행성파(Planetary Wave) 혼잡으로 극심한 기상 현상 증가
- 지구환경 / 문광주 기자 / 2025-06-19 10:08:45
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지난 70년 동안 지구 "풍속 고속도로" 차단 현상이 세 배 증가
기후 변화로 인해 폭염, 가뭄, 심지어 폭우와 같은 극심한 기상 현상이 전 세계적으로 증가하고 있으며, 이는 기상 데이터를 통해 확인되었다. 지구 온난화와 기상 패턴 변화도 영향을 미치는 것으로 분명하다. 그러나 기후 연구자들은 또 다른 효과, 즉 지구 기류 정체 현상도 의심하고 있다. 제트 기류를 포함한 이러한 풍속 고속도로는 일반적으로 저기압과 고기압이 지구 상공을 통과하게 한다.
하지만 이 대기 "컨베이어 벨트"는 계속해서 정지한다. 북쪽과 남쪽으로 번갈아 움직이는 파동 대신, 지구 풍대(風帶)는 정상파처럼 몇 주 또는 몇 달 동안 한 자리에 머물러 있다. 결과적으로 영향을 받은 지역은 비정상적으로 오랫동안 비정상적으로 덥거나, 습하거나, 건조한 상태를 유지한다. 지금까지 기후 변화가 이러한 현상에 어떤 역할을 하는지, 그리고 그 이면에 어떤 메커니즘이 있는지에 대한 논쟁이 있었다.
1950년 이후 빈도가 세 배로 증가
이제 새로운 연구 결과가 나왔다. 펜실베이니아 대학교의 쉐커 리(Xueke Li)와 마이클 만(Michael Mann)이 이끄는 연구팀은 새로운 분석 방법을 사용해 1950년부터 현재까지의 전 세계 기상 데이터를 분석했다. 먼저, 그들은 소위 준공명 증폭 현상(QRA)이 어떻게 발생하는지 조사했다. 이 현상에서 공명 효과는 행성 기류를 차단한다. 결과적으로 이러한 풍대는 거의 정지된 불룩한 파동을 형성한다.
분석 결과, "지난 70여 년 동안 이러한 현상은 연 1회에서 연 3회로 세 배나 증가했다"고 연구진은 보고했다. 행성파(wave) 차단은 1980년대 이후 특히 급격히 증가했다. 만과 그의 동료들에 따르면, 이는 같은 기간 여름철 극한 더위의 증가와 잘 일치한다.
새로운 데이터는 또한 극한 기상 현상 증가가 파동의 움직임 증가 때문인지, 아니면 대기파의 장기간 정체 때문인지에 대한 단서를 제공한다. 따라서 기류의 진자 운동은 크게 증가하지 않았다. 오히려 연구진이 발견했듯이 기류의 움직임이 더 자주 정체되고 있다.
따뜻한 북극과 육지-바다의 대비가 원인
왜 그럴까요? 이 분석은 파동 차단의 원인에 대한 새로운 통찰력을 제공한다. 따라서 이러한 대기 차단의 원동력은 두 가지 요인이다. 첫 번째는 북극의 불균형적으로 강한 온난화다. 이는 추운 극지방과 따뜻한 열대지방 간의 대비를 약화시켜 지구 풍대의 주요 원동력을 약화시킨다. 동시에, 특정 위도에서 약화된 기온 경사도는 행성파를 가두는 좁은 해류 패턴을 생성한다고 연구팀은 설명했다.
두 번째 요인은 육지와 바다 사이의 온도 차이가 커지는 것이다. 이러한 차이는 대기에 국지적인 해류 패턴을 생성하여 행성파의 움직임을 방해할 수 있다. 이는 2023년 연구에서 확인되었는데, 이 연구에서는 북대서양이 크게 냉각될 때 유럽이 항상 특히 더워진다는 것을 발견했다.
기후 예측에서 과소평가된 영향
더 정확한 메커니즘에 대한 연구가 아직 필요하지만, 대기파의 막힘 현상이 증가하는 추세는 인위적인 기후 변화 때문이라는 것은 분명하다. 만과 그의 동료들은 "두 가지 영향 모두 인간이 유발한 기후 변화와 관련이 있다"고 강조했다. 동시에, 그들의 결과는 기후 변화의 이러한 결과가 지금까지 지구 기후 모델에 의해 부분적으로만 포착되었음을 시사한다.
