[EE칼럼] 기후위기 속의 장마

안중배 부산대 대기환경과학과 명예교수/ 전 한국기상학회장

올해 장마는 평년보다 일주일가량 빠른 지난 6월 12일, 제주도에서 시작되었다. 이후 한동안 장마전선이 활성화되지 못하다가, 베트남 동쪽 해상에서 발생한 올해 1호 태풍 '우딥'이 몰고 온 수증기가 한반도로 유입되면서 한차례 강한 비가 내리기도 했다. 그 뒤에도 북태평양고기압이 한반도 쪽으로 확장되며 며칠간 많은 지역이 폭염에 시달렸지만, 장마전선이 남부와 중부지방까지 올라오지 못했다. 그러다 지난 20일, 한반도 북쪽 편서풍대로부터 떨어져 나온 한랭한 절리저기압과 함께 내려온 찬 공기가 북태평양고기압과 한반도에서 만나 정체전선을 형성하면서 이 전선을 따라 많은 비가 내렸다. 올해 중·남부지방에 내린 첫 장맛비였다. 그러나 지난주 내내 이렇다할만한 장맛비 소식은 들리지 않고 있다. 이제 막 장마에 접어든 시점이지만, 벌써부터 장맛비보다는 폭염과 열대야가 기승을 부리는 것을 보면 올해 장마도 그리 순탄치는 않을 것 같다.

장마에 대한 과학적 지식이 없었던 과거에는 단순히 여름철에 오랫동안 비가 내리는 현상을 장마라 하였다. 관점에 따라 다소 다르게 정의될 수 있겠지만 장마란 남쪽의 온난습윤한 열대성 공기덩어리와 북쪽의 한랭한 한대성 공기덩어리가 만나 형성되는 경계선을 따라 습윤한 공기가 유입되어 장기간 많은 양의 비가 내리는 현상을 말한다. 장마는 봄까지 줄곧 한반도에 영향을 미치던 한랭한 공기덩어리들이 점차 물러나고 그 자리에 태평양에서 발달하는 덥고 습한 아열대 공기덩어리가 확장해 올라오면서 발생한다. 이 과정에서 두 공기덩어리가 만나는 경계선이 동서로 길게 정체되어 늘어서면서 전선이 형성된다. 이 경계선에서는 상승하려는 덥고 습한 공기와 하강하려는 차고 건조한 공기가 서로 충돌하고 대치하기 때문에 대기가 매우 불안정해진다. 그로 인해 흐리고 궂은 날씨가 지속되며 지역에 따라 집중호우도 발생하기도 한다.

이 정체전선을 장마전선이라 하며, 보통 6월 말에서 7월 하순 사이 한반도 부근에 형성되어 며칠에서 몇 주간 지속적인 비를 내리게 한다. 원래 서로 다른 성질을 가진 두 공기덩어리는 쉽게 섞이지 않기 때문에 장마전선은 쉽게 해소되지 않고 여러 기상 요인의 영향을 받아 남북으로 오르내리기며 장기간 유지된다. 이 기간이 바로 장마철이다. 지역에 따라 차이가 있지만, 우리나라의 연강수량은 약 1,200 ~ 1,500mm 정도인데, 이 중 대략 31일간 이어지는 장마철에 내리는 비는 보통 300 ~ 500mm에 달한다. 이는 연강수량의 30~40%에 해당하기 때문에 이 기간에 내리는 비는 수자원 확보 측면에서 매우 중요하다.

남쪽의 덥고 습한 아열대 공기와 북쪽의 냉랭한 공기가 한반도 부근을 오르내리는 과정에서 장마철 날씨는 대체로 습하고 기온은 매우 변덕스럽게 변한다. 뿐만 아니라 전선은 일시적으로 사라져 소강상태에 들어가기도 한다. 그러나 장마철이 지나 8월에 접어들어 한여름이 되면 한반도는 강해진 남쪽의 아열대성 고기압인 북태평양고기압의 영향권에 들어 본격적으로 무더위가 시작된다. 덥고 습하지만 대체로 맑은 날씨가 이어지며 때때로 소나기성 강우가 내리는 것이 8월 기후의 특성이다. 이때 내리는 소나기성 강수는 남북 간에 성질이 다른 공기 사이에서 발생하는 장맛비와는 달리, 가열된 지면 위의 공기가 급격히 상승하면서 생기는 국지성 강우가 대부분이다. 따라서 같은 비라도 이 시기의 비는 장맛비와는 태생적으로는 성질이 다르다.

한편, 8월 하순부터 9월 초 사이에는 북태평양고기압이 약화되어 남쪽으로 물러나면서 우리나라는 무더운 아열대고기압의 영향권에서 벗어남과 동시에 북쪽의 차고 건조한 공기덩어리의 사이에 다시 놓이게 되는데, 이 때 정체전선과 온대저기압 등이 영향을 받아 많은 비가 내리기도 한다. 비가 잦은 이 시기를 일반적인 장마와 구별하기 위해 '가을장마' 또는 '2차 우기'라 부른다. 2019년 제주지역에서는 열흘 남짓한 가을장마 기간에 내린 비의 양이 장마철 강수량을 넘어선 사례도 있다.

