한다며, 이에 따라 "지구 온도가 더 높아질 것"이라고 덧붙였다. 작년 12월 태평양의 온도 분포. 라니냐로 인한 저수온 현상을 확인할 수 있다
[강우량의 변화]
엘니뇨 현상이 발생하면 따뜻한 바닷물이 태평양 제트 기류를 따라 남쪽 및 동쪽으로 이동한다. 이에 따라 미국 남부와 멕시코 지역은 강우량이 높아지는 반면, 미국 북부 지역과 캐나다는 건조한 날씨를 보이기도 한다. 또한 아시아, 호주, 중앙아프리카, 아프리카 남부엔 가뭄이 찾아오곤 한다. 그 반대로 라니냐가 발생하면 미국 남부는 가뭄, 캐나다와 아시아는 폭우 피해를 겪는다. 일례로 작년 10월 호주는 라니냐로 인해 기록적인 폭우와 홍수를 겪었다.
지난해 12월 가뭄으로 말라붙은 아르헨티나 부에노스아이레스의 나바로 호수.
[열대 폭풍]
또한 라니냐 시기 대서양에선 높아진 해수 온도에 따라 허리케인 발생빈도가 높아져 플로리다주 등 미국 남부 지역이 긴장하는 반면 태평양에선 태풍 발생빈도가 낮아진다. 엘니뇨가 발생할 경우엔 그 반대 상황이 펼쳐진다.
발생빈도는?
엘니뇨와 라니냐는 평균적으로 2~7년마다 발생하며, 한번 발생 시 보통 9~12개월 지속된다. 반드시 번갈아 가며 발생하는 것은 아니며, 엘니뇨가 라니냐보다 더 자주 발생한다.
우리에겐 어떤 영향을 끼치나?
엘니뇨와 라니냐로 인한 극단적인 기상 현상은 전 세계 인프라, 식량, 에너지 시스템 등에 영향을 미친다. 유엔(UN) 식량농업기구에 따르면 2014~2016년 발생한 엘니뇨로 인해 캐나다와 아시아 지역엔 가뭄이 발생해 작황이 좋지 않았다. 이에 따라 6000만 명 이상이 식량 수급에 타격을 입었다.
엘니뇨가 발생하면 차가운 해수가 아메리카 해안으로 충분히 용승하지 않는데, 이러한 차가운 하층 해수엔 물고기의 식량원이 되는 영양분이 풍부하다. 그 결과 오징어나 연어 등 해양 생물종의 식량이 줄어들어 남미에선 어획량이 줄어들게 된다.
기후 변화의 영향도 있나?
지난 2021년 '기후 변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)'는 1850~1950년에 비해 1950년 이후 엘니뇨와 라니냐 현상이 더욱 강해졌다고 밝혔다. 그러면서 나이테, 산호, 퇴적물 등을 살펴본 결과 1400년대 이후 줄곧 엘니뇨와 라니냐 현상의 빈도와 강도는 늘 일정하지 않았다고 설명했다. 이에 따라 IPCC는 기후 변화가 엘니뇨 혹은 라니냐에 영향을 미쳤다고 볼만한 명확한 증거가 없다는 결론을 냈다.
엘니뇨는 내년 봄까지 지속될 것으로 보이며, 그 이후에는 영향이 약화될 것이다. 지난 몇 달 동안 연구원들은 태평양의 엘니뇨 발생 가능성을 점점 더 확신해 왔다.영국 기상청의 장기예측 책임자 아담 스카이프는 "점점 더 강해지고 있다. 몇 달 동안 예측에서 징후가 감지됐는데, 강도로 보면 올해 말이 정점일 것 같다"고 말했다.
또한, "내년 지구 기온이 기록적 상승을 보일 수 있다. 이는 엘니뇨의 강도에 달려 있다. 올해 말에 강력한 엘니뇨가 발생하면 2024년 지구 기온이 새 기록을 남길 가능성이 높다"고 덧붙였다. 자연 현상 엘니뇨는 지구에서 가장 강력한 기후 변동으로 꼽힌다.