연구진은 "따라서 모델이 이러한 현상의 미래 증가를 과소평가했을 가능성이 높다"고 설명했다. "따라서 온난화가 진행됨에 따라 극심한 여름철 폭염의 위험이 예상보다 커질 수 있다."
참고: Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; doi: 10.1073/pnas.2504482122)
출처: Proceedings of the National Academy of Sciences
지난 70년 동안 지구 "풍속 고속도로" 차단 현상이 세 배 증가
행성파(Planetary Wave) 혼잡으로 인한 극심한 기상 현상 증가
지난 70년 동안 지구 "풍속 고속도로" 차단 현상이 세 배 증가
기후 변화 효과 확인:
하늘의 보이지 않는 교통 체증으로 폭염과 기타 극한 기상 현상이 심화됐다. 기후 연구자들이 최근 발견한 바와 같이, 이러한 지구적 파동 현상이 차단된 것은 지난 70년 동안 세 배 더 빈번해졌다. 기후 공명 효과는 지구를 가로지르는 대기 흐름을 차단한다. 이것은 날씨에 영향을 준다. 이러한 공명 효과는 주로 북극의 온난화 심화와 육지와 바다의 차이로 인해 발생한다.
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| ▲ 제트기류와 같은 지구 전체에 걸친 기류는 우리의 날씨를 형성한다. 또한 더위, 가뭄, 폭우와 같은 극한의 날씨에도 영향을 미친다. © NASA/SVS |
기후 변화로 인해 폭염, 가뭄, 심지어 폭우와 같은 극심한 기상 현상이 전 세계적으로 증가하고 있으며, 이는 기상 데이터를 통해 확인되었다. 지구 온난화와 기상 패턴 변화도 영향을 미치는 것으로 분명하다. 그러나 기후 연구자들은 또 다른 효과, 즉 지구 기류 정체 현상도 의심하고 있다. 제트 기류를 포함한 이러한 풍속 고속도로는 일반적으로 저기압과 고기압이 지구 상공을 통과하게 한다.
하지만 이 대기 "컨베이어 벨트"는 계속해서 정지한다. 북쪽과 남쪽으로 번갈아 움직이는 파동 대신, 지구 풍대(風帶)는 정상파처럼 몇 주 또는 몇 달 동안 한 자리에 머물러 있다. 결과적으로 영향을 받은 지역은 비정상적으로 오랫동안 비정상적으로 덥거나, 습하거나, 건조한 상태를 유지한다. 지금까지 기후 변화가 이러한 현상에 어떤 역할을 하는지, 그리고 그 이면에 어떤 메커니즘이 있는지에 대한 논쟁이 있었다.
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| ▲ 제트기류의 이러한 정상파는 2023년 8월 말 그린란드와 북미 일부 지역에 극심한 더위를 가져왔다. © PNAS/ Ventusky.com |
1950년 이후 빈도가 세 배로 증가
이제 새로운 연구 결과가 나왔다. 펜실베이니아 대학교의 쉐커 리(Xueke Li)와 마이클 만(Michael Mann)이 이끄는 연구팀은 새로운 분석 방법을 사용해 1950년부터 현재까지의 전 세계 기상 데이터를 분석했다. 먼저, 그들은 소위 준공명 증폭 현상(QRA)이 어떻게 발생하는지 조사했다. 이 현상에서 공명 효과는 행성 기류를 차단한다. 결과적으로 이러한 풍대는 거의 정지된 불룩한 파동을 형성한다.
분석 결과, "지난 70여 년 동안 이러한 현상은 연 1회에서 연 3회로 세 배나 증가했다"고 연구진은 보고했다. 행성파(wave) 차단은 1980년대 이후 특히 급격히 증가했다. 만과 그의 동료들에 따르면, 이는 같은 기간 여름철 극한 더위의 증가와 잘 일치한다.
