그림 | 아시아의 인위적 에어로졸(AA) 증가로 인해 약화되는 대서양 자오선 역전 순환(AMOC)의 개략도.
강조된 것은 남-동아시아의 표면, 대류권 상부 및 해양에서의 반응이다. 남아시아 및 동아시아(보라색 음영)에 대한 인위적 에어로졸 방출 증가는 태양 일사량을 감소시키고 국지적 대류(빨간색 화살표)를 억제하여 동쪽과 극쪽으로 전파되는 전 지구적 로스비 파동열(파란색 음영 및 검은색 화살표)과 제트기류의 적도 이동을 점화시킨다(회색 화살표). 바로트로픽 대기 순환 변화는 아한대 북대서양(주황색 고기압 중심과 파란색 저기압 중심)에서 음의 북대서양 진동과 유사한 해수면 기압 이상을 생성하여 그린란드 남쪽의 우세한 편서풍(연한 파란색 화살표)을 억제한다. 바람의 변화는 대기-해수 온도차와 풍속을 감소시켜 래브라도 해 표면(빨간색 화살표)에 변칙적인 난류를 주입해 AMOC의 남쪽으로 흐르는 지류를 구성하는 밀도 높은 수괴의 생성을 억제한다. 따라서 더 약하고 얕은 AMOC(바다의 파란색 음영)가 발한다. [자료: Nature Communications, 2023]
성층권에 미세먼지를 뿌리면 햇빛을 차단해 온실효과가 줄어들 것이라는 아이디어가 오래 전에 제시됐지만, 먼지가 오히려 기후 위기를 부채질할 수도 있다는 주장이 제기됐다.
아시아에서 배출된 먼지가 대서양 자오선 역전 순환(AMOC)을 둔화시킬 수 있다는 주장이다.
AMOC은 열대 대서양의 따뜻한 해수가 북쪽으로 이동해서 차가워진 다음 심해로 내려간 뒤 남쪽으로 내려오는 해류의 순환을 말한다. AMOC은 지구 기후를 조절하는 중추적인 역할을 한다.
지구온난화로 AMOC이 약해지면서 따뜻한 해류가 북으로 이동하지 못하게 되고, 북미 대륙이 얼음과 눈보라에 덮인다는 게 기후재앙 영화 ‘투모로우’의 줄거리다.
가뜩이나 느려지고 있는 AMOC이 아시아 먼지 때문에 더 느려질 수 있다는 것이다.
중국해양대학교와 라오산연구소, 미국 퍼시픽 노스웨스트 국립연구소, 독일 막스플랑크 기상연구소 등 국제연구팀은 최근 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 발표한 논문에서 “기후 시뮬레이션을 사용해 분석한 결과, 아시아 에어로졸(미세먼지) 증가가 AMOC의 감소로 이어지는 것으로 나타났다”고 밝혔다.
AMOC은 1990년대 중반 이전에는 단조롭게 꾸준히 강해졌는데, 1990년대 중반 이후는 급속하게 약화한 것으로 나타났다.
이것이 아시아의 에어로졸 배출과 관련이 있다는 게 연구팀의 설명이다.
연구팀은 이를 확인하기 위해 완전 결합 기후 모델인 CESM1(Community Earth System Model 버전1)을 사용하여 이상적인 복사 섭동 실험(idealized radiative perturbation experiments)을 수행했다.
모델 분석 결과, 아시아의 에어로졸 증가가 북미-유럽 에어로졸 증가에 비해 AMOC에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
연구팀은 특히 “북미와 유럽의 에어로졸 감소와 아시아 에어로졸 증가는 전혀 다른 메커니즘을 통해, 결과적으로는 AMOC을 약화하는 데 함께 기여하고 있다”고 지적했다.
북미-유럽의 에어로졸 감소는 태양 복사에너지를 증가시켜 AMOC을 약화시키는 데 비해 아시아 에어로졸 증가는 원격 복사냉각 작용을 통해 AMOC을 약화시킨다는 것이다.
세부적인 메카니즘을 보면, 아시아에서 증가된 인위적 에어로졸은 냉각 효과를 가져오고 국지적 대류를 억제하게 된다.
