▲2012년 1월 7일 시카고의 미시간 호수, 아름다운 휴양지인 이곳에 혹한이 닥쳐 호수가 꽝꽝 얼어있다. 몇 년 사이에 유럽과 미국의 겨울에 이상 한파와 이상 고온이 교대로 반복되고 있다.

 ■지구온난화 Global Warming(8)
'북극빙하의 해빙(2) - 유럽과 미국에 닥친 한파'

 

북극은 얼마나 따뜻해졌을까?

 

알라바마 대학의 존 크리스티 John Christy 교수는 2011년에 북극점의 온난화 속도에 관한 연구를 발표하였다. 1979년부터 2010년까지 기간 동안 지구는 10년 당 0.14 ± 0.1°C의 비율로 온난화 되었는데, 북극점은 0.42 ± 0.03°C의 비율로 따뜻해 졌다는 것이다. 즉, 지난 30년 간 북극은 지구 평균 보다 3배나 빠르게 온난화되었다. 

 

양의 피드백

 

북극은 왜 더 빠르게 온난화되는 것일까? 2007년에 발간된 IPCC 4차 보고서는 그 이유를 다음과 같이 간명하게 설명하고 있다. “이는 얼음이 바다나 땅 보다 더 큰 반사도(일명 ‘알베도’)를 갖고 있기 때문이다. 높은 반사도를 갖고 있는 얼음과 눈이 녹게 됨에 따라 어두운 색의 땅과 바다가 드러나게 되고, 이에 따라 태양열의 흡수가 증가하게 되어 특히 그러한 지역이 더욱 온난화되는 것이다.” 이러한 되먹임 작용은 기후과학자들이 “양의 피드백”positive feedback이라고 명명한 것인데, 지구기후시스템을 작동시키는 중요 원리이다.

 

양의 피드백이란 간단히 말해서 ‘증폭 작용’을 뜻한다. 지구의 기후에 관심이 있는 독자라면 ‘알베도’라는 단어와 ‘양의 피드백’이라는 단어를 반드시 기억해 두어야 한다. 북극빙하의 해빙은 지구 기후시스템에서 ‘양의 피드백’ 작용의 전형이다. 북극 빙하의 해빙은 그 지역의 국부적인 기후변동에 그치지 않고, 전 지구적 기후시스템에 커다란 영향을 미친다.  

 

‘2012년 초 유럽의 한파’ 사건

 

2012년 1월 말, 유럽에 한파가 들이닥쳤다. 핀란드 쿠사모 지역은 -39.2 °C, 체코 공화국의 크빌다 마을은 -38.1 °C, 우크라이나 전역은 -30 °C 이하로 수은주가 곤두박질쳤다. 남부 프랑스 지중해 연안이 눈으로 덮였다. 코르시카 지역은 40cm 깊이의 눈에 파묻혔고, 14,000 가구에 전기가 끊겼다. 지중해 연안 지역은 서 지중해 마그레브에서 동쪽 터키까지, 남쪽으로는 알제리와 튀니지까지 한파와 폭설의 영향을 받았다. 볼로냐에는 94cm, 세스나에는 190cm, 우르비노에는 326cm 깊이로 눈이 쌓였다. 이탈리아에서는 폭설로 인하여 12만 명의 인구가 전기 없이 견뎌야 했고, 로마에서는 2,000명의 승객이 공항에서 밤을 지새워야 했다. 알제리 세티프라는 도시에는 70cm, 부실람 마을은 2.5m의 적설량을 기록했고, 심지어 사하라 사막에서도 눈이 내렸다.

▲북극빙하가 많이 녹으면 제트기류가 약해지고 굴곡진 부분의 진폭이 커져서 제트기류가 남쪽으로 크게 하강하거나 북쪽으로 깊숙이 진출한다. 제트기류의 내부 지역은 북극의 찬 공기를 맞아 혹한의 추위를 겪게 되는 반면에, 그 외부 지역은 아열대 더운 공기의 영향권 내이므로 온화한 겨울을 보내게 된다.

