기상이변이 발생하는 원인은?

얼마 전 기상청이 발간한 ‘이상 기후보고서’에서는 최근 한반도 기상이변의 원인은 ‘북극진동과 대서양의 해류순환 완만, 그리고 엘니뇨와 라니냐’의 세 가지를 꼽고 있다.

지금까지 이상 기후의 주된 원인은 해수면의 온도 상승과 저하로 일어나는 엘니뇨와 라니냐이라고 여겼으나 이보다도 ‘북극진동’ 때문에 기상이변이 일어나고 있다고 한다.

북극진동이란 “지금까지 제트기류는 북극의 찬공기를 가두는 역할을 하여 왔으나 북극 지역의 기온이 상승하면서 이게 약해지자 북극에 머물던 차가운 공기는 북극에서 해소되지 않고 머물러 있다가 다른 지역으로 내려와 혹한이라는 기상이변을 일으키고 있다”는 분석이다.

북극지역의 얼음이 녹아내리고 더워지면서 지구온난화는 더욱 가속화되고 있는데 이런 제트기류가 찬 공기를 방어하지 않고 뱀처럼 요동치는 제트기류로 변하면서 폭염, 한파, 홍수, 가뭄 등의 극한 기상이변이 일어나는 요인이 되고 있다는 것이다.

미국 국립해양대기청(NOAA) 연구소 빈센트 사바 박사는 “따뜻한 물을 북쪽으로 품어올리고 차가운 물을 남쪽으로 내려보내는 열 수송시스템인 대서양의 해류교류 현상이 지난 1000년 이래 가장 약화된 것으로 나타났다”고 밝히고 있다. 즉 해류 흐름이 느려지면서 북쪽으로 전달되는 열이 적어지면 북대서양이 광범위하게 냉각되게 된다.

이에 따라 대서양은 지구온난화 추세에서 유일하게 차가워지는 대양이 되고 있으며 이와 동시에 온난한 걸프 스트림은 북쪽으로 이동해 해안과 좀 더 근접하게 되고 미국 대서양 해안 북쪽 절반의 물을 따뜻하게 만들어지고 있다는 것이다.

이는 지구온난화로 인해 북극 바다 얼음과 그린란드 빙상이 녹아 북대서양 해수를 희석 시킴으로써 염분이 줄어들게 되었기 때문이란다. 즉 염분이 적은 물은 밀도가 낮고 덜 무거워서 바다 속 깊이 가라앉기가 어려워지면서 대서양의 해류교류가 약화된 것으로 밝히고 있다. 결국 북극의 해빙으로 바닷물의 염도가 낮아져 대서양의 해류교류가 장애를 받고있어 기상이변을 일으키는 원인이 되고 있다는 것이다.

엘니뇨 현상이란 적도 부근 동태평양의 바닷물 온도가 평소보다 상승하는 현상을 말한다. 평상시에는 동에서 서쪽으로 부는 무역풍 탓에 바닷물이 서쪽으로 밀려 인도네시아 쪽 바닷물의 높이가 남미 쪽보다 0.5m가량 높다. 하지만 알 수 없는 이유로 무역풍이 약해질 때가 있는데 이런 때는 인도네시아 쪽에 쌓였던 바닷물이 동쪽으로 밀려 내려간다.

남미 페루 부근에서는 차가운 바닷물이 솟아오르는 용승(湧昇·upwelling) 현상도 주춤해지면서 동태평양 수온이 올라가는 엘니뇨 현상이 발생하게 된다.

이런 엘니뇨 현상이 발생하면 가뭄, 폭염, 산불 등으로 연결되면서 농산물 흉작, 어획량 감소, 홍수로 인한 가옥 및 도로 유실 등의 경제적 손실이라는 재앙이 발생한다. 그리고 희귀생물의 멸종위기, 생태계의 변화, 전염병의 발생 등 기상재앙이 발생하여 지구생태계는 큰 위기에 직면하게 된다.

라니냐 현상은 엘리뇨의 반대 현상으로 스페인어로 ‘여자아이’를 뜻한다. 적도 무역풍이 평년보다 강해지면 서태평양의 해수면과 수온이 평년보다 상승하고, 찬 해수의 용승 현상 때문에 적도 동태평양에서 저수온 현상이 나타나, 바닷물이 평년 수온보다 0.5℃ 내려가는 경우를 의미한다.

이런 라니냐 현상은 해수의 순환이 엘니뇨 현상과 반대로 나타나므로 라니냐가 발생하면 엘니뇨 때 가뭄이 드는 동남아, 호주 북부 등에선 홍수가 발생하게 된다. 그리고 이와는 반대로 홍수가 나타내던 일본과 미국 남부, 남미 대륙에는 비가 적게 내린다, 또한 알래스카와 캐나다 서부에는 엘니뇨 때와 반대로 저온 현상이 미국 남동부는 고온 현상을 불러들이게 된다.