이는 북부 중위도에서 제트기류를 남쪽으로 이동시키고, 아한대 북대서양 서풍을 약화시키는 역할을 한다.
이로 인해 아이슬란드에는 고기압 이상 현상이 나타나고, 저위도 지역에서는 저기압 이상 현상이 발생한다.
북대서양의 이러한 해수면 기압 이상으로 인해 그린란드 남쪽에서 나타나던 우세한 서풍이 약해지게 된다.
바람이 약해지면서 북미로부터의 찬 공기 수송이 줄어들고 래브라도 해(海)의 수층 열 흐름을 방해한다.
가벼운 상층수가 밀도 높은 물로 전환하는 것이 방해받는다는 의미이고, 결과적으로 AMOC이 둔화된다는 것이다.
연구팀은 “1990년대 초반 이후에는 유럽과 북미 지역에서는 에어로졸 배출량이 감소 추세로 바뀌고 안정적으로 유지된 것과는 대조적으로 남아시아와 동아시아에서 에어로졸 방출은 계속 증가하고 있다”고 지적했다.
연구팀은 “아시아 에어로졸 증가와 AMOC 감속 사이의 연결성은 다른 다양한 모델을 통해서도 확인된다”면서 “아시아에서 에어로졸 배출을 줄이면 아시아 지역 대기오염을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 AMOC를 안정화하는 데에도 도움이 될 것”이라고 강조했다.
한편, 2022년 공개된 UN 기후 변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)의 6차 평가보고서(AR6)에는 21세기 온실가스(GHG) 증가로 인해 AMOC이 둔화되거나 심지어 붕괴될 수 있다는 예측 결과가 담겨있다.
지난해 7월 덴마크 코펜하겐 대학교의 닐스 보어 연구소 연구진 역시 “수학적 모델링 결과, AMOC이 2095년 이내에, 이르면 2025년부터 붕괴될 수 있다”는 연구 결과를 ‘네이처’ 저널에 발표한 바 있다.
강찬수 환경신데믹연구소장
참고문헌
Liu et al., 2023. Increased Asian aerosols drive a slowdown of Atlantic Meridional Overturning Circulation. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-023-44597-x
그림 | 아시아의 인위적 에어로졸(AA) 증가로 인해 약화되는 대서양 자오선 역전 순환(AMOC)의 개략도.
강조된 것은 남-동아시아의 표면, 대류권 상부 및 해양에서의 반응이다. 남아시아 및 동아시아(보라색 음영)에 대한 인위적 에어로졸 방출 증가는 태양 일사량을 감소시키고 국지적 대류(빨간색 화살표)를 억제하여 동쪽과 극쪽으로 전파되는 전 지구적 로스비 파동열(파란색 음영 및 검은색 화살표)과 제트기류의 적도 이동을 점화시킨다(회색 화살표). 바로트로픽 대기 순환 변화는 아한대 북대서양(주황색 고기압 중심과 파란색 저기압 중심)에서 음의 북대서양 진동과 유사한 해수면 기압 이상을 생성하여 그린란드 남쪽의 우세한 편서풍(연한 파란색 화살표)을 억제한다. 바람의 변화는 대기-해수 온도차와 풍속을 감소시켜 래브라도 해 표면(빨간색 화살표)에 변칙적인 난류를 주입해 AMOC의 남쪽으로 흐르는 지류를 구성하는 밀도 높은 수괴의 생성을 억제한다. 따라서 더 약하고 얕은 AMOC(바다의 파란색 음영)가 발한다. [자료: Nature Communications, 2023]
성층권에 미세먼지를 뿌리면 햇빛을 차단해 온실효과가 줄어들 것이라는 아이디어가 오래 전에 제시됐지만, 먼지가 오히려 기후 위기를 부채질할 수도 있다는 주장이 제기됐다.
아시아에서 배출된 먼지가 대서양 자오선 역전 순환(AMOC)을 둔화시킬 수 있다는 주장이다.
AMOC은 열대 대서양의 따뜻한 해수가 북쪽으로 이동해서 차가워진 다음 심해로 내려간 뒤 남쪽으로 내려오는 해류의 순환을 말한다. AMOC은 지구 기후를 조절하는 중추적인 역할을 한다.
