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“한반도 혹한은 북극의 ‘나비효과’ 증폭 현상”
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“한반도 혹한은 북극의 ‘나비효과’ 증폭 현상”

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입력 : 2013-01-05 00:29:08 | 수정 : 2013-01-15 14:04:43

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극지연구소 김성중 박사, “북극은 전 지구 기후 조절 장치”
극지연구소 김성중 박사. (뉴스한국)
올 겨울 유난히 매서운 추위는 1차적으로 찬 대륙성 고기압 탓이지만 그 원인을 조금만 더 깊이 파고 들어가 보면 지구온난화로 녹아내리는 북극의 눈물 때문임을 알 수 있다.

대기 이산화탄소 등 온실가스는 북극의 변화를 유발하는 ‘외부강제력’이다. 전 지구의 기후 조절 장치와도 같은 북극은 그 어떤 지역보다 외부강제력에 민감하게 반응한다. 문제는 자연 상태에서 발생하는 이산화탄소 뿐 아니라 인간이 배출한 온실가스도 이 외부강제력에 더해져 북극을 자극하고 있다는 점이다. 그 단적인 증거는 반복적으로 나타나는 혹한과 폭염 또는 강력한 사이클론과 태풍 등 극단적인 기상 현상이다. 이는 마치 나비의 가녀린 날갯짓이 북극을 거치며 큰 폭으로 증폭되는 나비현상과 같다.

전 세계 인구의 대다수가 살고 있어 많은 양의 온실가스를 방출하는 북반구는 북극의 직접적인 영향권 안에 놓여있다. 지구온난화에 녹아내린 빙하와 해빙(海氷, 바닷물이 얼어서 생긴 얼음)으로 인한 피해가 고스란히 북반구로 전달된다. 출력의 일부가 입력으로 사용되는 이른바 되먹임 현상이 반복하는 것이다.

극지연구소 김성중 박사는 “최근 한반도와 북반구의 겨울철 한파는 지구온난화에 의한 북극 해빙 감소와 연관이 있다”고 설명한다. 김 박사는 한반도에 한파가 닥칠 때마다 언론인이 첫 번째로 찾는 ‘추위’ 전문가다. 20년째 극지를 연구하고 있는 그는 2008년 한반도를 강타한 한파의 원인을 북극의 이상 고온과 연관시키며 국내에 처음으로 ‘북극 진동’ 이론을 확산시키면서 더욱 유명해졌다. 김 박사에게 한반도 혹한의 원인과 북극의 기후 조절 역할 등에 대해 들어 보았다.

하늘에서 내려다본 북극의 대륙. (극지연구소 제공)
Q. 한반도 혹한의 원인은 무엇인가.
A. 크게 3가지 원인으로 구분할 수 있다.

▶먼저 북극 진동의 약화에 따라 북반구 중위도의 제트류(지상 1만m 높이에서 북극을 둘러싸고 시속 100~250km의 속도로 빠르게 흐르는 편서풍-편집자 주)가 약해져 북미 동부와 유럽·북동아시아를 따라 발달하는 기압골을 타고 한기가 남하하기 때문이다.

제트류가 약해지는 이유는 해빙이 녹으면서 얼음 아래에 있던 해양으로부터 많은 양의 열이 대기로 방출되고, 이로 인해 대기의 기압이 높아지면서 북극과 중의도의 기압경도력(두 지점 사이의 기압차에 의해 생기는 힘)이 약해지기 때문이다.

또한 시베리아 지역에 눈의 양이 많아지면서 발생한 대기 상층의 파동활동은 북극 대기의 기온과 기압을 증가시키는데 이 역시 제트류를 약화시키는 원인이다.

▶두 번째는 시베리아에 눈의 양이 증가해 시베리아 고기압이 증가하게 됨으로써 시계 방향의 대기 순환 증가로 찬 공기가 만주와 한반도를 따라 남하하기 때문이다. 이 경우에는 한파가 북동 아시아와 한반도에 국한할 수 있다. 시베리아 지역에 눈이 증가하는 이유는 지구온난화에 의한 북극 해빙 감소에서 찾을 수 있다. 이로 인해서 한반도 한파를 심하게 유발하는 것으로 보인다.

▶세 번째는 인도양의 이류(해양에서 대기로의 대기 순한)가 중위도의 대기 순환을 변형시키면서 한반도에 한파를 유발하는 것이다.

Q. 북·동유럽의 한파와 남유럽의 이상고온 현상이 북극의 상태 변화와 연관이 있나.
A. 북극해 중 카라·바렌츠해의 해빙이 많이 녹으면서 발생한 열이 대기로 방출돼 우랄산맥 근처에 고기압을 발달시키는데 그 고기압이 다른 데로 움직이지 않고 정체됨으로써 많은 양의 차가운 공기가 남하한다. 북·동유럽이 추운 것은 바로 이 한기의 영향을 받기 때문이다.

프랑스나 남유럽의 이상 고온 현상은 북극과 직접적인 연관이 있다기보다는 북대서양 수온이 올라가면서 저기압이 발달했기 때문이다. 저기압이 발달하면 해양의 따뜻한 공기가 내륙으로 유입한다. 저기압이 생기면 반시계방향으로 순환이 생기는데, 이 저기압의 중심이 약간 북대서양쪽에 있기 때문에 프랑스나 이탈리아·스페인 등에 해양성 기온이 전달돼 평년보다 따뜻한 것이다.

