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- 기후변화가 북태평양 해양 지역을 열파(heat wave)의 온상으로 만든다.
- 극심한 폭염은 다른 지역보다 4.5배 더 자주 발생
- 폭염 발생 빈도의 99% 책임은 온실가스로 인한 기후변화
- 생물다양성에 엄청난 위험 초래 가능성 매우 높다.

태평양에서 발견된 거대한 열 웅덩이
기후 변화는 북태평양의 해양 지역을 해양 열파의 온상으로 만든다.

최상급 온수 수영장:
연구원들이 북태평양에서 해양 열파의 온상이 된 3백만 평방킬로미터(㎢)의 바다 지역을 발견했다. 이 지역의 바다는 평균보다 더 따뜻해졌고, 극심한 폭염은 다른 지역보다 4.5배 더 자주 발생하고, 3배 더 강하고, 9배 더 오래 지속된다. 연구팀은 이 중 99%가 인위적 기후 변화 때문이라고 결론지었다. 

▲ 북동 태평양에서는 해양 열파가 크게 증가했을 뿐만 아니라(흰색 테두리는 최근 열파의 범위를 나타냄) 이제 그곳의 물도 평소보다 영구적으로 따뜻하다. © UHH/CLICCS/ A. Barkhordarian

해양은 기후 시스템의 중요한 완충 장치이지만, 기후 변화는 이제 바다에서도 스스로 느끼고 있다. 해수 온도는 거의 매년 새로운 기록 값에 도달하고 해양 열파는 빈도와 기간이 급격히 증가하고 있다. 이러한 열을 내보내는 지대는 특히 북동태평양에서 두드러지며, 최근 몇 년 동안 길게는 3년까지 지속되는 비정상적으로 따뜻한 물의 거대한 구역이 여러 곳 있었다.

함부르크 대학의 아르미네 바르크호르다리안(Armineh Barkhordarian)과 그녀의 동료들은 "이러한 물방울 모양의 온도 이상은 해양 생태계에 파괴적인 영향을 미쳤다"라며 "해양 생산성이 무너지고, 바닷새가 극적으로 대량 사망하고 위험한 독소를 생성하는 강렬한 조류가 발생했다"고 보고했다. 첫 번째 폭염은 2014년에 시작되어 600일 동안, 두 번째 폭염은 2019년부터 2021년까지 3년 동안 지속됐다.

▲ 그림 2: MHW(marine heat wave)의 진화 및 배경 상태의 진화. a: 2019년에서 2021년까지 MHW의 진화 동안 SST(sea surface temperature) 이상 패턴(1983-2012년 기후 이상), b: 2014년에서 2015년까지 MHW, c: 2016년 5월부터 2016년 11월까지 MHW. 1996-2021년 동안 관찰된 경향 패턴(d) 연간 평균 해수면 온도(OISST, 단위: ∘C 10년-1), e SST 연간 분산(OISST, 단위: °C2 10년-1), f 추운 계절(11월-11월- ~ 2월) 500-hPa에서 지리 전위 높이(ERA5 재분석, 단위: m 10년-1).기 추세. (출처: 관련논문 Recent marine heatwaves in the North Pacific warming pool can be attributed to rising atmospheric levels of greenhouse gases, Fig 2 / communications earth & environment)

이유는 무엇일까?

이러한 이상 현상의 원인은 무엇일까? 왜 항상 동북 태평양에서 발생할까?
측정 데이터에 따르면 적어도 첫 번째 폭염은 태평양 기후 현상인 엘니뇨와 밀접하게 연관되어 있을 수 있다. 그러나 지금까지 인위적인 기후 변화도 역할을 하는지 여부는 불분명하다. 이를 명확히 하기 위해 Barkhordarian과 그녀의 팀은 속성 분석으로 알려진 것을 수행했다.

그들의 연구를 위해 연구원들은 두 개의 서로 다른 결합 해양 기후 모델에서 사건과 수반되는 상황을 재구성했다. 둘 다 기본 물리적 매개변수는 같지만 온실 가스와 지구 온도에 대해 다른 값으로 시뮬레이션을 수십 번 실행했다. 실제 측정값과 비교함으로써 관측된 경향 중 기후 변화로 인한 비율을 결정할 수 있었다. 동시에 팀은 과거 측정 데이터를 사용하여 1982년부터 현재까지 해양 열파의 빈도, 강도 및 지속 시간이 어떻게 변했는지 조사했다.

