영국 카디프대학교(Cardiff University) 연구진은, 태양 에너지 방출의 변화가 유럽 내 지난 1000년 동안의 뚜렷한 자연 기후 변화를 이끌어온 것일 수도 있다고 밝혔다. 연구진은 태양 활동의 변화에서 북대서양 해양-대기 동역학에 미치는 의미 있는 영향력을 발견하였으며, 이는 지역 기후에 미치는 잠재적 효과를 의미한다.

과학자들은 북대서양의 온도와 지역 대기 순환 변화 과정을 알아보기 위해 해저 퇴적물을 연구하였다. 북대서양을 가로지르는 따뜻한 표면 흐름과 따뜻한 서풍은 유럽의 상대적으로 온화한 기후, 특히 겨울 기후에 대한 반응이다. 이러한 구조와 관련된 열 흐름의 경미한 변화는 지역 기후 변동성을 유도하며, 연구팀은 이를 역사상의 기후변화 기록과의 대조 연구를 실시하였다.

연구팀은 태양 활동의 변화가 지역 기후에 대한 잠재적 효과와 함께 북대서양 해양-대기 역학에 상당한 영향을 미치는 것을 발견하였다. 연구팀은 향후 수십 년간의 약화된 태양 활동의 지속을 예측했으나, 이와 관련한 자연적인 온도 변화는 인간 활동 중 CO2 배출에 의한 온도 변화에 비해서는 극히 작은 수준이라고 설명하였다. 이번 연구 결과는 “Nature Geoscience” 최신호에 게재된다.

카디프대학교 Paola Moffa-Sanchez 박사는 “아이슬란드 남부 해저에서 획득한 퇴적물로부터 온난한 표면 해양 흐름의 변화를 연구할 수 있다. 이를 위해서는 해양 표면에서 서식하였던 미생물의 화석화 물질의 화학 조성을 분석하였다. 분석 결과는 지난 1000년간의 핵심 해양 흐름의 염도 및 해수 온도 복원에 이용된다”고 설명하였다.
분석 결과를 통해, 수십 년에서 수세기의 시간 단위로, 북향 온난 흐름의 크고 갑작스러운 온도 및 염도 변화를 밝혀낼 수 있었다. 차가운 해양 조건은 낮은 태양 에너지 출력 기간과 동일하며, 이는 낮은 태양 흑점 활동 기간과도 상응한다. 연구진은 물리학 기반의 기후 모델을 통해, 태양 출력 변화에 대한 해양 반응을 시험하였으며, 이와 유사한 데이터를 얻을 수 있었다.

Ian Hall 교수는 “기후모델을 통해, 태양 출력이 대서양 표면 순환에 미치는 영향을 살펴볼 수 있게 되었다. 일반적으로, 대서양 표면 순환은 바람의 패턴과 밀접한 관련을 가진다. 기후 모델의 대기 요소 분석을 통해, 태양 최소 기간 동안 영국 제도 서쪽에 고기압이 형성되었음을 알 수 있었다. 이로 인해 따뜻한 서풍 바람의 유입이 차단되고 차가운 북극 공기가 남하하게 되며, 2010과 2013년에 유럽에서 발생한 극한 겨울과 같은 기후 변화가 일어나게 된다. 따라서 이를 대기 차단의 한 형태로 볼 수 있다”고 설명하였다.

Paola Moffa-Sanchez 박사는 “이번 연구는 이와 같은 상관관계가 오랜 시간 동안 이어져 왔으며, 미세 화석에 기록된 거대한 해양의 변화는 이러한 대기 패턴의 유지에 도움이 될 수 있음을 보여준다. 우리는 태양 최소 기간 동안 보이는 통합된 해양-대기 반응 해석을 통해, 16~18세기, 과거 유럽에서 발생한 끔찍할 정도로 심각했던 극한의 겨울 기후를 설명할 수 있을 것으로 본다”고 덧붙였다.

이번 연구 결과는, 비록 미래 태양 활동으로부터 예상되는 온도 변화가 인간의 이산화탄소 배출로 인한 지구 온난화 효과에 비해 매우 미미하지만, 해양 및 대기에 미치는 태양 출력과 관련한 지역적 기후 변동성은 미래 기후 예측을 위해서는 반드시 고려되어야 함을 보여준다.