기후변화 시대의 낯선 기상학 용어 – 극단기상학, 열파, 제트기류

2024년 여름 우리나라는 관측 사상 기록에 없는 장기간의 열대야(熱帶夜)를 겪었다. 이상기후 현상과 그에 따르는 심각한 지구의 재난은 얼마나 더 악화될 것인가? 유행되는 말처럼 ‘2024년은 가장 시원한 해’로 기록될 것인가? 기상예보관들은 제한된 짧은 시간에 복잡하고 난해한 기상변화를 설명한다. 기상학은 매우 복잡한 과학이며, 낯선 기상 용어까지 자주 나오고 있다.

극단기상예측과학(extreme event attribution, attribution science) :

기후변화가 앞으로 어떤 극단적인 상황을 초래할 것인지를 연구하는 기상학 분야가 있다. 일반적으로 attribution science라 불리는 이 생소한 기상학 용어는 2011년에 미국기상학회에서 처음 언급되었다. 2014년에는 이러한 미래의 기후를 연구하는 국제기상연구조직(World Weather Attribution)이 결성되었다.

​attribution science에 대한 우리말이 아직 없는 것 같다. 여기서는 ‘극단기상학’이라 부르겠다. 극단기상학에서는 1)극단적인 기상현상 측정, 2)슈퍼컴퓨터를 이용한 극단 기상 데이터 분석, 3)정상 기후일 때의 기상 현상, 4)극단 기후가 가져올 온갖 자연현상, 5)기상 문제로 발생하는 국내외적 분쟁 등을 연구한다. 극단기상학에는 ‘열파’(熱波)라 불리는 기상 현상을 중요하게 생각한다.

​열파(heat wave, heat dome) :

적도 가까운 열대지방에서는 기온 27℃를 정상이라고 생각한다. 그러나 알래스카나 시베리아에서는 이런 기온이 비정상적이다. 2020년 시베리아의 한 지역은 0℃ 이하여야 할 기온이 30℃까지 상승했다. 비정상으로 더운 날이 2-3일 또는 더 오래 계속된다면, 기상학자들은 ‘열파’라는 용어로 상황을 설명한다.

​열대지방은 기온이 높고, 반대로 남북극 지방은 기온이 낮다. 남북극 가까운 상공에는 제트기류가 빠른 속도로 흐르고 있다. 차고 습도가 낮은 제트기류가 열대지역 쪽으로 이동하여 하강하면 열대의 고온과 기압 상태가 조절된다.

​그러나 반대로 강력한 제트기류가 남극이나 북극쪽으로 흐르고 있으면, 적도지방의 대기는 평소보다 느리게 이동하거나 머물러 있으면서 기온이 더욱 높아진다. 이런 상태의 뜨거운 공기 덩어리를 ‘열파’ 또는 ‘열의 돔’이라 한다.

​인체는 더울 때 땀을 흘려 체온을 내린다. 열파(열의 돔)가 덮여 있는 지역에서는 고온인 데다 습도까지 높기 때문에 땀이 빨리 증발하지 않아 체온 조절이 되지 않는다. 체온이 계속 높으면 인체는 고통을 느끼고 신체에 이상이 발생한다. 40일 가까이 진행된 2024년의 우리나라 열대야는 열파가 상공에 계속 머문 결과이다.

​열파가 장기간 정체하는 지방에서는 덥기도 하지만 건조가 심해지므로 사람들은 더 많은 물과 전기를 소비한다. 농경지에서는 관수할 물이 부족해지고, 축산농가에서는 가축들을 고온에서 보호하기 어렵다. 더구나 발전시설이 부족한 지역에서는 블랙아웃(black out 대규모 정전) 현상도 나타날 수 있다.

진압이 불가능한 대규모 산림화재가 세계 도처에서 연일 발생하고 있다. 2019년과 2020년에 걸쳐 계속된 오스트레일리아의 들불은 나라 전체 산림을 30%나 태우면서, 기온을 더 높이고 이산화탄소를 발생시켰다.

​제트기류(jet stream) :

남극과 북극 약간 아래 9-12km 상공에는 서쪽에서 동쪽으로 제트기류라는 강풍이 항상 불면서 지구의 기상에 변화를 주고 있다. 제트기류의 풍속은 최저 시속 180km이고, 겨울에는 더 빨라져 시속 442km가 되기도 한다.

​제트기류가 발생하는 원인은 적도 쪽에서는 더운 공기가 공중으로 올라가고 그 자리로 남북극의 찬 공기가 밀려오기 때문인데, 이때 제트기류가 서쪽에서 동쪽으로 부는 이유는 코리올리 효과 때문이다.(코리올리 효과는 본사 블로그 참조)

제트기류는 저온의 강풍이고 폭이 넓기 때문에 지구의 기상을 크게 조절한다. 제트기류가 불지 않는다면, 적도지방은 계속하여 너무 덥게 되어 인간이 살기 불가능한 환경이 되고, 반면에 남북극에서는 극한이 계속되어 얼음의 대륙이 될 것이다.

북극이나 남극에 가깝게 부는 제트기류는 극제트(polar jet)라 하고, 중위도까지 내려와 부는 제트기류는 아열대제트(subtropical jet)라 한다. 제트기류가 극지방에서만 불고 있으면 지구 전체의 기온조절이 어렵다. 그러나 아열대 쪽으로 불 때는 적도와 중위도 지역의 기온이 조절된다. 한국에서 미국 쪽으로 날아가는 여객기는 제트기류 덕분에 돌아올 때보다 비행시간이 단축된다.

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대규모 들불이 발생하면 뜨거운 열기가 지구 전체의 기온에 영향을 준다. 동시에 들불이 타면 대량의 이산화탄소가 발생하여 온실효과를 더욱 강화한다. 기온이 높아지면 사람들은 냉방에 더 많은 전력을 소비하고, 그에 따라 전기를 생산하느라 더 많은 화석연료를 소비, 이산화탄소를 더욱 배출한다. 이처럼 오늘의 지구에서는 온실효과의 악순환이 일어나 기상재난은 더 큰 규모로 발전한다. 기후변화를 자초한 지구인에게 위기를 피할 획기적인 노력과 지혜가 필요해졌다. -YS