최근 북반구 지역에서 나타난 지구 온난화 속도의 감소는 해수 표면 온도와 연관된 자연 현상인 대서양 십 년 단위 진동(Atlantic Multidecadal Oscillation, AMO)의 내부 변동성으로 인한 결과로 나타난 것일 수 있다는 것이 미국 펜실베이니아 주립 대학교 연구진의 연구 결과를 통해 확인되었다. 

본 연구를 수행한 Michael E. Mann 교수는 일부 연구자들은 북반구 온난화의 일부 원인을 AMO의 온난한 상태에 있다고 주장하였다고 말했다. 그러나 연구진은 실제 AMO 신호는 최근 수십 년간 AMO가 냉각 상태에 있음을 보였으며, 이것은 인간 활동에 의한 온난화의 일부를 한시적으로 상쇄하였다고 주장하였다. 

연구진에 따르면, 선행 연구에서의 문제는 AMO를 장기적인 온도 경향에 대한 통계학적인 계산 이후에 남는 저주파 성분으로 정의하여 경향이 없는 것으로 본 것에 기인한다. 

연구진은 북대서양의 십 년 단위 진동에 대한 초기 연구들은 기껏해야 100년 단위의 짧은 기후 기록에 의지하여 있어 한계가 있었다고 설명하였다. 또한 일부 계산들은 온실가스와 에어로졸과 같은 인간 활동에 의한 인자에 의해 영향을 받은 장기적 기후 변화 경향을 사용하여 정확도가 떨어진다. 이러한 경향들은 마치 북대서양 진동과 같이 보인다. 

연구진은 AMO를 정의하는 데에 있어서 다른 접근법을 시도하였으며, 그 결과는 과학저널 Geophysical Research Letters를 통해 발표되었다. 연구진은 관찰된 기온의 변동을 기존의 다양한 모델 시뮬레이션과 비교하여 온실가스나 에어로졸과 같은 외부 영향을 최소화한 AMO의 내부 변동성에 대한 모델을 만들었다. 연구진은 내부 변동성이 관측결과 간의 차이에서 기인하며 모델이 북대서양 온도 변화에서 외부 영향을 받은 성분들을 예측하기 때문에 본 모델을 differenced-AMO로 불렀다. 연구진은 최근 10년에 대한 연구 결과가 예상된 십 년 단위 변동의 범위 안에 들어감을 확인하였다. 

연구진은 또한 본 모델의 접근법을 테스트하기 위하여 인위적으로 북반구의 평균 기온 데이터를 만들어내었다. 연구진은 이 데이터의 실제 AMO 신호를 알고 있기 때문에 differenced-AMO 접근법을 통해 정확한 신호값을 얻을 수 있는지 확인할 수 있었다. 연구진은 또한 경향이 없는 AMO (detrended-AMO) 접근법을 테스트하였으며, 이것이 알려져 있는 내부 변동성을 나타내지 못함을 확인하였다. 

Detrended-AMO 접근법은 진폭이 증가된 AMO 신호를 만들어내었다. 이 신호는 가장 높은 점과 낮은 점이 differenced-AMO 신호에 비하여 컸으며 인위적으로 만들어낸 데이터의 경우에서 나타난 신호보다도 컸다. 연구진은 또한 경향이 없는 AMO 접근법을 사용할 경우 신호의 정점들과 진동의 골들이 왜곡되는 것을 발견하였으며, 이것은 differenced-AMO 결과와는 다른 시기에 최고값과 최소값이 얻어지는 원인이 된다. Detrended-AMO 접근법은 최근 수십 년간의 시간 동안에 대해 비논리적인 기온의 상승값을 예측하였으며, differenced 접근법은 온난화의 정점이 1990년대에 도달하고 그 이후로 지속적으로 냉각되어왔음을 보여주었다. 

연구진은 일부 연구자들이 최근의 기후 경향을 설명하기 위해 제안한 “파도타기(stadium waves)”를 검토하였다. 기후의 파도타기는 운동경기장에서 관람객들이 앉았다가 일어나면서 파도타기를 하는 것에 비유할 수 있으며 파도를 원형으로 전달한다. 각 개인의 무질서한 움직임들이 순간적으로 하나의 움직임으로 변한다. 