 

‘2013~2014 북미의 한파’ 사건

 

그로부터 2년 후, 이번에는 북미에 한파가 닥쳤다. 2014년 1월 5일 위스콘신 주 그린베이는 -28 °C, 1월 6일 미네소타 주 배빗 지역은 -38 °C, 시카고의 오헤어 국제공항은-26 °C를 기록했다. 1월 7일에는 미국의 49개 지역에서 극단적인 저기온이 기록되었다. 디트로이트 -26 °C, 뉴욕 센트럴파크 -16 °C, 피츠버그 -23 °C, 클리브랜드 -24 °C, 등등. 록키산맥 지역으로부터 대서양 연안 지역에 이르기까지 북미 대륙에서 2억 명 이상의 인구가 한파의 영향을 받았다. 미국 국립 기상예보센터는 시카고(Chcago)와 시베리아(Siberia)라는 단어를 섞어서 시-베리아(Chi-beria)라는 신조어를 만들어 유행시켰다. 경제적 손실액은 50억 달러로 추산되었다.

 

북반구 이상 한파의 원인

 

몇 년간 지속되고 있는 북반구 이상 한파의 영향이 워낙 강력해서, ‘빙하기가 다시 도래하고 있나?’라는 의심이 들 정도이다. 혹독한 추위가 왜 느닷없이 유럽과 북미를 강타한 것일까? 그 원인은 아이러니하게도 북극 지역의 급격한 온난화에 있다.

코넬 대학의 대기과학자 그린Charles Green과 몽거Bruce Monger는 2012년 6월 ‘해양학’Oceanography이라는 과학잡지에 여름철 북극빙하의 해빙(解氷)이 북반구에 이상 한파를 불러일으킨다는 논문을 발표하였다. 빙하가 녹으면 제트기류에 근본적인 변화가 일어난다는 것이다. 그린의 설명을 들어보자.

제트기류는 평소에 10km 상공 대기권과 성층권의 경계에서 북미, 유라시아 대륙을 가로질러 서쪽에서 동쪽으로 빠르게 흐른다. 겨울철 제트기류의 속도는 시속 160km에 달한다. 제트기류는 북극의 찬 공기를 가두는 역할을 하므로 그 내부는 혹한이고, 제트기류의 외부는 아열대 더운 공기의 영향권에 있다. 

여름철 북극빙하가 더 많이 녹을수록 어두운 색의 바다가 더 많이 드러나게 되고, 빙하가 적은 북극해는 그 만큼 더 많은 태양열을 머금는다. 바다는 잔뜩 열을 품고 있다가 가을이 되면 이를 대기로 방출한다. 북극지역 대기로 열이 전달되면, 북극과 중위도 지역 간에 온도 차와 기압 차가 줄어들고, 그에 따라 제트기류가 약화된다. ‘싸인곡선’처럼 위 아래로 출렁이며 지구를 돌던 제트기류는, 세력이 약화되면 더욱 큰 굴곡을 그리면서 천천히 움직인다.

 

그리하여, 제트기류가 남쪽으로 크게 굴곡을 형성하는 바람에 그 안쪽으로 들어가게 된 지역은 북극의 찬 공기를 맞아 한파가 닥치고, 제트기류가 미국과 캐나다의 접경지대까지 북쪽으로 치고 올라간 경우에는 그 외부 지역이 아열대 기후와 같이 온화한 겨울을 보내게 되는 것이다. 

   

여름에 북극빙하가 더 많이 녹을수록, 제트기류의 굴곡이 더 심해지고 겨울 날씨는 훨씬 더 춥거나 훨씬 더 따뜻하게 된다. 그린 교수는 이렇게 결론을 내린다. “북극의 기후시스템은 드라마틱하게 변했다. 이것은 우리가 예전에 알고 있던 대서양이 아니다. ‘이상한 겨울’이 이제는 표준이 될 것이다.”       

이치선/ 서울대 물리학과, 변호사