엘니뇨 남방진동(ENSO)은 고온, 저온, 중립의 3단계로 나뉜다. 엘니뇨라고 불리는 고온 단계는 2~7년마다 발생한다. 남미 연안에서 따뜻한 해수가 표면으로 올라와 대양으로 퍼지면서 상당한 양의 열을 대기로 밀어 올린다. 세계에서 가장 더웠던 2016년을 비롯해, 기록적 고온을 기록했던 시기는 일반적으로 강력한 엘니뇨가 발생한 이듬해였다.
전 세계 기상청은 다양한 기준을 활용해 고온 단계가 찾아올 시기를 예측한다. 미국 과학자들의 정의에 따르면, 한 달 동안 해양 기온이 평상시보다 0.5℃ 이상 올라야 하고, 대기가 이 열에 반응하는 것이 확인돼야 하며, 해당 현상이 지속되고 있다는 증거가 있어야 한다. 이 조건이 5월 한 달 동안 충족됐다. 미국 국립해양대기국(NOAA)은 성명을 통해 "엘니뇨 조건이 갖춰졌다"고 밝혔다.
NOAA의 과학자 미셸 로뢰는 "현재 신호는 매우 약하다. 하지만 조건이 갖춰지기 시작했으며, 계속 심화될 것으로 생각한다"고 말했다. 또한, "지난주 (상승) 관측치가 실제로 0.8℃였으며, 더 강해진 것을 알 수 있다"고 말했다. 엘니뇨의 결과로 아시아 일부 지역에 혹서와 가뭄이 닥칠 수 있다.
엘니뇨의 결과로 아시아 일부 지역에 혹서와 가뭄이 닥칠 수 있다. 연구원들은 엘니뇨가 올해 말까지 중간 강도를 초과할 확률이 84%에 달한다고 예상한다. 또한 엘니뇨 현상이 최고조에 달할 때 온도 상승이 2℃를 초과할 확률이 약 25%이며, 이 경우 "슈퍼 엘니뇨"의 영역에 진입한다고 말한다.
엘니뇨가 시작되면 그 영향은 몇 달 뒤에 따라오겠지만, 범위는 전 세계에 달할 것이다. 연구원들은 호주와 아시아 일부 지역의 건조한 날씨와 인도의 몬순 약화를 예상한다. 미국 남부 지역은 이번 겨울에 더 습해질 가능성이 높다. 엘니뇨는 일반적으로 아프리카의 가뭄을 악화시킨다.
경험에 비추어 볼 때, 다가오는 기상 이변으로 인해 막대한 인적·경제적 비용이 발생할 것이다. 1997~1998년에 발생한 강력한 엘니뇨로 인해 5조달러(약 6481조원)가 넘는 비용이 발생했으며, 폭풍과 홍수로 인해 약 2만3000명이 사망했다. 올해의 엘니뇨는 2016년을 제치고 2024년을 세계에서 가장 더운 해로 만들 가능성이 높다.
현재 지구 기온은 1850~1900년 평균보다 약 1.1℃ 높은 수준이다. 하지만 엘니뇨 현상이 발생하면 이 수치가 최대 0.2℃까지 상승해 전 세계 기온이 경험한 적 없는 영역에 도달하고 파리 기후협약의 핵심인 상징적인 1.5℃ 상승 제한 직전까지 갈 수 있다.
앞으로 몇 년 안에 이 기준값을 일시적으로 초과할 가능성이 더 높아졌다는 것이 연구원들의 의견이다. 미셸 로뢰는 "현재의 지구 평균 기온이 5~10년 후에는 더 익숙해질 가능성이 높다. 그래서 지금이 미래로 향하는 일종의 입구가 될 수 있다"고 말했다. 또한, "기온이 새로운 영역에 도달해 일각에서 경각심을 갖는 것 같다. 엘니뇨가 이를 더 가속화하고 있다"고 덧붙였다.
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