5분 일기
- 엘니뇨 현상:가뭄, 폭염 등 극단적인 기상 현상 빈번, 다른 지역에서는 홍수와 폭 증가
- 현재 태평양에서 다시 엘니뇨가 발달중, 이른바 "슈퍼 엘니뇨"로 발전 가능성 있어
- 슈퍼엘니뇨는 해수면 온도가 장기 평균보다 섭씨2도 이상 높은 상태 장기 지속된 현상
- 구름에 염분을 첨가하면 엘니뇨 초기 단계를 막을 수 있다
- 해양 구름의 밀도 증가에 대해서조차 여전히 많은 의문점과 불확실성 남아

초강력 엘니뇨에 대항하는 지구공학?

현재 태평양에서 이례적으로 강력한 엘니뇨 현상이 발달하고 있으며, 이는 전 세계적으로 극단적인 기상 현상을 심화시킬 수 있다. 그러나 연구진은 미래에는 저층 해양 구름을 인위적으로 두껍게 만들어 이러한 초강력 엘니뇨 현상을 사전에 억제할 수 있다고 보고했다. 연구 결과에 따르면, 이러한 지역적 지구공학적 방법은 해수를 냉각시켜 엘니뇨 현상을 억제할 수 있다. 하지만 유럽을 포함한 여러 지역에 위험 요소가 존재한다. 

▲ 태평양에서 마지막으로 발생한 슈퍼 엘니뇨는 2015/16년이었다. 이 그림은 2015년 여름 해수면 온도 이상 현상을 보여준다. 이러한 기후 현상을 미래에 예방할 수 있을까? · 사진: © NASA

엘니뇨 현상은 태평양 중앙부를 급격히 가열하고 태평양 지역 전체의 해류와 바람을 변화시킨다. 그 결과, 가뭄과 폭염과 같은 극단적인 기상 현상이 빈번해지는 반면, 다른 지역에서는 홍수와 폭우가 증가한다. 태평양의 열 축적으로 인해 엘니뇨는 2023/2024년처럼 지구 기온을 기록적인 고온으로 끌어올리기도 한다.

현재 태평양에서 다시 엘니뇨가 발달하고 있으며, 이른바 "슈퍼 엘니뇨"로 발전할 가능성도 있다. 슈퍼 엘니뇨는 해수면 온도가 장기 평균보다 섭씨 2도 이상 높은 상태가 장기간 지속되는 현상이다. 이 기준치를 넘어선 것은 1997/98년과 2015/16년의 엘니뇨 때였다. 그러나 기후 모델에 따르면 기후 변화가 슈퍼 엘니뇨 발생 가능성을 높이고 있으며, 따라서 앞으로 더 자주 발생할 수 있다.

호주의 대규모 산불 사태에서 영감을 얻다

이러한 상황을 고려하여 샌디에이고 스크립스 해양학 연구소의 제시카 완(Jessica Wan)이 이끄는 연구팀은 인간의 개입으로 이 기후 현상에 영향을 미치고, 나아가 예방할 수 있는지를 연구했다. 이 연구의 계기는 2019년과 2020년 남태평양에서 발생한 사건이었다. 호주에서 발생한 극심한 산불로 인해 수개월 동안 엄청난 양의 연기가 발생했고, 이 연기는 남태평양 전역으로 퍼져 나갔다. 이 연기 속 부유 입자들은 짙고 밝은 구름층을 형성하여 햇빛을 더 많이 반사하고 냉각 효과를 가져왔다.

▲ 밝은 바다 구름은 해수면을 식혀준다. 이러한 구름은 선박 배기가스(여기서 선박 항적에서 볼 수 있듯이)나 연기와 같은 부유 입자로 인해 두꺼워질 수 있다. — © NASA

이러한 현상은 다음과 같은 결과를 초래했다. 산불로 인해 생성된 구름층은 해수를 급격히 냉각시켜 다음 해 태평양의 기류와 강수량에 급격한 변화를 일으켰다. 그 결과, 엘니뇨의 차가운 "자매" 격인 이례적으로 강력한 라니냐 현상이 거의 3년 동안 지속됐다.

