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[미국] 사이클론과는 상관없이 해안의 홍수를 초래하는 해수면 상승
최근의 연구들은 기후변화가 열대 사이클론의 강도와 빈도에 집중하였으나, 미국 메사추세츠 대학(University of Massachusetts Amherst)의 연구진은 해수면 상승과 해안선의 후퇴 또한 미래에 홍수의 위험을 증가시키는 요인이 됨을 확인하였다.
본 연구 결과는 과학저널 Nature의 최근 특별호를 통해 발표되었다. 연구진은 인간사회가 열대 사이클론 등으로 인한 해안선의 빠른 변화에 적응하는 방법을 배울 필요가 있다고 설명하였다.
해수면의 상승과 그로 인한 해안선의 침식과 보초도(barrier island)의 손실 등을 통한 해안 풍경의 급격한 변화는 열대 사이클론과 관련된 홍수의 위협을 재앙 수준으로 변화시킬 수 있으나 그 영향이 거의 인정되지 않았고 연구가 덜 되어 있는 인자이다.
연구진은 전세계적으로 열대 사이클론의 빈도가 감소할 것이지만, 그 강도는 보다 심화될 것이라는 사실이 일반적으로 받아들여지고 있다고 설명한다.
그러나 이러한 변화들의 규모에 대해서는 의견이 분분하며 개별적인 지역에서 나타나는 열대 사이클론 활동이 세계적인 경향을 따를 것인가도 아직 확실하지 않다.
이러한 불확실성들에도 불구하고 연구진은 열대 사이클론으로 인한 홍수의 강도와 빈도가 해수면 상승에 의해 눈에 띄게 증가할 것이라고 주장하였다. 또한 지질학적인 기록을 살펴보면, 극심한 해안선의 변화를 일으키는 데에는 해수면의 상승이 큰 역할을 함을 확인할 수 있다.
지난 수천 년 동안 대부분의 해안 지대의 해수면 상승은 크게 발생하지 않아 왔으나 현재 해안 지대는 새로운 경계 조건에 도달하기 시작하였으며, 대부분의 경우 해안선의 후퇴가 가속되고 있다.
연구진은 허리케인으로 인해 발생할 해안 지역의 홍수를 이해하기 위해 고려해야 할 세 가지 물리적 인자에 초점을 맞추었다. 이 인자들은 열대 사이클론 기후학, 상대적 해수면 상승 및 해안선 변화이다.
기후 가변성은 열대 사이클론 활동 변화의 30에서 45퍼센트를 설명할 수 있다. 연구진은 사이클론이 상륙했을 경우만 고려하면 이 수치는 훨씬 감소할 것이라고 설명하였다.
반대로, 미래의 해수면 상승은 열대 사이클론이 자주 발생하는 해안가에서 특히 잘 드러난다. 예를 들면, 뉴욕시 지역에서 해수면이 1미터 상승하게 되면 오늘날 100년에 한 번 일어날까 하는 홍수가 3에서 20년마다 발생할 수 있다는 것을 의미한다.
가장 정비가 잘 된 해안지역의 경우에도 이렇게 극심한 홍수 빈도의 증가에는 견딜 수 없으며, 향후 해안지역을 효과적으로 계획하고 관리하기 위해서는 해수면 상승과 지형 역학적인 요인이 상륙 중인 열대 사이클론에 미치는 지배력을 알아야 할 필요가 있다.
연구진은 또한 인구가 열대 사이클론에 가장 취약한 해안 퇴적지에 위치하고 있으며, 이로 인해 열대 사이클론으로 인한 홍수의 영향이 더 극심해 질 것이라고 설명하였다.
이러한 영향은 퇴적지역의 세심한 관리를 포함한 적응 전략과 지하수, 석유, 천연가스 등을 뽑아내면서 인위적으로 생겨나는 퇴적지역을 줄이는 것 등을 통해 감소될 수 있다.
연구진은 해수면의 상승이 열대 사이클론과 연관된 극심한 홍수에 미치는 지배력과 그로 인한 해안선의 변화가 홍수의 강도에 미치는 복합적인 영향을 입증하기 위한 분석 및 모델링 결과를 제시하였다.
연구진은 열대 사이클론으로 인한 극심한 변화는 가끔씩 발생해 왔지만, 대부분의 해안 환경은 지난 수천 년 동안 꽤나 일정하게 유지되어 왔다고 설명하였다.
이와는 대조적으로 2100년경에 발생할 것이라고 예측되는 것과 유사하게 급격한 해수면 상승이 발생한 고대시기에 해안지역의 지세는 존재하지 않았거나 폭풍우에 의해 빠르게 사라져 버렸다.