모든 기상 현상이 그렇듯, 매년 반복되는 장마라도 그 기간과 시작·종료 시점, 강우일수와 장마기간 중 총강수량 등에서 모든 장마는 사뭇 다른 특성을 보인다. 예를 들어, 2020년에는 중부지방 장마가 6월 24일경 시작되어 8월 16일경 종료되어 무려 54일간 지속된 최장의 장마로 기록되었다. 이 기간 동안 서울 등 중부지방에는 평년보다 2배가 넘는 많은 비가 내렸고, 전국 곳곳에서 국지성 집중호우가 발생해 인명은 물론 산사태, 침수, 도로 유실 그리고 일조시간 부족에 따른 농작물 피해 등 광범위한 피해가 발생했다.

반면, 이보다 불과 2년 전인 2018년에는 남부지방 장마가 6월 26일 시작되어 불과 14일 만인 7월 9일 종료되며, 남부지방 관측 이래 가장 짧은 장마로 기록되었다. 이 해의 경우, 장마가 일찍 종료되면서 이후에 열돔 현상에 의한 기록적인 폭염이 이어졌고, 특히 무강우 기간이 벼의 생장과 밀접히 관련된 시기와 겹치면서 농작물 피해가 컸다. 장마철 강수일수 또한 매년 큰 차이를 보이는데 2020년의 경우, 장마기간도 길었던 만큼 장마기간 동안 비가 내린 날도 28.5일로 가장 많았던 반면, 2014년에는 불과 9.9일로 가장 적었다. 이처럼 해마다 찾아오는 장마지만, 그 양태는 해마다 크게 다르다. 주목할 점은 장마와 관련한 여러 가지 기록적인 통계가 최근, 특히 2000년대 들어서서 잇달아 갱신되고 있다는 것이다. 즉, 최장·최단 장마기간, 최다·최소 강수일, 최저 강수량, 장마 중 최고 일강수량 등 다양한 기록이 근래에 들어 새롭게 경신되고 있는 것이다.

장마의 이러한 변화는 의심할 나위 없이 전지구적으로 진행 중인 지구온난화에서 그 궁극적인 원인을 찾을 수 있다. 장마에 직접적으로 영향을 미치는 요소로는 북태평양 고기압, 우리나라 남서쪽에 위치한 열대몬순 기압골, 북동쪽의 고온건조한 대륙성기단, 한랭습윤한 오호츠크해 기단, 한대성 극기단 등이 있다. 이들 기단의 발달과 상호 균형에 의해서 장마가 시작되고 진행되며 그 특성이 결정된다. 그러나 최근 가속화되고 있는 지구온난화로 인해 이들의 강도와 발달시기, 위치 등이 변화하고 있다. 예를 들어 북극과 고위도 지역이 더 빠르게 온난화되면서 찬 해역에서 발달하는 오호츠크해 기단의 세기가 점차 약화되고 있다. 반면 북태평양 기단은 이전보다 더 강하고 이르게 발달하는 경향을 보이고 있다. 또한 최근에는 티베트고원에서 발달하는 상층 고기압이 한반도에 일찌감치 영향을 미치면서 장마의 정상적인 발달에 변화를 일으키고 있다. 이처럼 오늘날의 장마는 과거 교과서에서 정의하고 설명하던 전형적인 장마와는 이미 다르며 미래에는 더욱 더 그러할 것이다.

과학적 근거에 의해 마련된 미래 기후변화 예측 시나리오를 기반으로 한 미래의 장마에 관한 분석에 따르면 금세기 후반에 장마는 현재보다 약 10일 정도 일찍 시작되고, 약 10일 정도 일찍 종료될 것으로 예상한다. 장마지속기간은 지금과 유사할 것으로 보이지만, 장마기간 중 강수량은 더 많아질 것으로 예측된다. 이는 장마기간 중 비의 강도가 증가할 것임을 의미한다. 특히 상위 5% 수준의 강한 강도를 갖는 폭우는 38% 이상 크게 증가할 것으로 전망된다. 이러한 강한 대류성 강수의 증가는 하층으로 유입되는 열과 수증기의 증가로 인한 대기불안정성의 심화가 주요 원인으로 분석된다. 또 하나 주목할 점은 장마 후에도 강한 대류성 강수현상은 지속될 수 있다는 것이다. 장마의 시종과 발달 양상의 변화와 더불어 장마기간 중 강우 강도의 변화는 향후 장마의 뉴 노말(new normal)이 될 것으로 보인다.

앞으로 더 거칠어질 장마는 농업, 도시, 수자원, 에너지, 보건 등 여러 분야에 걸쳐 예기치 못한 막대한 피해를 초래할 수 있다. 이러한 피해를 최소화하기 위해서는 스마트한 수자원 관리, 도시 배수 및 홍수 인프라, 관개 및 농작물 관리, 전력 등 에너지 수급, 의료·보건 및 위생 등 다양한 분야의 대응체계를 개선하고 강화해야 한다. 특히 기존 재난 대응체계는 장마철 폭우, 여름철 폭염, 가을철 태풍 등 개별 재해에 초점을 맞춰왔지만, 폭우와 폭염, 가뭄 등이 동시에 발생하는 복합적인 재해의 양상이 예상되는 만큼 복합재난에 효과적으로 대응할 수 있는 보다 종합적이고 정교한 체계의 구축이 필요하다.