▲ 그림 3: 대규모 순환 패턴에서 외부 강제 경향의 탐지. a: 1996~2021년에 걸쳐 500hPa 지리 전위 높이(500 Gph, 단위: m 10년-1)의 추운 계절(11월-2월)에 관찰된 추세 패턴. b: 평균 해수면 기압(SLP, 단위: 파 디케이드-1). CMIP6 제어에서 파생된 산업화 이전 변동성으로 인해 500 Gph 및 SLP의 강제되지 않은 추세에 대한 280개의 의사 실현과 비교해 (c) 500 Gph 및 (d) SLP의 95% 신뢰 수준에서 체계적이고 외부적으로 강제된 변화를 감지할 수 있는 지역 실행 e: 1995-2018년 동안 관찰된 총 구름량 비율(EUMETSAT, 단위: % 10년-1)의 경향 패턴. f 북동태평양 온난화 풀에 대한 NOAA OISST를 기반으로 한 일일 평균 SST 및 계절의 변화(그림 4c에서 검은색 상자로 표시). 온난화 풀에서 여름이 한 달 이상 확장되고 겨울이 축소된다. (출처: 관련논문)

기후 변화가 99% 원인

1982년 이후로 북동태평양에서 40번의 해양 열파가 발생했으며 그 중 31번은 지난 20년 동안 발생했다. 이는 연구 기간의 전반부보다 4.5배 더 빈번하고, 9배 더 길고, 3배 더 강렬했다. Barkhordarian과 그녀의 팀이 보고한 바와 같이 2014년 이후로만 이러한 현상이 세 번 발생했으며 이 해양 지역의 해수 온도는 평년보다 5~6도 높다.

원인 분석은 다음과 같은 답을 제시했다. "온실 가스의 영향이 없다면 이러한 해양 열파가 발생할 가능성은 극히 낮을 것이다. 2019-2021년의 열 덩어리와 같은 사건은 1% 미만의 확률만 나타날 것이다"고 연구팀은 말했다. 다시 말해, 기후 변화는 이러한 폭염의 빈도가 증가하는 데 99% 관련돼 있다.

새로 발견된 열 웅덩이는 지속적으로 더 따뜻하다.

또 다른 것이 분명해졌다. 북동태평양에서 폭염이 증가하고 있는 것은 우연이 아니다. 연구팀은 이 지역에서 장기적인 이상 현상을 발견했다. 약 300만 평방킬로미터의 해양 지역에서 해수는 폭염 외부에서도 정상보다 따뜻하다. 이 지역은 10년에 평균 0.4도씩 따뜻해졌으며, 겨울은 평년보다 11일이 짧고 여름은 38일이 더 길다.

이 태평양 열 풀(Heat Pool)은 자연적인 기후 변동만으로는 설명할 수 없다. 분석에 따르면, 연구원들이 보고한 바와 같이 인위적인 기후 변화 없이는 존재할 수 없었을 것이다. 동시에 이 지속적인 이상 현상은 북동 태평양의 이 부분이 특히 해양 열파의 영향을 받는 이유를 설명한다. Barkhordarian은 "열 풀의 발견은 이제 미래에 그러한 사건의 가능성에 대한 중요한 정보를 제공한다"라고 설명했다.

▲ 그림 4: 관측된 해수면 온도(SST) 기록에서 체계적으로 영향 받은 경향 탐지.

미래 폭염의 온상

과학자들은 그들이 발견한 태평양 열 풀이 미래에 해양 열파의 "온상"이 될 것이라고 가정한다. Barkhordarian은 "이것은 생물다양성에 엄청난 위험을 초래할 뿐만 아니라 해양 생태계가 복구가 불가능한 임계값을 넘어설 수 있다"고 말했다.
참고 : Communications Earth and Environment, 2022; doi: 10.1038/s43247-022-00461-2)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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