[미국] 해빙 융해와 극지방 소용돌이 냉기의 상관관계 분석
북극의 대기에 존재하는 다량의 북극 공기(Arctic air)인 극 소용돌이(polar vortex)가 미국을 극심한 냉기로 빠지게 할 수 있을까? 새로운 연구는 전 세계가 더욱 더 온난화됨에 따라, 북아메리카, 유럽 및 아시아 등이 보다 더 강력하고 빈번한 냉풍(cold air)의 방문을 겪게 될 것이라고 밝혔다.
연구진은 이러한 현상의 원인이 러시아 해수에서 빙하 축소(shrinking ice) 때문이라고 밝혔다. 더 적은 얼음은 해양에서 대기로 더 많은 에너지를 이동하게 하고, 북극에 공기를 잡아두어 북극을 비정상적으로 차갑게 유지시키는 대기 강제력(atmospheric forces)을 약화시킬 수 있다고 동 연구는 밝혔다. 그러나 때때로 냉풍이 북극의 남쪽으로 이동해 북극의 극한 냉기를 남쪽으로 가져간다.
이러한 현상은 몇 가지 이유로 발생하고, 새로운 연구는 이 현상의 이유 중 하나가 북극 지역에 있는 얼음이 축소될 때 더 많은 물이 회복되지 않은 채 남겨지기 때문에 발생한다고 제안했다.
일반적으로 해빙(sea ice)은 해양으로부터 열에너지를 이탈시켜 대기로 유입되는 것을 방지한다. 빙하의 소실이 발생할 때, 더 많은 에너지가 대기로 유입되어, 높은 고도의 공기는 일반적으로 북극 공기가 남쪽으로 배회하는 것을 방해하는 제트 기류(jet stream)를 약화시킨다고 공동 저자인 미국 퍼시픽 노스웨스트 국립 연구소(Pacific Northwest National Laboratory) 소속의 Jin-Ho Yoon은 밝혔다. 따라서 대신 차가운 공기가 달아난다.
이러한 현상은 1990년대 상대적으로 드물게 발생했지만, 2000년 이후 거의 매년 발생했다고 2014년 9월 2일 Nature Communications 저널에 발표된 연구는 밝혔다. 한국 연구진과 미국 연구진으로 구성된 연구팀은 수많은 이러한 냉기의 발발이 러시아의 바렌츠 해(Barents seas)와 카라 해(Kara seas)에서 이례적으로 낮은 해빙 수준이 발생한지 몇 개월 후에 발생했다는 사실을 확인했다.
동 연구는 역사적 자료를 관찰하였으며, 이후 컴퓨터 시뮬레이션을 수행했다. 두 가지 접근은 축소된 해빙(shrinking sea ice)과 냉기 발발(cold outbreak) 사이에 동일한 강력한 연관관계를 보여주었다고 주저자인 극지 연구소(Korea Polar Research Institute) 소속의 연구 과학자인 Baek-Min Kim은 밝혔다. 해빙 융해의 거대한 비율은 화석 연료의 연소로 유래한 인위적인 기후 변화로부터 유발된다고 Kim은 밝혔다.
북극에서 해빙은 일반적으로 9월에 가장 낮은 수치를 기록하고, 이 연구에서 중요하게 다루어진 기간이라고 미국 국립 빙설 센터(National Snow and Ice Data Center) 책임자인 Mark Serreze는 밝혔다. 2012년에 해빙의 수준은 가장 낮은 수치를 기록했으며, 2014년 다소 증가했다. 그러나 이러한 동향은 일시적인 것으로 최소 빙하 함량은 아직까지 1970년대 수치의 40% 수준을 기록하고 있다고 Serreze는 밝혔다.
Yoon은 이 연구가 축소된 해빙에 초점을 맞추고 있다고 하더라도, 축소된 해빙은 2013년 극 소용돌이로 인한 냉기의 방문에 분명히 책임이 있는 역할을 했다고 밝혔다.