소금 대포를 이용해 더 많은 구름 생성

이것이 바로 완(Wan) 연구팀의 연구가 시작된 배경이다. 연구팀은 태평양 상공의 구름을 조작하여 엘니뇨 현상을 예방하거나 약화시킬 수 있는지 알아보고자 했다. 연구진은 "해양 구름을 선택적으로 밝게 함으로써 엘니뇨-남방진동(ENSO) 기후 주기를 조절할 수 있는지 조사했다"고 설명했다. 이러한 개입은 소위 태양 지구공학의 한 형태로, 지구 표면에 도달하는 태양 복사량을 줄이기 위해 고안된 방법들을 포함한다.

기술적으로는 예를 들어 농약 살포기나 선박을 이용해 바다 위 낮은 구름층에 소금을 살포하여 해양 구름을 밝게 만들 수 있다. 소금은 응결핵 역할을 하여 구름 방울이 형성되도록 한다. 이렇게 하면 구름이 더 촘촘하고 밝아지며, 더 많은 태양 복사량을 우주로 반사할 수 있게 된다. 그러나 지구 온난화에 대응하기 위한 대규모 지구공학과는 달리, 완(Wan) 연구팀이 연구한 방법은 일시적이고 지역적으로 제한된 효과만을 내도록 고안되었다.

▲ 2020~2021년 라니냐 이전 호주 산불과 MCB에 대한 반응 비교. (A 및 D) 2019년 12월부터 2020년 2월까지 평균 단파 복사 구름 강제력 반응, (B 및 E) 2020년 12월부터 2021년 2월까지 평균 강수량 반응과 지표면 근처 평균 풍향 벡터 중첩, (C 및 F) 2020년 12월부터 2021년 2월까지 평균 지표면 온도 반응. SMYLE 8월 초기화 20개 멤버 호주 산불(24) (A~C) 및 MCB 앙상블 (D~F)에 대한 결과이다. MCB는 2019년 12월부터 2020년 2월까지 회색 등고선에 적용되었다. 점선은 SMYLE 제어의 표준 오차의 두 배 미만인 유의미하지 않은 이상치를 나타낸다.(출처:Targeted marine cloud brightening weakens subsequent El Niño / Science Advances / 8 Juli 2026)

엘니뇨 현상에 대응해 이러한 인공 강우가 가능한지를 판단하기 위해 완 연구팀은 여러 기후 모델을 사용하여 1997/98년과 2015/16년의 슈퍼 엘니뇨 발생 이전과 슈퍼 엘니뇨 기간의 해양 및 대기 조건을 재구성했다. 그런 다음 태평양 중부에 대규모로 소금을 살포해 구름을 두껍게 만드는 상황을 시뮬레이션했다. 이 과정에서 연구팀은 투입 기간과 시작 지점을 다양하게 설정했다. 모든 경우에 이 조치는 구름 입자 밀도를 세제곱센티미터당 500개로 증가시켰다.

구름에 염분을 첨가하면 엘니뇨 초기 단계를 막을 수 있다

실제로 해양 구름에 염분을 첨가하는 것이 태평양 엘니뇨에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 모델 분석 결과, 밀도가 높아지고 입자가 가벼워진 구름층은 지구공학적 조치의 기간과 시작 지점에 따라 열대 태평양 해수면 온도를 0.3~1.8도 낮추는 효과를 보였다. 2015/16년의 슈퍼 엘니뇨 기간에는 이 효과만으로도 엘니뇨 현상을 완전히 막을 수 있었을 것으로 추정된다. 연구팀은 "2015년 6월부터 2016년 2월까지 진행된 이 조치는 역사적인 엘니뇨 정점 기간 엘니뇨-남방진동(ENSO)이 중립 상태를 유지하도록 했다"고 보고했다.

하지만 이러한 효과는 구름에 염분을 첨가하는 작업이 적절한 시기에 시작되어 충분히 오랫동안 지속될 때만 나타난다. 완(Wan) 연구팀이 밝혀낸 바에 따르면, 지구공학적 조치는 소위 '봄철 장벽', 즉 엘니뇨가 확실히 다가오고 있다는 것이 확인되는 5월/6월 직후에 시작하는 것이 이상적이다. 냉각된 해양 구름을 밝게 하는 작업은 겨울까지 지속될 때 가장 큰 효과를 발휘한다.

연구진에 따르면, 이러한 결과는 엘니뇨 기후 현상을 지역적이고 시간적으로 제한된 지구공학적 조치를 통해 조절할 수 있음을 시사한다. 만약 초강력 엘니뇨가 발생할 경우, 이러한 조치는 극심한 기상 현상으로 인한 심각한 경제적 피해를 예방하는 데 도움이 될 수 있다.

