유럽 연구진, 극한 강우 상호 연관성 밝혀

북미·유럽 폭우, 남아시아 지역에 영향
무관해 보이는 기후 현상 실제론 밀접
“전염병·정보 확산 밝히는 데도 응용”“브라질에 있는 나비의 날갯짓이 미국 텍사스에서 발생한 토네이도의 원인일까?”

1961년 미국의 수리기상학자 에드워드 로렌츠 박사가 날씨와 관련한 컴퓨터 시뮬레이션 작업을 하던 중에 발견한 ‘나비 이론’은 작은 변동이 결과적으로 엄청난 변화를 일으킬 수 있다는 복잡계 과학의 핵심이 되고 있다. 복잡계 과학은 특히 기상 예측 분야에서 다양하게 변형돼 활용되고 있다. 기상 현상은 대기와 해수의 운동들이 복잡하게 결합돼 나타나는 것으로, 규칙성이 없어 보이기까지 하기 때문에 복잡계 과학을 적용해 연구하기 가장 좋은 소재다.

유럽 연구진이 복잡계 과학을 활용해 지구온난화로 인해 나타나는 여러 종류의 이상 기후 중 극한 강우라고 불리는 폭우 현상을 사전에 예측할 수 있는 방법을 개발했다. 영국 임페리얼칼리지 기후변화연구소, 리딩대 지구과학과, 독일 포츠담 기후영향연구소, 포츠담대 지구환경과학연구소, 훔볼트대 물리학과, 러시아 사라토프주립대 공동연구팀은 전 세계적으로 내리는 극한 강우 현상들이 상호 연관성을 갖고 일정한 패턴을 보인다는 사실을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 1월 31일자에 발표했다.

연구팀은 북위 50도~남위 50도 사이 지역을 대상으로 이 지역을 2500㎞ 단위의 격자로 나눈 뒤 1998년부터 2014년까지 발생한 극한 강우 현상과 기상위성 데이터를 통한 수증기의 이동패턴을 정밀 분석했다. 극한 강우는 해당 지역에서 상위 5% 내에 드는 강수량을 기록한 비가 내린 것을 의미한다.

분석 결과 연구팀은 중부 유럽에서 엄청난 양의 폭우가 퍼붓고 닷새가 지난 뒤 멀리 떨어져 있는 인도에서 똑같이 폭우가 내릴 수 있음을 밝혀냈다. 흔히 생각하는 것처럼 비구름이 천천히 이동하면서 유럽과 인도 사이에 있는 지역들에 비를 퍼부으며 지나가는 것이 아니라 중부 유럽과 인도에서만 폭우가 발생해 전혀 상관없이 보였던 현상이 실제로는 밀접한 관계를 갖고 있다는 설명이다. 특히 인도, 파키스탄 등 남아시아 지역의 날씨는 미국과 캐나다 등 북미 지역과 중부 유럽 지역의 폭우 현상과 밀접하게 연관돼 있다는 것이 이번 연구를 통해 확인됐다. 즉 극한 강우에 ‘원격상관 패턴’이 있다는 것인데 폭우 현상이 원격상관 패턴을 갖고 있다는 것이 밝혀진 것은 이번이 처음이다.

원격상관 패턴은 특정 지점에서 나타난 현상과 이와 지리적으로 멀리 떨어져 있는 지역에서 나타나는 현상이 상관관계를 보이는 것을 말하는 기상학 용어다. 1935년 북대서양 지역의 기후를 연구하던 스웨덴 기상학자 안데르스 옹스트롬이 처음 사용했으며, 1975년 독일 기상학자 헤르만 플론과 헤리베르트 플리어가 적도 태평양의 기후변화와 관련한 논문을 발표하면서 널리 알려지게 됐다.

원격상관 패턴의 대표적인 사례는 우리에게도 잘 알려진 엘니뇨와 라니냐 현상이다. 남미 지역의 해수 온도 변화가 멀리 떨어져 있는 아프리카 남부에 가뭄을 일으키거나 대서양 지역에 강력한 허리케인을 만들고 동북아시아 지역에 혹한이나 폭염을 가져오는 식이다.

니컬러스 보어 임페리얼칼리지 교수는 “이번 연구 결과는 복잡계 과학과 대기과학을 결합한 학제 간 연구의 산물로 최근 잦아지고 있는 극심한 기후 변화와 폭우 현상에 대한 연관성을 밝혀냈다는 데 큰 의미가 있다”며 “이번 연구 결과는 국지성 폭우와 그로 인한 홍수뿐만 아니라 전염병이나 정보의 확산 현상을 밝혀내는데도 응용할 수 있을 것”이라고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr