[EE칼럼]온난화의 파라독스 한파

안중배 부산대 대기환경과학과 명예교수 · (전)한국기상학회장

예년에 비해서 상대적으로 온난했던 연초의 날씨가 지난 주 초부터 돌변하여 전국을 냉기로 얼어붙게 하고 있다. 원인은 북극의 찬 공기덩어리가 한반도로 남하하며 몰고온 한파 때문이다. 일반적으로 겨울에 우리나라에 영향을 미치는 한파의 지속기간은 2-3일 정도인 것에 비하여 이번 한파는 예상보다 길게 이어져 이번 주 초까지 한반도에 영향을 줄 것으로 보인다. 최근 북극발 한파는 단지 우리나라와 같은 온대지방 뿐만 아니라 미국의 뉴올리언스 같이 따뜻한 멕시코만 인근 지역이나 타이완과 같은 아열대 지역까지 남하하여 심각한 피해를 일으키고 있다. 특히 지난 9일에 대만에 불어닥친 한파는 78명에 이르는 인명피해를 발생시켰다.

지구온난화가 가속화되고 있는 시기에 한파라니 다소 의아하기도 하고 더군다나 한파가 일주일 이상 이어지면 심지어 온난화에 대한 의구심이 들기도 한다. 결론적으로 이야기하자면 지구온난화로 인하여 긴 지속시간과 강한 강도를 갖는 한파는 오히려 더 기승을 부릴 수 있다. 즉, 겨울철 이상 한파는 온난화의 파라독스라 할 수 있다.

이러한 파라독스에 중심에는 제트기류가 있다. 제트기류란 겨울철에 북반구 중위도를 따라 둥글게 띠를 이루며 서에서 동으로 부는 강한 편서풍을 말한다. 1930년대 존재가 알려진 이 강한 편서풍의 밸트는 제트 추진 엔진이 고속으로 공기를 배출할 때와 같은 매우 강력한 흐름이라는 의미로 후에 제트기류라 명명되었다. 실제로 고도 10-12km 중위도 상공에 위치한 이 바람의 풍속은 중심부에서 최고 시속 300~500km에 이른다. KTX보다 빠른 속도이다. 그래서 항공사와 조종사들은 제트기류의 강풍을 이용하여 적극적으로 항공기의 비행시간과 연료효율성을 최적화하기도 한다. 예를 들어 우리나라에서 미주지역으로 향하는 비행의 경우 순풍을 최대한 활용하면 전체 비행시간을 단축시키고 연료도 절약하게 된다. 그러나 반대로 동에서 서쪽으로 비행하는 경우에 조종사들은 날씨 상황에 따라 강한 역풍을 피해 항로를 택하기도 한다.

북반구 겨울에는 찬 공기덩어리가 북극을 중심으로 놓이게 되는데 찬 공기는 가라앉으려고 하고 더운 공기는 뜨려고 하는 기체의 일반적 성질 때문에 북쪽의 차가운 공기는 언제든 남쪽의 따뜻한 공기의 아래를 파고들며 남하하려 한다. 그런데 북극의 찬 공기의 남하를 막아주는 역할을 하는 것이 제트기류이다. 즉, 제트기류는 극지방의 찬 공기가 저위도로 흘러내려와 지구의 지면기온이 전체적으로 낮아지는 것을 막아주는 뚝과 같은 역할을 한다. 제트기류는 자전하는 지구 유체에 나타나는 현상으로 남북 간의 기온차가 크면 강하고 기온차가 작으면 약하게 부는 역학적 성질이 있다. 따라서 적도와 극지방 간의 기온의 차이가 크면 지구의 중위도 둘레를 도는 제트기류는 강해지고 이에 따라 찬 공기는 북극을 중심으로 갇히게 되지만 남북 간의 기온차이가 작아지면 제트기류는 약해지고 남북으로 사행을 하게 된다. 즉, 남북 간의 기온차가 작아지면 북극의 찬 공기를 가두는 능력이 감소하면서 찬 공기가 사행하는 흐름을 따라 남쪽으로 흘러내려오게 된다. 제트기류가 남북으로 사행할 때 북쪽의 찬 공기가 남쪽으로 흘러내려오는 지역은 한파를 경험하게 되며 반대로 남쪽의 따뜻한 공기가 북쪽으로 향하는 지역은 이상 난동을 겪게 된다. 남북 간의 기온차가 커서 제트기류가 중위도 둘레를 원형의 띠를 이루며 강하게 부는 경우를 양의 북극진동 상태라고 하고, 반대로 남북 간의 기온차가 적어서 제트기류가 사행을 함에 따라 지구 곳곳에 이상 난동과 한파가 발생하는 경우를 음의 북극진동 상태라 한다.

19세기 산업혁명 이후로 인간 활동에 의해 대기 중에 방출되고 있는 온실기체의 중가로 말미암아 전지구 기온은 꾸준히 상승하고 있다. 세계기상기구의 발표에 따르면 2024년의 전지구 평균기온은 15.10oC로 관측사상 가장 더운 해로 기록되었으며 이는 산업혁명 이전보다 무려 1.55oC가 상승한 수치이다. 뿐만 아니라 올해 1월의 전지구 평균온도는 13.23oC로 관측사상 가장 따뜻한 1월로 2024년 1월의 기록을 또다시 갱신했다.

지구온난화 속도는 지역에 따라 다른데, 북극지역의 경우 다른 지역에 비하여 2-3배 정도 빠른 속도로 온난화가 진행되고 있다. 이러한 현상을 “북극증폭"이라 부른다. 북극증폭은 보다 복잡한 물리적 원인에 의해서 설명될 수 있는데, 중요한 것은 극지방이 다른 지역보다 온난화 속도가 더 크기 때문에 지구온난화가 가속될수록 남북 간의 기온의 차이가 줄어들면서 제트기류가 약화되고 남북으로 사행을 하면서 이로 말미암아 지구촌 곳곳에 한파와 이상난동 현상이 빈발하게 된다는 것이다.

특히 더 유의해야할 점은 제트기류의 사행으로 발생한 한파는 일반적인 한파보다도 강도와 지속기간이 길다는 특징을 갖는다는 것이다. 제트기류의 사행은 일반적으로 블로킹(blocking)이라는 현상을 일으키는데, 블로킹이란 그 용어가 의미하듯이 공기의 흐름이 남북으로 사행함에 따라 정체되는 현상이다. 연구에 의하면 우리나라에는 지난 45년 동안 170여 차례의 한파가 발생했는데 이 중 약 22%에 이르는 한파가 블로킹 한파로 분류된다. 일반적인 한파의 지속시간이 2-3일인데 비해서 블로킹 한파는 6.8일로 두 배 가량 길고 한파의 강도도 1.5배 정도 강하다. 이번 한파가 여기에 속하는 한파이다.

지구온난화가 진행되는 상황에서 겨울과 봄에 이상난동이나 갑작스런 한파는 사회에 여러 가지 부정적인 영향을 미친다. 예를 들어 갑작스런 한파는 이에 대비하지 않은 인프라에 부담을 주어 에너지 수요 증가와 정전과 교통 장애 등의 문제를 일으킬 수 있으며 농작물 피해와 생태계 교란을 일으킬 수 있다. 특히 심혈관계 질환자들의 건강에 치명적인 영향을 미치기도 한다. 한파에 의한 부정적인 영향은 결국 피해에 대한 수리와 복구 등으로 인한 경제적 비용 증가로 이어질 수 밖에 없다.

뉴노말(new normal)은 과거의 방식에서 벗어난 후 새로운 상황이나 조건이 일상적인 표준이 되어버린 상태를 일컫는 신조어로 COVID-19 팬데믹 이후에 마스크 착용, 사회적 거리두기, 재택근무, 비대면 회의 등 새로운 생활 방식이 자리잡으면서 생겨난 용어이다. 마찬가지로 세계 곳곳에서 발생하는 이상 기상현상이나 극한적 날씨가 일상이 되어가는 요즘, 이러한 변화를 새로운 표준으로 받아들이고 이에 적응하려는 차원에서 기후변화 분야에도 이 용어가 사용되고 있다. 한파, 이상난동 그리고 이와 동반되는 폭설, 가뭄 등과 같은 현상은 더 이상 비정상적(abnormal) 기후형태가 아닌 새롭게 등장한 기후, 즉 뉴노말이 되고 있다. 따라서 지구온난화로 인하여 역설적으로 더욱 기승을 부릴 강한 한파와 이에 따를 폭설과 극심한 기온변동과 같은 새로운 표준기후에 적응하고 대응할 수 있는 인프라의 정비가 필요하다.