바다가 기억상실증을 앓고 있다.

문광주 기자 / 기사승인 : 2022-05-09 16:07:42
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- 향후 수십 년 동안 해수 온도가 점점 더 예측할 수 없이 변동할 수 있다.
- 몬순이나 엘니뇨와 같은 기후 변동과 해양 열파를 예측하는 것을 훨씬 더 어렵게 만들 것

바다는 기억을 잃어가고 있다.
기후 변화는 해수 온도의 안정성과 자기 유사성을 감소시킨다.


불확실한 미래:
기후 변화로 인해 세계의 바다는 기억을 잃을 위험에 처해 있다. 바다는 지금까지 기후 영향에 대한 해양의 반응을 특징짓는 관성과 자기 유사성을 보였다. 결과적으로 향후 수십 년 동안 해수 온도가 점점 더 예측할 수 없이 변동할 수 있다. 이것은 일기 예보, 기후 예보 및 해양 생태계에 문제가 될 수 있다.

▲ 모델 앙상블 CESM1-LE로 결정된 해수 온도의 lag(1) 자기 상관의 변화. © Shi et al./ Science Advances, CC-by 4.0

바다는 지구에서 중요한 기후 완충 역할을 한다. 엄청난 양의 물이 많은 양의 열을 흡수하고 변화에 매우 느리게 반응하기 때문에 바다는 기후를 안정시키고 변동에 균형 효과를 준다. 무엇보다 열적으로 부진한 심해는 바다의 기억처럼 작용하여 바다가 그 자체와 유사하게 유지되도록 한다.

지표로서의 자기 유사성

캘리포니아에 있는 Farallon Institute의 후이 시(Hui Shi)와 그녀의 동료들은 "바다의 기억(바다 상태의 지속성)은 기후 시스템의 예측 가능성에 중요한 요소다"고 설명했다. 1년에서 다음 해까지의 해수 온도의 자기 유사성은 기후 예보가 최대 2년의 기간 동안 엘니뇨, 몬순 또는 해양 열파와 같은 주기적 또는 지속적인 기후 변화를 예측할 수 있게 해주기 때문이다.

Shi와 그녀의 팀이 발견했듯이 세계의 바다는 기억을 잃을 위험에 처해 있다. "우리는 해수면 온도의 변화를 해양 기억의 간단한 지표로 연구할 때 이 현상을 발견했다”고 Shi가 말했다.
▲ 지금까지 세계의 바다는 기후 영향에 느리게 그리고 대체로 예측 가능한 방식으로 반응했지만 곧 바뀔 수 있다.

두 모델 앙상블의 병렬 시뮬레이션

연구를 위해 연구원들은 해양 기후 모델의 두 가지 다른 앙상블(CMIP6 및 CESM1-LE)을 사용했는데, 먼저 산업화 이전부터 현재까지 표면 온도, 열 플럭스 및 복사 플럭스의 역사적 추세에 대한 관측 데이터와 비교했다. 낮. 이것에서 그들은 소위 시차 1 자기상관, 즉 관련 해양 지역 및 계절에 대한 전형적인 온도의 변동 및 자기 유사성의 강도를 결정했다.

모델을 보정한 후 팀은 IPCC 시나리오에 따라 다양한 정도의 기후 변화 시나리오를 사용해 시뮬레이션된 기간을 2100년으로 확장했다.
▲ Fig. 4 해양 감쇠 시간 규모가 감소할 것으로 예상된다. (A) 19세기 말(1870-1899년)의 기후학적 감쇠 시간 척도(TAO, 개월). (B) SSP5-8.5 시나리오에서 1870-1899년에서 2071-2100년까지 감쇠 시간 척도의 예상 변화. 회색 점선 영역 외부의 변경 사항은 강력하다(재료 및 방법). (C) SSP5-8.5 시나리오에서 30년 롤링 윈도우의 글로벌 및 지역 평균 감쇠 시간 척도. 음영은 모델 전체에서 1 SD를 보여준다. (출처: 관련논문 Global decline in ocean memory over the 21st century / Science Advances)

바다의 "기억상실증" 증가

연구팀이 발견한 것처럼 바다가 따뜻해지면 온도 발달의 자기 유사성이 감소하고 바다에 대한 기억이 약해지는 것으로 나타났다. 다른 바다 지역은 지금까지의 경우보다 훨씬 더 예측할 수 없는 방식으로 미래에 온도를 변경할 것이다. "무작위 영향은 표면 온도 이상에 더 효과적으로 영향을 미치고 지속적인 신호를 희생시키면서 잡음이 증가한다"고 연구원은 보고했다.