과거 몇 년 동안에, 많은 연구는 북극에서 가속되고 있는 온난화를 조명했으며, 이러한 현상이 혹서에서 슈퍼 태풍 모래(Superstorm Sandy)에 이르는 남쪽에서 훨씬 더 극심한 기후와 연관이 있는지 여부를 조사했다. 이러한 북극-극한 연관성(Arctic-extremes connection)은 주류를 형성하고 있는 기후 과학자들에 의해 논쟁이 이어지고 있는 최첨단 과학 분야라고 Serreze는 밝혔다. 과학자들은 2014년 9월 첫째 주 미국 시애틀에서 관련 문제를 보다 더 심층적으로 논의할 예정이다.
국립 대기 연구 센터(National Center for Atmospheric Research) 소속의 기후 분석 책임자인 Kevin Trenberth는 이러한 연관 관계에 관하여 회의적인 입장을 표명했으며, 이 연구에 동의하지 않는다고 지적했다. 그의 연구는 제트 기류와 극 소용돌이 행동 양식에서 변화에 대하여 북극보다는 태평양이 더 큰 영향을 끼치고 있다는 점을 지적하고 있다.
그림1> 2014년 1월 10일 뉴욕 주 나이아가라 폭포는 미국과 캐나다에 영향을 초래하는 최근 극 소용돌이 이후 녹기 시작했다.
[원문보기]
Study links polar vortex chills to melting sea ice
A new study says that as the world gets warmer, parts of North America, Europe and Asia could see more frequent and stronger visits of cold air as the world gets warmer.
Researchers say that's because of shrinking ice in the seas off Russia. Less iced would let more energy go from the ocean into the air, and that would weaken the atmospheric forces that usually keep cold air trapped in the Arctic.
But at times it escapes and wanders south, bringing with it a bit of Arctic super chill.
That can happen for several reasons, and the new study suggests that one of them occurs when ice in northern seas shrinks, leaving more water uncovered.
Normally, sea ice keeps heat energy from escaping the ocean and entering the atmosphere. When there's less ice, more energy gets into the atmosphere and weakens the jet stream, the high-altitude river of air that usually keeps Arctic air from wandering south, said study co-author Jin-Ho Yoon of the Pacific Northwest National Laboratory in Richland, Washington. So the cold air escapes instead.
That happened relatively infrequently in the 1990s, but since 2000 it has happened nearly every year, according to a study published Tuesday in the journal Nature Communications. A team of scientists from South Korea and United States found that many such cold outbreaks happened a few months after unusually low sea ice levels in the Barents and Kara seas, off Russia.
The study observed historical data and then conducted computer simulations. Both approaches showed the same strong link between shrinking sea ice and cold outbreaks, according to lead author Baek-Min Kim, a research scientist at the Korea Polar Research Institute. A large portion of sea ice melting is driven by man-made climate change from the burning of fossil fuels, Kim wrote in an email.
Sea ice in the Arctic usually hits its low mark in September and that's the crucial time point in terms of this study, said Mark Serreze, director of the National Snow and Ice Data Center in Boulder, Colorado. Levels reached a record low in 2012 and are slightly up this year, but only temporarily, with minimum ice extent still about 40 percent below 1970s levels, he said.
Yoon said that although his study focused on shrinking sea ice, something else was evidently responsible for last year's chilly visit from the polar vortex.
In the past several years, many studies have looked at the accelerated warming in the Arctic and whether it is connected to extreme weather farther south, from heatwaves to Superstorm Sandy. This Arctic-extremes connection is "cutting edge" science that is hotly debated by mainstream climate scientists, Serreze said. Scientists are meeting this week in Seattle to look at the issue even more closely.
Kevin Trenberth, climate analysis chief at the National Center for Atmospheric Research in Boulder, is skeptical about such connections and said he doesn't agree with Yoon's study. His research points more to the Pacific than the Arctic for changes in the jet stream and polar vortex behavior, and he said Yoon's study puts too much stock in an unusual 2012.
But the study was praised by several other scientists who said it does more than show that sea ice melt affects worldwide weather, but demonstrates how it happens, with a specific mechanism.
Katharine Hayhoe, a Texas Tech climate scientist in Lubbock, said the study "provides important insight into the cascading nature of the effects human activities are having on the planet."
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