연구진은 따라서 해수면 상승 수치가 증가함에 따른 열대 사이클론 영향의 증가가 저지대 해안가의 회복력을 감소시킨다고 조심스럽게 예측할 수 있다고 덧붙였다.
마지막으로, 연구진은 열대 사이클론 홍수의 빈도가 증가하는 것에 대한 관리 전략을 제시하였으며 해수면 상승에 따른 열대 사이클론 영향 증가로 인한 영향을 보다 정확하게 평가할 필요가 있음을 주장하였다.
[원문보기]
Sea-Level Rise to Drive Coastal Flooding, Regardless of Change in Cyclone Activity
Despite the fact that recent studies have focused on climate change impacts on the intensity and frequency of tropical cyclones themselves, a research team led by Jon Woodruff of the University of Massachusetts Amherst found on review of the relevant science that sea level rise and shoreline retreat are the two more certain factors expected to drive an increase in future flood risk from such storms.
Writing in the current special issue of Nature dedicated to coastal regions, geoscientist Woodruff, with co-authors Jennifer Irish of Virginia Tech University and Suzana Camargo of Columbia University, say, "Society must learn to live with a rapidly evolving shoreline that is increasingly prone to flooding from tropical cyclones."
Sea level rise and its potential to dramatically change the coastal landscape through shoreline erosion and barrier island degradation, for example, is an under-appreciated and understudied factor that could lead to catastrophic changes in flood risk associated with tropical cyclones, known as hurricanes in the North Atlantic, they say.
Woodruff adds, "There is general agreement that while globally, tropical cyclones will decline in frequency, their strength will be more intense. However, there is less consensus on the magnitude of these changes, and it remains unclear how closely individual regions of tropical cyclone activity will follow global trends."
Despite these uncertainties, the UMass Amherst geoscientist notes, the intensity and frequency of flooding by tropical cyclones will increase significantly due to accelerated sea level rise. Further, the geologic record provides clear examples for the importance of accelerated sea level rise in initiating significant changes in shoreline behavior.
"The era of relatively moderate sea level rise that most coastlines have experienced during the past few millennia is over, and shorelines are now beginning to adjust to a new boundary condition that in most cases serves to accelerate rates of shoreline retreat," he says.
The authors focus on three physical factors they say should be considered together to understand future coastal flooding from hurricanes: Tropical cyclone climatology, relative sea level rise and shoreline change.
"Modes of climate variability explain 30 to 45 percent of the variance of tropical cyclone activity within the instrumental historical record. This percentage is far less, however, when considering only storms that make landfall," they point out.
By contrast, "a future rise in sea level is far more certain, particularly along the coastlines most prone to tropical cyclone disruption. For example, a rise in sea level of 1 meter for the New York City region would result in the present-day 100-year flood events occurring every 3 to 20 years.
Most engineered coastlines are not designed for this increase in extreme flood frequency, and the dominance of sea-level rise and landscape dynamics on impacts by landfalling tropical cyclones must be acknowledged for effective planning and management of our future coastlines," Woodruff and colleagues write.
They add that "population centers most at risk of tropical cyclone impacts are mainly located along dynamic and subsiding sedimentary coasts that will serve to further enhance the impact of future tropical cyclone floods.
" People can soften such impacts "partly with adaptive strategies, which include careful stewardship of sediments," and by reducing human-caused land subsidence along many of the world's most populated coastlines due to the extraction of groundwater, oil and gas.
Woodruff and colleagues present prehistoric, instrumental and modeling evidence supporting the dominance of sea level rise on extreme flooding associated with tropical cyclones and the compounding influences of resulting shoreline change on the flood intensity by these events.
They say that paleoreconstructions from barrier beach systems and accompanying marshes indicate that "many if these coastal environments have remained remarkably stable over the last few millennia, despite episodic and extreme disruption by tropical cyclones."
In stark contrast, these landforms were either non-existent or quickly washed over by storms, during pre-historic times of rapid sea level rise similar to those projected for the end of this century, in 2100.
The authors point out, "It is therefore prudent to expect a decrease in the resilience of these low-lying coastlines from tropical cyclone impacts when enhanced by elevated rates of sea level rise."
Finally, they discuss management strategies in the context of "an almost certain increase in tropical cyclone flood frequency," as well as the need for accurate assessments of the disturbance and resilience of coastal systems to episodic flooding by tropical cyclones under increased rates of sea level rise.
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