[미국] NCAR, 지구온난화에 따른 홍수 패턴 변화 예측

미국 국립대기연구센터(NCAR)가 주도한 새로운 연구에 따르면 기후변화는 향후 홍수 패턴을 크게 변화시킬 것이다. 앞으로 보통의 폭풍이 증가한다고 해서 반드시 많은 지역에서 유출량이 증가하는 것은 아니지만, 극심한 폭풍으로 인해 더 파괴적이고 빈번한 홍수가 발생할 것이다.

강수량이 증가하는 것이 홍수에 이러한 다른 영향을 미치는 이유는 따뜻한 기온이 대기와 육지 모두에 미치는 영향과 관련이 있다고 이 연구는 밝혔다. 기온이 따뜻해지면 대기가 더 많은 수분을 방출하는 동시에 토양도 건조해지고 땅이 더 많은 비와 눈을 흡수할 수 있게 된다.

그 결과, 보통의 집중호우(cloudbursts)는 지역이 침수되는 대신 땅 속으로 스며들 수 있다. 그러나 연구팀의 고급 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면, 기후 변화와 함께 잦아지고 있는 극심한 폭풍으로 인한 많은 강수량은 토양을 포화시키고 홍수의 증가를 야기할 것이라고 한다.

마누엘라 브루너(Manuela Brunner) 연구 관계자는 "직관적으로 보이지 않을 수도 있지만, 기후 변화는 보통의 강우에 대한 홍수 감소와 극심한 강우에 대한 홍수 증가로 이어질 수 있다"면서 "중도적인 사건의 변화가 우리에게 잘못된 안정감을 줄 경우 특히 위험히다. 사실, 극단적인 홍수의 발생 가능성이 점점 놓아져 잠재적으로 더 광범위한 피해를 야기할 것"이라고 말했다.

연구자들은 강수량 증가로 인한 임계점이 계절, 고도 및 기타 요인에 따라 다르다는 것을 발견했다. 연구 결과는 인프라 설계 및 홍수 위험 완화 전략에 상당한 영향을 미칠 수 있다.

NCAR의 초빙 과학자인 브루너는 NCAR 박사 후 연구원으로서 연구를 수행했다. 그녀는 현재 프라이부르크 대학의 강사이다. 연구팀에는 뮌헨 대학, 캘리포니아 대학 로스앤젤레스, 네이처 컨저버넌시(Nature Conservancy)의 과학자들도 포함되어 있다.

이 연구는 『Communications Earth and Environment Journal』에 발표되었다. 기금은 NCAR의 후원사인 국립과학재단과 다른 기관에서 지원했다.

올 여름 서유럽에 엄청난 홍수를 일으킨 집중호우와 같은 주요 홍수들은 기후변화의 영향에 대한 우려를 고조시켰다. 그러나 전 세계 많은 지역의 하천 흐름 관찰은 점점 더 심한 폭우에 대한 홍수의 대응에 관한 혼합된 증거를 제공했다.

지구온난화 관점에서의 강수량과 홍수 사이의 관계를 더 잘 결정하기 위해, 연구팀은 기후 모델과 수문학적 모델의 조합을 사용하여 20세기 후반의 역사적 조건과 금세기 말의 예상되는 온난화 상태를 비교하면서 대규모 시뮬레이션을 실행했다. 이들의 접근방식은 기후변화에 대한 대기반응과 하천의 흐름, 토양수분 등의 지표면 조건을 모두 포착할 수 있게 했다. 이 연구는 또한 과학자들이 현실에서 거의 관찰되지 않는 100년 규모 홍수 같은 많은 극단적인 사건들을 평가할 수 있도록 해주었다.

연구팀은 모델링을 바이에른 주의 78개 분수령에 적용했지만 다른 분수령에도 적용할 수 있습니다.

그 결과 유역에 따라 임계치가 있는 것으로 나타났는데, 임계치를 넘는 집중강수량이 증가하면 한계 침투량을 넘어 홍수량이 증가하는 것으로 해석된다. 임계치는 10년 내 1회 빈도 또는 "리턴 인터벌(return interval)"일 수 있으며, 이는 50년 내 1회 발생하거나 더 극단적일 수도 있다.

변동은 계절 및 고도뿐만 아니라 하천 유역의 크기에 따라 부분적으로 달라진다.

브루너는 "홍수는 단순히 강수에 관한 것이 아닌 눈과 토양, 그리고 다른 유역 특성에 관한 것"이라고 말했다. 그녀는 "모든 종류의 홍수 사건에 동일한 변화 요인을 적용할 수는 없다는 점을 이해하는 것이 중요하다"고 덧붙였다.

이 연구는 불투수면이 대체로 투수성이 없고 강수량 증가와 홍수 사이에 상대적으로 직접적인 상관관계가 있는 도시 환경을 검토하지 않았다. 그러나 이 연구 결과는 강수량이나 눈이 녹는 온화한 기후와 수문 시스템을 가진 세계 지역과 관련이 있다.

브루너는 "토양의 습기와 같은 전례 없는 조건은 적당한 현상을 조절하는 데 중요하다"며 "강수에 대한 수문학적 대응은 다양하며, 홍수에 대한 사회의 복원력을 강화하기 위해서는 이러한 변화를 이해할 필요가 있다"고 말했다.

[출처 = NCAR & UCAR(https://news.ucar.edu/132807/flooding-patterns-expected-change-future-warming) / 2021년 9월 1일]