라니냐 현상이 우리나라에 미치는 영향은 아직 구체적이지 않지만, 대체로 가을에는 가뭄이 심하고 겨울에는 강한 추위가 있을 가능성이 높다고 전문가들의 분석이다.

보통 동태평양 적도 부근의 수온이 평년보다 섭씨 0.4도 이상 높아지는 엘리뇨 현상이 나타난다. 그런데 2017년 겨울의 경우, 동태평양 적도 부근 수온이 무려 2.5도 이상 상승하는 소위 ‘슈퍼 엘니뇨’가 발생했다.

이는 2018년 극심한 가뭄, 폭염, 산불이라는 기상이변이 발생시키는 원인이 되었으며 이의 반대지역에는 극심한 집중호우, 태풍과 같은 기상이변을 일으켜 2018년에는 전 세계가 크나큰 기상이변으로 많은 기상재앙이 발생되었던 것이다.

보통 기온이 1℃ 상승하면 수증기양이 무려 7%나 늘어난다. 그런데 슈퍼 엘리뇨와 같이 2.5℃나 상승하게 되면 수증기 양은 더 많이 발생하게 된다. 수증기 양이 많아지면 결국 태풍과 집중호우의 원인이 되고 반대지역에서는 가뭄, 폭염, 산불이 발생하는 크나큰 기상이변이 발생되어 세계 각국들은 많은 기상재앙으로 시달리게 되는 것이다.

최근 미국 한파의 주요 원인으로 ‘폴라보텍스’을 지목하고 있다. 폴라보텍스란 북극지방을 도는 영하 50~60℃의 한랭 기류를 말한다. 이 차가운 공기덩어리는 평소에는 제트기류에 휩싸여 극지방에 갇혀 있었다. 그렇지만 지구온난화가 지속 되면서 제트기류가 약해져 그 사이로 한파를 전 세계에 확산시키게 되었다고 한다.

제트기류란 적도 지역의 더운 공기덩어리와 북극지역의 차거운 공기덩어리 경계에서 생겨나는 기류를 말한다. 즉 두 공기덩어리 온도차가 크면 클수록 기압 차이도 커져 강한 제트기류가 발생한다.

하지만 최근 북극 지역의 기온이 상승하면서 이 제트기류가 약해지고 저기압으로 변하여 적도의 더운 공기가 유입되면서 그 북극의 찬 공기는 위로 치솟게 된다. 결국 북극 지방의 찬공기가 아래 지역으로 풀려나와 확산되면서 한파라는 기상이변이 일어나고 있다. 그래서 지구상에는 언제, 어느 곳에서든지 혹한이 몰아칠지 모르는 기상이변이 자주 일어나고 있다는 것이다.

2017년, 겨울 한반도에는 모스크바보다도 더 추웠다. 이에 미국 펜실베니아 주립대, 마이클 만 대기과학 교수가 쓴 ‘누가 왜 기후변화를 부정하는가?’ (도서출판 미래인, 2017)에서는 이에 대한 해답을 설명하고 있다. 즉 “이산화탄소 배출량이 계속 증가하면서 지구표면은 기온이 상승하고 북극의 빙하가 녹아 해수면이 높아져 홍수와 쓰나미가 발생한다. 겨울에는 북극의 빙하가 녹아 약해지는 제트기류의 변화로 겨울철 이상 한파가 발생하고 있다”고 설명하고 있다.

북극이 뜨거워지면서 더 많은 빙하가 녹기 시작해 엄청난 양의 열과 수증기를 발생시켜 다시 지구를 더욱 뜨겁게 만들고 있다는 것이다.

여기에 연쇄적으로 제트기류에 갇혀 있던 폴라보텍스(차거운 공기집단)는 뜨거운 열과 기온에 의해 약해진 제트기류와 함께 북미와 아시아 지역으로 이동하면서 세계 각지에 혹한을 몰고 오고 있다. 이런 악순환이 앞으로도 계속 될 것이라고 전망하고 있다.

이에 영국 기상학자 왜드햄스는 “지구 온난화의 영향을 계산할 때 우리는 이산화탄소 배출문제만 고려한다. 그렇지만 극지방의 얼음과 눈이 사라지는데 이를 감안 하여 계산해야 정확하다. 얼음은 햇빛의 80, 90%를 반사하지만, 하얀 얼음이 사라진 북극에는 짙은 바닷물은 햇빛의 10%만 반사하게 된다. 그래서 지구온난화 효과를 70% 높여 해수면 상승도 빠르게 하고 있다”고 밝히고 있다.