다시 말해, "바다가 기억상실증에 걸리고 있는 것과 같다"고 Shi는 말했다. 구체적으로 말하면 과거 기상 현상과 기후 변동에 대한 해역의 반응이 가까운 장래에 동일한 사건에 어떻게 반응할지에 대한 상대적으로 좋은 지표였다는 것을 의미한다. 그러나 기후 변화가 증가함에 따라 이러한 자기 유사성은 모델 시뮬레이션이 보여주듯이 계속해서 감소하고 있다.

"희미해지는 기억" 범위는 최대 100%다.

예측에 따르면 바다에 대한 기억은 전 세계적으로 그리고 모든 바다에서 줄어들고 있다. 그러나 감소된 자기 유사성은 북대서양과 태평양의 일부, 남대서양 동부, 남중국해 및 인도양의 일부 지역에서 특히 두드러진다. 일부 지역에서는 최대 100%의 기억 상실을 경험한다”고 Shi와 그녀의 동료들은 보고했다.

"몇 가지 차이점에도 불구하고 CMIP6 및 CESM1-LE 모델은 금세기 말까지 연간 평균 해수면 온도가 더 이상 다음 해 평균에 대한 중요한 지침이 되지 않을 일부 해역을 일관되게 보여준다"고 연구원들은 기술했다. 동시에 그들의 결과에 따르면 "소음"은 더 짧고 강한 변동으로 인해 증가해 예측 가능성을 더욱 감소시킨다.

결정적인 상부 해저 층

Shi와 그녀는 해양의 예측 가능성이 감소하는 주요 원인으로 해양 혼합 표면층의 변화를 확인했다. 평균 두께가 약 50미터인 이 따뜻한 표층수 층은 특히 많은 양의 열을 저장하고 해양이 대기에 반응하는 방식에 결정적인 역할을 한다. 변화에 직면해 관성을 갖고 있다.

그러나 최근 몇 년 동안의 측정에 따르면 해양의 혼합층이 점점 더 얇아지고 있으며 동시에 깊은 수심과의 열과 영양분 교환이 감소하고 있다. 이것은 또한 Shi와 그녀의 동료들이 발견한 바와 같이 해양의 감소하는 관성과 자기 유사성에 대한 핵심 기여자이다. 나머지 바닷물과 더 얇고 더 분리된 표층은 더 강하고 예측할 수 없는 변동을 겪을 수 있다.

연구팀은 "물론 해류의 변화와 해양과 대기 사이의 에너지 교환과 같은 다른 과정도 기여한다"고 강조했다. 바다의 "기억상실증"이 증가하는 가장 큰 요인은 혼합층이 평평해지는 것이다. 일부 지역에서는 효과의 최대 2/3를 차지한다“고 말했다.

일기예보 및 생태계에 미치는 영향

연구팀에 따르면 바다의 희미한 기억은 여러 면에서 중요한 결과를 초래할 수 있다. 한편으로 이것은 몬순이나 엘니뇨와 같은 기후 변동과 해양 열파를 예측하는 것을 훨씬 더 어렵게 만들 것이다. 폭우나 폭염과 같은 육지의 기상 현상도 그러한 상황에서 예측하기 어렵다.

동시에, 점점 더 예측할 수 없는 해수 온도 변동이 해양 생태계와 그 주민들에게 영향을 미칠 수 있다. 팀이 설명하듯이 번식이 느린 장수 종은 종종 상대적으로 안정적인 환경 조건에 의존하기 때문이다. 더 예측할 수 없는 변화는 어업 및 어족 예측에 영향을 미칠 수 있다. (Science Advances, 2022; doi:10.1126/sciadv.abm3468)
출처: 하와이 대학교 마노아 캠퍼스

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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