온난화, 강력 태풍 50% 증가시켜

조회수 2021. 03. 12. 19:21 수정
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by 이웃집과학자

기초과학연구원(IBS) 기후물리 연구단 악셀 팀머만 단장(부산대 석학교수) 연구팀은 대기 중 이산화탄소 농도가 2배 증가하면 3등급 이상의 강한 태풍이 50% 가량 증가하고, 약한 태풍의 발생은 감소할 것이라고 예측했습니다. 

출처: AdobeStock
올해 태풍 왜 이렇게 많이 오는 거임?

이는 연구진이 IBS의 슈퍼컴퓨터 알레프(Aleph)를 이용해 대기 중 이산화탄소 농도 증가에 따른 기후 변화를 시뮬레이션 하여 열대저기압 변화를 분석한 결과입니다. 이 연구 결과는 'Science Advances'에 게재됐습니다.


  • 알레프(Aleph)

알레프는 지난 2019년 4월 가동을 시작한 IBS의 슈퍼컴퓨터(데스크탑 컴퓨터 약 1,560대 성능)입니다.

  • 열대저기압(Tropical cyclone)

주로 수온 26 °C이상의 해양지역에서 발생하는 저기압으로 강한 비바람을 동반하며 발생 지역에 따라 태풍, 허리케인, 사이클론 등으로 불립니다.


지구온난화, 열대저기압에 어떤 영향 미치나

태풍과 허리케인을 포함한 열대저기압은 지구상에서 가장 치명적이고 경제적으로도 피해가 큰 기상재해입니다. 매년 수백만 명의 사람들이 피해를 입지만, 지구 온난화가 열대저기압의 발생 및 세기에 어떤 영향을 미치는지에 대해서는 명확하게 밝혀지지 않았습니다.


출처: IBS
IBS의 슈퍼컴퓨터 알레프(Aleph).

지난 20여년 간 진행된 기후모형 시뮬레이션 연구는 주로 격자 간격이 큰(약 100km 이상) 저해상도 기후모형을 이용해 왔기 때문에 열대저기압과 같은 작은 규모의 대기와 해양 간 상호작용이 상세히 시뮬레이션 되지 않아서 불확실성이 크다는 한계가 있었습니다.


  • 저해상도 기후모형

지구를 3차원적으로 격자화해 물리‧역학 방정식을 이용해 각 격자점에서의 기후 변동을 예측하는 도구입니다. 격자간격이 조밀할수록 시뮬레이션 정확도가 향상되고 작은 규모의 기상 및 기후 현상까지 상세히 시뮬레이션 할 수 있습니다.


연구진은 대기와 해양을 각각 25km와 10km의 격자 크기로 나눈 초고해상도 기후모형을 이용해 태풍·강수 등 규모가 작은 여러 기상 및 기후 과정을 상세하게 시뮬레이션 했습니다. 이는 지금까지 전 세계에서 수행된 미래 기후 변화 시뮬레이션 연구 중 격자 간격이 가장 조밀한 결과로 생성된 데이터는 1TB하드디스크 2000개에 달하는 용량입니다.


연구진은 대기 중 이산화탄소가 2배 증가하면 적도 및 아열대 지역에서의 대기 상층이 하층보다 더욱 빠르게 가열되어 기존에 있던 대규모 상승 기류(해들리 순환)를 약화시키고, 이로 인해 열대저기압의 발생 빈도가 감소한다고 밝혔습니다.


  • 해들리 순환(Hadley circulation)

적도지역의 과잉된 열로 인해 하층의 대기가 상승하고, 대기 상층에서 극쪽으로 이동하면서 열을 잃어버린 후, 아열대 지역 (북위 또는 남위 30도 부근)에서 하강해 다시 적도쪽으로 이동하는 대규모 대기순환을 말합니다. 온실 효과가 강화되면 대기상층 온도가 대기하층 온도보다 빠르게 상승하여 상하층 온도 차이가 약화되기 때문에 해들리 순환이 약화될 것으로 예상됩니다.


반면 대기 중 수증기와 에너지는 계속 증가하기 때문에 태풍이 한 번 발생하면 3등급 이상의 강한 태풍으로 발달할 가능성이 약 50% 높아진다고 분석했습니다. 

출처: IBS
열대저기압에 동반된 강한 바람에 의해 발생하는 해수 냉각효과.

한편, 이산화탄소가 현재보다 4배 증가하면 강력한 열대저기압의 발생 빈도가 이산화탄소 농도를 2배 증가시킨 시뮬레이션에 비해 더 증가하지는 않았습니다. 하지만 각 열대저기압에 의한 강수량은 계속 증가하여 현재 기후 대비 약 35% 증가했습니다.


출처: IBS
현재 기후에서의 인도-태평양 지역 태풍 발생 및 경로(위)와 이산화탄소 농도 2배 증가에 따른 태풍 발생 밀도 변화(아래).

이번 연구는 지금까지 수행된 다른 기후모형보다 향상된 공간 해상도로 이산화탄소 증가에 따른 기후 변화를 시뮬레이션하여, 높은 신뢰도로 열대저기압 변화를 분석했다는 평가를 받았습니다.


공동 교신저자인 이순선 연구위원은 "시뮬레이션된 미래 열대저기압 변화가 최근 30년 간 기후 관측 자료에서 발견된 추세와 상당히 유사하다"며 "지구 온난화가 이미 현재 기후를 변화시키기 시작했다는 것을 의미한다"고 밝혔습니다.


악셀 팀머만 단장은 "지구 온난화가 열대저기압에 영향을 미치는 메커니즘에는 더욱 복잡한 과정이 얽혀있어 앞으로도 추가 연구가 필요하다"면서도 "이번 연구는 미래 열대저기압 상륙에 의한 해안 지대의 극한 홍수 위험이 높아짐을 보여준다"라고 말했습니다.

##참고자료##

  • "Reduced tropical cyclone densities and ocean effects due anthropogenic greenhouse warming", Science Advances(2020)


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