【뉴스퀘스트=김형근 과학전문 기자】 최근 기후 전문가들은 한 연구에서 긴급한 환경 문제를 제기했다. 기후변화로 인해 천둥 발생률이 크게 늘었고 강도도 높아졌다는 것이다. .

미국 중부에서 피해를 주는 천둥과 (토네이도처럼 회전이 없는) 직선풍(straight line wind, 또는 thunderstorm wind) 발생률이 크게 증가했다는 이 연구는 국립대기연구센터(NCAR)가 주도하고 미국 국립과학재단(NSF)이 자금을 지원했다.

이러한 발견은 현재의 기후변화의 심각성에 경종을 울릴 뿐만 아니라 날씨 관련 재난 관리 및 완화에 대한 점점 더 큰 어려움을 예고한다.

기후변화가 천둥과 직선풍의 강도를 높여

뇌우(천둥) 하강 기류에서 발생하는 토네이도 바람이 아닌 직선풍은 광범위한 피해를 입힐 가능성이 큰 것으로 알려져 있다.

50노트를 초과하면 피해를 주는 것으로 분류되며, 건물, 전력망에 광범위한 피해를 입히고 사람의 안전에 심각한 위험을 초래하는 것으로 악명이 높다.

이러한 직선풍이 우려되는 것은 빠르게 전개되면서 순간적으로 잔잔한 바람에서 시속 60~80마일의 빠른 돌풍으로 확대될 수 있다는 것이다.

이러한 바람은 뇌우와 함께 기후변화에 의해 꾸준히 증가해 왔다. 기후변화의 속도에 맞춰 미국 중부에서는 지난 40년 동안 뇌우와 강풍의 영향을 받는 지역이 5배나 급증했다.

이러한 놀라운 추세로 인해 지역의 안전, 경제 및 인프라에 중요한 영향을 미치는 대기 변화에 대응할 행동에 주목할만한 변화를 시사한다.

NCAR의 과학자 안드레아스 프레인(Andreas Prein) 박사는 “우리 연구 결과에 따르면 이러한 강력한 바람으로 인한 위험은 단순히 추측에 불과한 것이 아니라 명백하며, 강도도 커지고 있다”고 강조했다.

기존의 전통적인 기상 관측소의 예상 관측은 직선풍의 일시적이고 국지적인 특성을 포착하는 데 부적절한 경우가 많다. 이러한 격차를 해소하기 위해 연구팀은 세심한 기상 관측과 고해상도 컴퓨터 모델링을 결합했다.

기후변화 조건을 고려함으로써 기본적인 물리 법칙 분석과 함께 이 두 가지 방법을 통합함으로써 뇌우와 직선풍의 변화에 대한 자세한 추정이 가능 해졌다. CONUS404라는 고해상도 컴퓨터 모델 시뮬레이션이 이 연구에서 중추적인 역할을 했다.

NCAR과 미국 지질조사국(USGS) 과학자들의 협력으로 개발된 이 모델은 미국 대륙 전역의 상세한 기후 및 수문학 조건 시뮬레이션을 제공한다. 4km의 세밀한 해상도를 갖춘 CONUS404는 직선풍의 움직임을 분석하고 예상하는데 혁명을 일으켰다.

강력한 천둥은 강력한 바람 일으켜… 추측이 아니라 명백한 사실

프레인 박사는 95개 기상 관측소에만 의존하지 않고 시뮬레이션 내에서 분석 장소를 무려 10만9387개 지점으로 확장했다.

이러한 확장을 통해 바람 패턴에 대한 전례 없는 상세한 의견들이 제공되었으며, 시간이 지남에 따라 지선풍의 영향을 받는 지역이 상당히 증가했음을 알 수 있었다.

그러나 연구의 핵심 목표는 직선풍과 뇌우의 빈도와 강도 증가가 기후변화에 기인하는지 여부를 확인하는 것이었다.

프레인 박사는 이러한 바람의 열역학을 탐구하여 기후변화가 이러한 현상을 유발하는 온도 차이를 어떻게 수정할 수 있는지 조사했다.

직선풍은 공기를 식혀주는 높은 고도의 비와 우박에서 비롯된다. 이 일련의 사건은 대기의 급격한 하강과 함께 그에 따른 표면의 강한 바람의 돌진으로 이어진다.

프레인은 기후변화가 이 과정을 강화할 가능성이 높다고 계산했다. 하강하는 차가운 공기와 더 따뜻한 주변 대기 사이의 온도 차이를 증가시킴으로써 기후변화는 잠재적으로 이러한 하강 기류를 더욱 빠르게 급락시켜 뇌우가 피해를 주는 바람을 일으킬 가능성을 높다는 것이다.

연구팀은 이번 연구에서 얻은 통찰은 학술적으로도 중요할 뿐만 아니라 실무적인 시사점도 갖고 있다고 설명했다.

NSF와 MIT의 ‘기상 및 극한 기후에 관한 기후 그랜드 챌린지(MIT Climate Grand Challenge on Weather and Climate Extremes)’는 기후변화의 중요하고 새로운 측면, 즉 미국 중부에서 직선풍의 발생률 증가를 중요하게 여겨왔다.

이 연구는 이러한 심각한 기상 현상이 계속해서 확대될 것이기 때문에 일기예보에 적용하는 전략이 필요하다는 점을 강조한다.

프레인 박사 연구팀의 연구결과는 급증하는 극한 기후 위협에 맞서기 위한 복원력 있는 시스템의 계획 및 개발에 기후변화에 대한 재평가가 필요하다고 강조했다.

이 연구에 대한 자세한 내용은 논문이 게재된 학술지 ‘네이처 기후변화(Nature Climate Change)’에서 볼 수 있다.