지구온난화 지속될수록 엘니뇨의 전 지구 기후 영향 커진다

- 4학년 안홍준 씨, MRI 왜곡 현상 개선 기법 개발 -

- 국제뇌기능매핑학회 공식 저널 〈NeuroImage〉게재 -

[연구필요성]

엘니뇨는 열대 태평양에서 발생하지만 대기 원격상관을 통해 전 세계 해양과 지역기후에 광범위한 영향을 미침

지구온난화에 따라 평균상태가 달라지면 엘니뇨의 발생 자체 뿐 아니라 원격상관또한 달라질 가능성이 큼

그러나 온난화된 기후에서 엘니뇨가 전 지구 해수면 온도에 미치는 영향이 어떻게 변하는지 충분히 규명되지 않음

[연구성과/기대효과]

본 연구는 지구시스템모형과 제6차 국제 기후모델 비교 프로젝트(CMIP6) 34개 모델을 이용해, 온난화 조건에서 엘니뇨의 전 지구 SST 영향이 전반적으로 강화됨을 확인함.

원인은 엘니뇨에 의해 유도되는 표면 바람 반응의 강화와, 평균 SST 상승에 따른 해기 습도 차 확대가 함께 작용해 잠열 플럭스 반응을 키우기 때문임.

전 지구 평균 해수면온도 반응은 약 13% 증가하며, 이 증가의 상당 부분은 ENSO 진폭 변화보다 배경기후 및 원격상관 민감도 강화에 의해 설명됨.

본 연구는 미래 기후위험 평가에서 ENSO의 빈도·강도뿐 아니라, 온난화된 배경기후가 ENSO 영향 자체를 얼마나 증폭시키는지도 함께 고려해야 함을 제시함.

[본문]

□ 온난화된 기후에서 엘니뇨의 전 지구 해수면온도 영향 확대

지구시스템모형(CESM1)과 제6차 국제 기후모델 비교 프로젝트(CMIP6) 34개 모델을 활용해, 현재 기후와 온난화 기후에서 엘니뇨가 전 지구 해수면온도에 미치는 영향을 비교·분석함. 그 결과, 온난화된 기후에서는 엘니뇨의 영향이 전 지구 평균 더 강하게 나타나는 것으로 확인됨(그림 1).

전 지구 평균 기준으로 엘니뇨에 대한 해수면온도 반응은 미래 온난화 기후에서 현재보다 약 13% 증가하는 것으로 나타났으며, 이러한 증폭은 CESM1뿐 아니라 CMIP6 34개 모델 전반에서 일관되게 확인됨(그림 1).

이는 지구온난화가 엘니뇨 자체의 발생 여부만이 아니라, 엘니뇨가 전 지구 해양과 지역기후에 미치는 파급효과 자체도 강화시킬 수 있음을 시사함.

□ 강화된 표면 바람 반응과 해기 습도 차 확대가 해수면온도 증폭을 유도

혼합층 열수지 분석 결과, 전 지구 평균 해수면온도 반응 증가분의 약 90%는 표면 열플럭스 변화, 약 10%는 혼합층 깊이 변화로 설명되었음. 또한 표면 열플럭스 증가분 가운데서는 잠열 플럭스가 약 50%, 복사 성분이 약 37%를 설명해, 증발과 관련된 해양-대기 상호작용이 가장 큰 역할을 하는 것으로 나타남(그림 2).

온난화 조건에서 엘니뇨에 의해 유도되는 표면 바람 반응이 더욱 강해지고, 동시에 평균 해수면온도 상승에 따라 해수면과 대기 사이의 비습 차 도 커지는 것을 확인함. 이 두 과정이 함께 작용하여 해양과 대기 사이의 잠열 교환을 강화.

동중국해, 미국 동해안, 남인도양, 북태평양 아열대 해역 등 대표 지역에서 엘니뇨에 따른 해수면온도 반응을 추가로 분석한 결과, 이들 해역에서도 미래 기후에서 반응이 더욱 뚜렷하게 강화됨을 확인함(그림 3).

□ 같은 엘니뇨도 미래에는 더 큰 영향

본 연구는 미래 엘니뇨 영향의 강화가 단순히 엘니뇨 자체의 세기 변화만으로 설명되지 않음을 보여줌.

전체 증폭 가운데 상당 부분은 온난화된 배경기후에서 대기와 해양이 엘니뇨에 더 민감하게 반응하는 데서 비롯되며, 이는 같은 규모의 엘니뇨가 발생하더라도 미래에는 더 큰 해양 및 기후 반응을 유도할 수 있음을 의미함.

특히 이러한 변화는 엘니뇨가 폭염, 가뭄, 홍수, 집중호우 등 전 세계적인 기후 이상 현상과 밀접하게 연결되어 있다는 점에서, 미래 지역 기후위험을 더욱 증폭시킬 가능성을 시사함.

따라서 미래 기후변화를 전망하고 대응 전략을 수립할 때는 엘니뇨의 발생 빈도나 강도 변화뿐 아니라, 온난화된 평균기후가 엘니뇨의 영향을 얼마나 증폭시키는지도 함께 고려할 필요가 있음.

결론적으로, 본 연구는 지구온난화가 엘니뇨의 전 지구적 파급효과를 강화할 수 있음을 보여주며, 미래 기후위험 평가와 예측 체계 고도화를 위한 중요한 과학적 근거를 제시함.

[연구결과]

Stronger ENSO-induced Global SST Variability in a Warming Climate


Seung-Jae Hong, Geon-Il Kim, Yechul Shin, Tomoki Iwakiri & Jong-Seong Kug

(Nature communications, in press, https://www.nature.com/articles/s41467-026-70140-9)

온난화된 기후에서는 엘니뇨가 전 지구 해수면온도에 미치는 영향이 현재보다 전반적으로 강화된다. 이러한 변화는 강화된 ENSO 유도 표면 바람 반응과 확대된 해기 습도 차가 함께 작용해 잠열 플럭스 반응을 키우기 때문이며, 그 결과 전 지구 평균 SST 반응은 약 13% 증가한다. 또한 증가분의 대부분은 ENSO 자체의 진폭 변화보다 배경기후 민감도와 원격상관의 강화에 의해 설명된다. 본 연구는 미래 기후위험 평가와 예측에서, ENSO의 변화뿐 아니라 온난화된 평균기후가 ENSO 영향을 얼마나 증폭시키는지도 함께 고려해야 함을 보여준다.

[그림설명]

그림 1 | (a) 현재 기후와 비교했을 때, 미래 온난화 기후에서 엘니뇨가 해수면온도에 미치는 영향 이 어느 지역에서 더 강해지거나 약해지는지를 나타낸다. (b)–(e), 동중국해, 미국 동해안, 남인도 양, 북태평양 아열대 해역에서 엘니뇨에 따른 해수면온도(위)와 잠열 플럭스 반응(아래)이 시간에 따라 어떻게 달라지는지를 보여준다. 파란색 선은 현재기후를, 빨간색 선은 온난한 기후를 나타낸 다. 이를 통해 미래 기후에서는 여러 지역에서 엘니뇨의 해수면온도 반응이 더욱 뚜렷해지며, 그 과정에서 잠열 플럭스 변화가 중요한 역할을 함을 확인할 수 있다.