북극 빙산과 빙하. (극지연구소 제공)
Q. 북극은 지구 기후에 어떤 영향을 얼마나 미치고 있나.
A. 북극은 통상적으로 북위 66.3도 이상을 말한다. 북극은 빙하와 해빙으로 덮여 있는데 이 눈과 얼음은 태양에너지를 많이 반사시킨다는 특징과 함께 외부강제력 즉 온실가스 증가에 굉장히 민감하게 작용하는 것을 알 수 있다. 온실효과에 의해서 북극의 빙하와 해빙이 녹기 시작하면 태양의 알베도(반사한 태양빛의 비율)가 줄어들면서 더 많은 태양 에너지를 흡수하게 되고, 이로 인해서 또다시 해빙이 자꾸 감소한다. 양의 되먹임 현상이 발생하는 것이다.

또한 북극은 나비효과처럼 외부강제력을 더욱 증폭시키는 매개 역할을 한다. 약간의 외부강제력이라도 북극에 큰 변화를 주게 되고 이로 인해 또다시 중위도나 다른 지역에 기후 변화가 발생한다.

북극의 대륙 빙하는 약 3백만 년 전부터 생성되기 시작하였고, 해빙은 약 1억 년 전 의 중세 온난기 겨울에 부분적으로 존재했던 기록이 있다. 이 시기 북극과 아북극지역(북극권 부근의 지역)의 기온은 현재보다 연평균 온도가 약 20도 정도 높았던 것으로 나타난다.

대기이산화탄소 농도 감소에 따라서 약 3백만 년 전에 그린란드에 눈이 쌓여 빙하가 자라기 시작하면서 북반구의 온도는 감소하기 시작했다. 간빙기와 빙하기의 주기적인 기후변동을 반복하다가 약 2만 년 전에는 북반구의 빙하가 최대로 자라면서 마지막 최대 빙하기의 기후를 보였다. 마지막 최대 빙하기 동안 북극 주변의 기온이 현재보다 연평균 30도 이상 낮았던 적도 있었다.

이를 통해서 북극 빙하와 해빙의 존재 유무에 따라 연평균 온도가 크게 좌지우지된다는 것을 알 수 있다. 이처럼 북극의 빙하와 해빙은 외부강제력변화에 민감하게 반응하면서 전 지구 기후를 조절하는데 중요한 역할을 해오고 있다.

또한 북극 해빙이 녹음으로 인해서 단순히 온도만 변하는 것이 아니라 강수의 패턴이 변할 수도 있다. 해빙이 녹음으로써 드러난 해양에서 많은 양의 수분이 대기로 전달되면 인근 아북극 지역의 강수가 눈으로 바뀌면서 평년보다 많은 눈이 내린다.

Q. 북극이 지구온난화의 영향을 받아 녹으면 기후 조절 기능에도 심각한 영향을 끼치나.
A. 북극은 알베도가 높은 해빙과 눈이 쌓여 형성된 육상빙하 두 가지로 구성되어 있어서 알베도가 낮은 해양에 비해 외부 강제력 변화에 민감하게 반응한다. 다시 말해 온실효과에 대한 반응이 크고 급격하게 나타나기 때문에 전 지구 기후가 급변하지 않도록 막기 위해서는 북극 해빙과 빙하가 급격하게 감소하는 것을 막아야 한다.

또한 장기적으로 보면 북극의 빙하가 녹게 되면 해양의 열염분순환을 둔화시킬 수 있다.(열염분순환이란 해수의 수온과 염분의 차이에서 오는 밀도차에 의해 발생하는 해양의 순환을 말한다. 태양에너지로 인해 뜨거워진 적도 부근의 바닷물이 북극이나 남극으로 가서 열을 전달하면서 해양 심층수가 되어 지구 전체 해양을 순환하는 것이다.-편집자 주) 열염분순환이 전 지구를 순환하면서 북대서양으로 돌아가는데 이것이 둔화돼 에너지 전달이 끊어질 경우 영화 ‘투모로우’처럼 북미 동쪽이나 스칸디나비아 반도를 국지적으로 냉각시킬 수 있다.

Q. 북극 고유의 특성을 유지하는 것은 지구의 기후를 정상적으로 유지하기 위해 필수적인 것인가.
A. 북극은 아북극지역을 포함해서 전 지구의 기후를 조절하기 때문에 북극 고유의 성격을 유지하는 것이 중요하다. 만약 변하더라도 서서히 변해야 에너지와 수분이 균형을 이룰 수 있다. 에너지나 수분 불균형이 일어나면 저위도에서 사이클론과 태풍의 강도가 강해지고 눈도 많아진다. 여름에는 폭염과 가뭄이 발생한다. 계절별로 나타나는 극단적인 기상현상은 북극의 변화와 무관하지 않다. 그런 만큼 급격한 변화는 바람직하지 않다. 북극의 눈과 얼음은 쉽게 녹기 때문에 더욱 조심해야 한다.

북극 해빙 위를 지나가는 북극곰. (극지연구소 제공)
Q. 지구온난화가 계속될 경우 북극은 어떻게 변할 것으로 보나.
A. 여름철 북극 해빙의 감소율은 수치모델에서 예측한 것보다 더 빠르다. 일부 학자는 2040년 이내에 여름철 북극 해빙이 모두 감소할 것이라고 전망하고 있다.

전 지구 기온을 일정 온도 이하로 낮추는데 중요한 역할을 해왔던 해빙이 계절적으로 모두 사라지게 되면 여름에는 폭염을 가져올 수 있고, 가을에는 대기에 많은 열과 수분을 공급시켜 이듬해 겨울에 국지적인 한파를 유발한다. 반면 일부 지역에서는 이상 고온을 유발할 수도 있다.

어느 때보다 지구온난화에 관심을 갖고 북극의 해빙이 녹지 않도록 각고의 노력을 기울여야 할 때다.


이슬 기자

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