기후의 파도타기는 AMO와 기타 연관된 기후 인자들이 동시에 일어나서 최고조에 이르고 함께 줄어들 때 발생할 것이다. 연구진은 이 동시 발생이 문제가 많은 detrended-AMO 접근법을 사용한 통계적인 인공물일 수 있음을 보였다. 

연구진은 AMO가 지난 십 년간 온난화 속도가 감소한 것에 대하여 적어도 어느 정도의 역할은 하였다고 결론지었다. AMO는 하나의 진동이기 때문에, 이러한 냉각 영향은 잠깐 동안 일어나는 것에 불과할 것이며, 만약 이것이 역전된다면 온난화 속도는 증가할 수도 있다. 

[출처 : KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 4월 10일]

"Some researchers have in the past attributed a portion of Northern Hemispheric warming to a warm phase of the AMO," said Michael E. Mann, Distinguished Professor of Meteorology. "The true AMO signal, instead, appears likely to have been in a cooling phase in recent decades, offsetting some of the anthropogenic warming temporarily."

According to Mann, the problem with the earlier estimates stems from having defined the AMO as the low frequency component that is left after statistically accounting for the long-term temperature trends, referred to as detrending.

"Initial investigations into the multidecadal climate oscillation in the North Atlantic were hampered by the short length of the instrumental climate record which was only about a century long," said Mann. "And some of the calculations were contaminated by long-term climate trends driven or forced by human factors such as greenhouse gases as well as pollutants known as sulfate aerosols. These trends masqueraded as an apparent oscillation."

Mann and his colleagues took a different approach in defining the AMO, which they report online in a special "Frontier" paper in Geophysical Research Letters. They compared observed temperature variation with a variety of historic model simulations to create a model for internal variability of the AMO that minimizes the influence of external forcing -- including greenhouse gases and aerosols. They call this the differenced-AMO because the internal variability comes from the difference between observations and the models' estimates of the forced component of North Atlantic temperature change. They found that their results for the most recent decade fall within expected multidecadal variability.

They also constructed plausible synthetic Northern Hemispheric mean temperature histories against which to test the differenced-AMO approaches. Because the researchers know the true AMO signal for their synthetic data from the beginning, they could demonstrate that the differenced-AMO approach yielded the correct signal. They also tested the detrended-AMO approach and found that it did not come up with the known internal variability.

The detrended approach produced an AMO signal with increased amplitude -- both high and low peaks were larger than in the differenced-AMO signal and in the synthetic data. They also found that the peaks and troughs of the oscillation were skewed using the detrending approach, causing the maximums and minimums to occur at different times than in the differenced-AMO results. While the detrended-AMO approach produces a spurious temperature increase in recent decades, the differenced approach instead shows a warm peak in the 1990s and a steady cooling since.

Past researchers have consequently attributed too much of the recent North Atlantic warming to the AMO and too little to the forced hemispheric warming, according to the researchers.

Mann and his team also looked at supposed "stadium waves" suggested by some researchers to explain recent climate trends. The putative climate stadium wave is likened to the waves that go through a sports stadium with whole sections of fans rising and sitting together, propagating a wave around the oval. Random motion of individuals suddenly becomes unified action.

The climate stadium wave supposedly occurs when the AMO and other related climate indicators synchronize, peaking and waning together. Mann and his team show that this apparent synchronicity is likely a statistical artifact of using the problematic detrended-AMO approach.

"We conclude that the AMO played at least a modest role in the apparent slowing of warming during the past decade," said Mann. "As the AMO is an oscillation, this cooling effect is likely fleeting, and when it reverses, the rate of warming increases." Others working on this project were Byron A. Steinman, postdoctoral fellow in meteorology, and Sonya K. Miller, programmer/analyst, meteorology, Penn State.

[원문출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2014/04/140407113351.htm]