아열대 온실기체가 열대 해수면 온도·일사량 증가

[이데일리 강민구 기자] 열대 지역 온도가 지구 평균에 비해 빠르게 상승하는 원리가 밝혀졌다.

기초과학연구원은 악셀 팀머만 기후물리 연구단장 연구진이 아열대에서 발생한 온실기체가 열대 지역 온도 상승을 부채질하는 효과가 있음을 규명했다고 14일 밝혔다.

아열대와 열대 사이의 해들리 순환.<자료=기초과학연구원>

대기 중에 배출된 온실기체 때문에 지구 평균 온도가 증가한다. 하지만 지역별 상승 정도에는 차이가 있다. 지난 50년간 지구 평균 해수면 온도가 0.55도 상승할 동안 동태평양을 제외한 열대지역 온도는 0.71도 상승했다.

그러나 열대 지역이 지구 나머지 부분과 다른 온도 상승을 보이는 이유는 알려지지 않았다. 열대 해수면 온도 상승은 엘니뇨현상을 촉진하고, 날씨와 강우를 불안정하게 만들어 기후 과학자들이 관심을 가졌다.

열대 지역은 해들리(hadley) 순환이라는 대규모 대기 순환을 통해 아열대 지역과 영향을 주고받는다. 열대 지역의 고온다습한 공기가 수렴·상승해 남북으로 이동하다 에너지를 잃고 아열대에 하강하면서 상층부의 차가운 공기를 지표면으로 나른다. 이후 무역풍이 차가운 아열대 공기를 다시 열대 지역으로 수송한다. 이 과정에서 열대 바다 깊은 곳에 있던 차가운 해수를 위로 끌어 올리는 용승이 일어난다.

연구진은 열대 온도 상승 원인을 밝히기 위해 열대와 아열대에서 발생한 온실기체가 온도상승에 기여하는 정도를 분리해 접근했다. 기후모형으로 열대·아열대에 이산화탄소 농도 증가가 발생했을 경우를 각각 실험하고, 대기와 해양순환 과정을 분석했다.

기후모형 실험결과 아열대 지역 이산화탄소는 같은 양의 열대 지역 이산화탄소보다 열대 해수면 온도를 40% 더 상승시키는 것으로 나타났다. 연구진은 아열대 지역이 온실기체 증가로 연구진은 온도가 상승하면, 적도·아열대 간 온도 차가 감소해 해들리 순환이 약화되는 것을 관찰했다.

이에 무역풍과 용승 현상이 줄어 열대 해수면 온도가 증가했다. 동시에 무역풍이 열대 지역으로 수송하던 수증기량도 감소해 열대 지역 구름양이 줄어들고 도달하는 일사량이 증가했다. 이러한 과정으로 열대 지역 온도가 상승했다.

말테 스터커 하와이대 조교수(前 IBS 연구위원)는 “기존 모형들은 지구에 동일한 농도의 이산화탄소를 가정했다”며 “서로 다른 지역들을 구분해 지구온난화가 어떤 식으로 상호작용하는지 이해했다”고 말했다.

악셀 팀머만 단장은 “아열대 지역인 중·남부 아시아, 미국 남부 등의 온실기체 감소가 열대 지역에 영향을 미칠 수 있다는 것을 시사한다”며 “온실기체 외에 대기 질이 미치는 영향을 추가로 연구해 이같은 상관관계를 밝힐 계획”이라고 강조했다.

연구는 기후변화 관련 국제학술지 ‘네이처 클라이밋 체인지(Nature Climate Change)’에 14일 새벽 1시에 게재됐다.