지구온난화로 AMOC이 약해지면서 따뜻한 해류가 북으로 이동하지 못하게 되고, 북미 대륙이 얼음과 눈보라에 덮인다는 게 기후재앙 영화 ‘투모로우’의 줄거리다.
가뜩이나 느려지고 있는 AMOC이 아시아 먼지 때문에 더 느려질 수 있다는 것이다.
중국해양대학교와 라오산연구소, 미국 퍼시픽 노스웨스트 국립연구소, 독일 막스플랑크 기상연구소 등 국제연구팀은 최근 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 발표한 논문에서 “기후 시뮬레이션을 사용해 분석한 결과, 아시아 에어로졸(미세먼지) 증가가 AMOC의 감소로 이어지는 것으로 나타났다”고 밝혔다.
AMOC은 1990년대 중반 이전에는 단조롭게 꾸준히 강해졌는데, 1990년대 중반 이후는 급속하게 약화한 것으로 나타났다.
이것이 아시아의 에어로졸 배출과 관련이 있다는 게 연구팀의 설명이다.
연구팀은 이를 확인하기 위해 완전 결합 기후 모델인 CESM1(Community Earth System Model 버전1)을 사용하여 이상적인 복사 섭동 실험(idealized radiative perturbation experiments)을 수행했다.
모델 분석 결과, 아시아의 에어로졸 증가가 북미-유럽 에어로졸 증가에 비해 AMOC에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
연구팀은 특히 “북미와 유럽의 에어로졸 감소와 아시아 에어로졸 증가는 전혀 다른 메커니즘을 통해, 결과적으로는 AMOC을 약화하는 데 함께 기여하고 있다”고 지적했다.
북미-유럽의 에어로졸 감소는 태양 복사에너지를 증가시켜 AMOC을 약화시키는 데 비해 아시아 에어로졸 증가는 원격 복사냉각 작용을 통해 AMOC을 약화시킨다는 것이다.
세부적인 메카니즘을 보면, 아시아에서 증가된 인위적 에어로졸은 냉각 효과를 가져오고 국지적 대류를 억제하게 된다.
이는 북부 중위도에서 제트기류를 남쪽으로 이동시키고, 아한대 북대서양 서풍을 약화시키는 역할을 한다.
이로 인해 아이슬란드에는 고기압 이상 현상이 나타나고, 저위도 지역에서는 저기압 이상 현상이 발생한다.
북대서양의 이러한 해수면 기압 이상으로 인해 그린란드 남쪽에서 나타나던 우세한 서풍이 약해지게 된다.
바람이 약해지면서 북미로부터의 찬 공기 수송이 줄어들고 래브라도 해(海)의 수층 열 흐름을 방해한다.
가벼운 상층수가 밀도 높은 물로 전환하는 것이 방해받는다는 의미이고, 결과적으로 AMOC이 둔화된다는 것이다.
연구팀은 “1990년대 초반 이후에는 유럽과 북미 지역에서는 에어로졸 배출량이 감소 추세로 바뀌고 안정적으로 유지된 것과는 대조적으로 남아시아와 동아시아에서 에어로졸 방출은 계속 증가하고 있다”고 지적했다.
연구팀은 “아시아 에어로졸 증가와 AMOC 감속 사이의 연결성은 다른 다양한 모델을 통해서도 확인된다”면서 “아시아에서 에어로졸 배출을 줄이면 아시아 지역 대기오염을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 AMOC를 안정화하는 데에도 도움이 될 것”이라고 강조했다.
한편, 2022년 공개된 UN 기후 변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)의 6차 평가보고서(AR6)에는 21세기 온실가스(GHG) 증가로 인해 AMOC이 둔화되거나 심지어 붕괴될 수 있다는 예측 결과가 담겨있다.
지난해 7월 덴마크 코펜하겐 대학교의 닐스 보어 연구소 연구진 역시 “수학적 모델링 결과, AMOC이 2095년 이내에, 이르면 2025년부터 붕괴될 수 있다”는 연구 결과를 ‘네이처’ 저널에 발표한 바 있다.
강찬수 환경신데믹연구소장
참고문헌
Liu et al., 2023. Increased Asian aerosols drive a slowdown of Atlantic Meridional Overturning Circulation. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-023-44597-x