새로운 데이터는 또한 극한 기상 현상 증가가 파동의 움직임 증가 때문인지, 아니면 대기파의 장기간 정체 때문인지에 대한 단서를 제공한다. 따라서 기류의 진자 운동은 크게 증가하지 않았다. 오히려 연구진이 발견했듯이 기류의 움직임이 더 자주 정체되고 있다.
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| ▲ 1950년부터 2024년까지 북반구 여름 QRA 발생 횟수의 시계열이다. ERA5 재분석 데이터를 기반으로 한 연간 QRA 횟수(단위 없음)는 파란색 선으로 표시되어 있으며, 세 가지 관측 표면 온도 시리즈(GISTEMP, HadCRUT4, Cowtan and Way 데이터 세트)를 사용하여 QRA 유리 조건과 관련된 비정상적인 경도 온도 "지문"인 QRA 지문 시리즈(단위 없음)는 각각 녹색, 주황색, 빨간색 선으로 표시되어 있다. QRA 지문 시리즈(1950년부터 2016년까지 사용 가능)는 연간 QRA 횟수 시리즈와 차원적으로 일치하도록 중앙에 배치하고 크기를 조정하여(재료 및 방법의 식 6 참조) 두 시리즈를 직접 비교할 수 있도록 했다. 겹치는 기간 동안 각 시리즈의 선형 추세는 굵은 점선으로 표시되어 있으며, 해당 기울기는 범례 내 괄호 안에 표시되어 있다. 2024년까지 전체 QRA 발생 횟수 시리즈에 대한 선형 추세도 표시된다(얇은 점선). 이러한 추세는 양측 스튜던트 t 검정 또는 비모수적 Mann-Kendall 검정(39)을 사용하여 P = 0.01 수준에서 통계적으로 유의미했으며, 기울기는 통계적으로 구별할 수 없었다. 회색 수직 점선은 해양 니뇨 지수(ONI)(재료 및 방법)를 기반으로 엘니뇨가 성숙되는 해를 나타냅니다. 강함에서 매우 강함까지의 사건은 큰 삼각형으로, 약함에서 보통까지의 사건은 작은 삼각형으로 표시했다. (출처:Increased frequency of planetary wave resonance events over the past half-century / June 16, 2025 / PNAS) |
따뜻한 북극과 육지-바다의 대비가 원인
왜 그럴까요? 이 분석은 파동 차단의 원인에 대한 새로운 통찰력을 제공한다. 따라서 이러한 대기 차단의 원동력은 두 가지 요인이다. 첫 번째는 북극의 불균형적으로 강한 온난화다. 이는 추운 극지방과 따뜻한 열대지방 간의 대비를 약화시켜 지구 풍대의 주요 원동력을 약화시킨다. 동시에, 특정 위도에서 약화된 기온 경사도는 행성파를 가두는 좁은 해류 패턴을 생성한다고 연구팀은 설명했다.
두 번째 요인은 육지와 바다 사이의 온도 차이가 커지는 것이다. 이러한 차이는 대기에 국지적인 해류 패턴을 생성하여 행성파의 움직임을 방해할 수 있다. 이는 2023년 연구에서 확인되었는데, 이 연구에서는 북대서양이 크게 냉각될 때 유럽이 항상 특히 더워진다는 것을 발견했다.
기후 예측에서 과소평가된 영향
더 정확한 메커니즘에 대한 연구가 아직 필요하지만, 대기파의 막힘 현상이 증가하는 추세는 인위적인 기후 변화 때문이라는 것은 분명하다. 만과 그의 동료들은 "두 가지 영향 모두 인간이 유발한 기후 변화와 관련이 있다"고 강조했다. 동시에, 그들의 결과는 기후 변화의 이러한 결과가 지금까지 지구 기후 모델에 의해 부분적으로만 포착되었음을 시사한다.
연구진은 "따라서 모델이 이러한 현상의 미래 증가를 과소평가했을 가능성이 높다"고 설명했다. "따라서 온난화가 진행됨에 따라 극심한 여름철 폭염의 위험이 예상보다 커질 수 있다."
참고: Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; doi: 10.1073/pnas.2504482122)
출처: Proceedings of the National Academy of Sciences
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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