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4월 북미 토네이도 발생 예측 가능해졌다···IBS, 해수면 온도로 난제 풀어

입력 2019.08.22. 03:01 댓글 0개
북미 토네이도 생성 과정 규명…수개월 전 예측 가능
국제학술지 '사이언스 어드밴시스' 온라인판에 게재
【대전=뉴시스】 김양수 기자 = 4월 토네이도 발생과 연관된 해수면 온도 분포 및 기압패턴 모식도. 붉은색은 평년보다 따뜻한 해수면 온도, 푸른색은 차가운 해수면 온도지역이고 흰색은 고기압(H), 어두운색은 저기압(L)을 나타낸다. 이 해수면 온도분포가 기압패턴을 발생시키고 이는 수증기 수송을 증폭시킨다(붉은 화살표). 하단 그래프는 미 중남부지역으로 유입되는 수증기의 월별 분포.2019.08.22(사진=IBS 제공) photo@newsis.com

【대전=뉴시스】 김양수 기자 = 예측이 불가능했던 북미지역 토네이도 발생 여부를 인근 해수면 온도패턴으로 수개월 전에 예측할 수 있게 됐다.

기초과학연구원(IBS)은 기후물리연구단 악셀 팀머만 단장(Axel Timmermann·부산대 석학교수) 연구팀이 4월에 발생하는 북미 지역 토네이도 발생 횟수가 해수면 온도와 대규모 기압패턴(고기압·저기압 배치)에 의해 조절된다는 사실을 밝혀냈다고 21일 밝혔다.

토네이도는 최소 시속 100㎞로 빠르게 회전하는 바람으로 전 세계 토네이도의 75%인 평균 1000여 개가 북미지역에서 발생한다. 그러나 해마다 발생 횟수는 크게 달라지고 특히 4~5월에는 토네이도 발생이 최고조에 달하지만 발생을 예측을 하는 것은 사실상 불가능했다.

이는 토네이도가 반경 수백m 가량의 작은 지역에서 일어나는 현상이기 때문이다.

토네이도의 장기예측을 위해서는 열용량이 크고 변화가 느린 해수면 온도와 토네이도의 관계를 밝히는 것이 중요하나 지금까지는 그 원리가 확인되지 않아 발생 1~2주 전에야 낮은 신뢰도로 예보가 가능한 실정이다.

이를 위해 IBS 연구진은 빠르게 변화하는 봄철 기후에 주목했다. 기존 연구에서는 계절 평균을 사용해 4월에서 6월까지의 토네이도 횟수를 평균적으로 고려했으나 4월에서 5월이 되면서 수증기 양이 2배 이상 증가해 봄철 동안에도 토네이도에 영향을 미치는 환경은 급격히 변한다.

연구진은 이를 고려해 토네이도 횟수와 기후 환경의 상관관계를 월별로 분석했다. 지난 62년간 축적된 북미 지역 토네이도 관측자료와 모형 시뮬레이션을 면밀하게 분석한 결과, 연구진은 4월에 한정해 해수면 온도가 특정 패턴을 가질 경우 북미 토네이도 발생 횟수가 증가한다는 사실을 규명해 냈다.

연구팀에 따르면 중앙태평양 지역이 평년보다 따뜻하고 미 서쪽 해안이 차가우며 멕시코 만이 따뜻할 때 중앙태평양부터 멕시코만 일대에 ‘고기압-저기압-고기압’으로 파동 형태의 기압패턴이 형성된다.

이는 ‘음의 태평양-북미패턴(The negative phase of the Pacific North American teleconnection pattern)’으로 해양과 대기 사이의 열과 수증기 교환을 통해 적도 중앙태평양에서부터 멕시코만까지 파동형태의 기압패턴이 형성되는 현상이다. 양의 위상은 저기압-고기압-저기압 형태이고 음의 위상은 반대로 고기압-저기압-고기압 형태다.

연구진은 이런 기압패턴이 4월에 형성될 경우 멕시코 만에서부터 다량의 수증기가 유입되는 것을 확인했다. 이 수증기는 미 서부 록키산맥 (Rocky Mountains) 우측을 따라 수송돼 내륙의 강한 바람을 연직으로 회전시키는 연료 역할을 한다. 그 결과 동부 내륙에 슈퍼셀 뇌우와 토네이도가 발생한다.

연구진은 "실험에서도 해수면 온도의 이런 영향력은 4월에 국한됐다. 4월에는 내륙에 수증기가 충분하지 못해 기압패턴이 유입시키는 수증기가 토네이도 발생 횟수를 증가시키는 직접적인 원인이 된다"며 "하지만 5월에는 록키산맥 우측에 풍부한 수증기와 강한 회전성 바람이 존재하기 때문에 해수면 온도와 토네이도 발생 사이의 직접적인 연관성은 사라진다"고 설명했다.

이번 연구를 적용하면 1~2주 전에 이뤄졌던 토네이도 예측을 수개월 앞당길 수 있을 것으로 기대되며 연구 결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 온라인판에 22일 오전 3시(한국시간)에 게재됐다.

논문명은 North American April tornado occurrences linked to global sea surface temperature anomalies다.

제 1저자인 추정은 연구위원은 “이번 연구로 대규모 기후조건과 토네이도의 인과관계를 밝혔다"며 "앞으로는 기후변화가 북미 지역 토네이도에 어떻게 영향을 미치는지 슈퍼컴퓨터를 이용해 연구할 계획”이라고 말했다.

kys0505@newsis.com <저작권자ⓒ 공감언론 뉴시스통신사. 무단전재-재배포 금지.>

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