▲ 2015/16년 엘니뇨 기간(검은색)과 염수 분무를 통한 인공 구름 형성 기간 동안의 해수 온도 이상 현상. 위쪽 지도는 겨울철 3개월 동안만 염수 분무를 실시했을 때의 효과를, 아래쪽 지도는 6월부터 2월까지 초기 구름 염수 분무를 실시했을 때의 효과를 보여준다. — © Wan et al./ Science Advances, CC-by-nc 4.0

바람직하지 않은 부작용의 가능성도 배제할 수 없음

하지만 이러한 지구공학적 조치는 바람직하지 않은 부작용을 초래할 위험도 안고 있다. 시뮬레이션 결과 이미 몇 가지 부작용이 나타났다. 2015/16년에 예방된 초강력 엘니뇨는 실제로 서태평양 지역의 극심한 기상 현상과 폭염을 막았다. 하지만 완 교수와 동료들이 관찰한 바와 같이 유럽과 아시아 일부 지역에서는 기후가 예상치 못하게 급격히 온난화되었다. 이러한 장기적인 영향은 현재 예측하기 어렵다.

더욱이, 호주에서 발생한 기록적인 산불 이후의 상황과 유사하게, 구름에 염분을 뿌리는 방식은 엘니뇨를 막는 대신 훨씬 더 강력한 라니냐를 유발할 수 있다. 연구진은 "해양 구름을 밝게 하는 모든 전략은 대조군보다 해수 온도에서 더 강한 저온 이상 현상을 초래했다"고 보고했다. 라니냐로 인한 극한 기상 현상은 일반적으로 엘니뇨보다 약하지만, 이 또한 가뭄, 폭우 및 기타 극한 기상 현상을 초래할 수 있다.

▲ 엘니뇨와 MCB의 메커니즘. 지도의 음영 윤곽선은 기준 월별 기후값(1970~2014) 대비 2015~2016년 엘니뇨의 앙상블 평균 DJF 해수면 온도 이상치를 나타낸다. 지도의 색깔 있는 등고선은 기준 기후값 대비 최대 강도 MCB로 인한 앙상블 평균 DJF 해수면 온도 이상치를 나타낸다. 기준 기후값(회색), 2015~2016년 엘니뇨(주황색), 그리고 2015~2016년 엘니뇨 기간 중 최대 강도 MCB(보라색)에 대한 앙상블 평균 DJF 해면 기압(상단; 막대)과 20°C 등온선(Z20)(하단; 선)을 표시했다. (출처:Targeted marine cloud brightening weakens subsequent El Niño / Science Advances / 8 Juli 2026)

윤리적으로나 기술적으로 문제가 있는가?

이것이 바로 완 교수와 동료들이 자신들의 연구 결과를 권고 사항이 아니라 이러한 전략에 대한 추가 연구를 촉진하는 계기로 보고 있는 이유 중 하나다. 연구팀은 특정 기상 이변이나 기후 현상에 대응하는 단기적이고 지역적으로 제한된 지구공학적 조치가 전체 기후 시스템에 대한 대규모 개입보다 위험성이 낮을 수 있다고 주장한다. "자연적인 기후 변동성을 겨냥한 이러한 개입을 최소한 고려해 볼 가치가 있을 수 있다"고 연구팀은 밝혔다.

하지만 이 연구에 참여하지 않은 다른 기후 연구자들은 이러한 접근 방식에 비판적이다. 엑서터 대학교의 대기 과학자 제임스 헤이우드(James Haywood)는 CNN과의 인터뷰에서 해양 구름의 밀도 증가에 대해서조차 여전히 많은 의문점과 불확실성이 남아 있다고 지적했다. "또한 이러한 기술을 실제로 적용할 수 있는 단계에는 아직 멀었다.“

이러한 기술을 구현하는 데에는 막대한 노력이 필요할 것이다. 완 연구팀의 계산에 따르면, 모델에서 시뮬레이션된 구름 밀도를 달성하려면 2,400척 이상의 선박에 그에 상응하는 강력한 염수 분무기를 장착해야 한다. 이는 전 세계 화물선의 약 2%에 해당한다. 게다가 현재의 분무 시스템은 충분한 양의 소금을 충분한 고도까지 분사하기에도 너무 약하다고 헤이우드는 덧붙였다.
출처: Jessica Wan (Scripps Institution of Oceanography, San Diego) 외, Science Advances, 2026; doi: 10.1126/sciadv.adx3012

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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