[독일] 폭풍 활성 감소와 관련 있는 지속적인 기후 극한
주로 미국, 유럽, 러시아 및 중국 등에서 관찰되는 폭풍 활성(storm activity)의 감소가 겨울에 춥고, 여름에 뜨겁거나 건조한 기상 사건인 극단적인 기후 현상(weather extremes)에 영향을 끼치는 것으로 확인됐다. 독일 포츠담 기후 영향 연구소(Potsdam Institute for Climate Impact Research) 소속의 연구진이 수행한 새로운 연구가 이러한 사실을 보여주었다. 폭풍 활성에서 관찰된 변화는 제트 기류(jet stream)와 같은 다른 대기 역학에서 변화와 주로 관련이 있다. 제트 기류는 북반구 상공의 대류권 상부나 성층권에서 거의 수평축을 따라 서쪽으로 부는 강한 바람을 말한다.
중위도에서 더 적은 폭풍 또는 덜 심한 폭풍은 처음에는 좋은 소식처럼 보일 수 있지만, 불행하게도 좋은 소식은 아니라고 이 연구의 주저자인 Jascha Lehmann은 밝혔다. 이러한 폭풍이 해양에서 대륙으로 해양성 공기(maritime air)를 이동시키고, 극한 온도를 선호하지 않기 때문에, 이러한 폭풍은 토지 온도에 완만한 효과를 가진다.
중위도 순환(mid-latitude circulation)에서 변화는 극한 기후 사건의 강도와 수에 강력한 영향을 끼친다. 특히 고위도 준-정상 행성파(quasi-stationary planetary waves)는 표면에서 연장된 기후 극한과 관련이 있다. 반대로 빠르게 이동하는 대규모 파도(synoptic-scale waves)와 혹서 및 한파에 끼치는 이러한 파도의 직접적인 영향은 비록 파도에서 변화가 21세기에 예측 및 감지됐다고 하더라도 부족한 수준이다.
연구진은 월단위로 관찰된 자료에서 표면 온도와 강우와 관련된 개략적인 활성에 회귀 분석을 적용했다. 연구진은 중위도 대륙 지역 상당 부분에 걸쳐, 여름철 혹서가 낮은 폭풍 진로 활성(storm track activity)과 관련이 있다는 것을 보여 주었다. 겨울철 한파의 발생은 북아메리카 동부, 유럽, 중앙아시아 및 동아시아의 낮은 폭풍 진로 활성과 관련이 있다. 따라서 폭풍 진로는 대륙 온도에 대한 완만한 효과를 가진다. 뚜렷한 폭풍 진로 활성은 일 년 내내 월 단위 강우 극한을 선호하는 반면, 건조한 기간은 폭풍 진로 활성의 감소와 관련이 있다. 동향 분석은 미국 동부 지역에서 한파 발생, 캘리포니아에서 가뭄 및 유라시아 상공의 혹서를 선호하는 현상을 통하여 최근 몇 십 년 동안에 상당한 지역적인 변화를 규명했다.
북반구 중위도에서, 일일 기후 가변성의 상당 부분은 대서양과 태평양 상공에 위치한 지역을 추적하는 폭풍에 의해 결정된다. 여기서 폭풍을 포함한 기후 시스템이 생성되어 대륙 동쪽으로 이동한다. 겨울철에 폭풍은 상대적으로 따뜻한 해양에서 대륙으로 공기를 이동시키고, 따라서 온난한 효과를 초래한다. 여름철에, 역전된 효과를 가지는 바람이 해양으로부터 상대적으로 차갑고 습도가 높은 대기를 이동시킨다. 저자들은 그러한 기후 시스템의 부족이 여름철에는 더 지속적인 열과 가뭄을 선호하고, 겨울에는 한파를 선호한다고 밝혔다.
여름에는 중국 북부 곡창지대인 랴오닝(Liaoning) 지역에서 심각한 가뭄을 확산시켜 곡물 생산물을 위협하는 한편, 캘리포니아는 자그마치 3년 연속 연장된 가뭄을 경험하게 됐다고 Lehmann은 밝혔다. 인공위성 기후 자료에 대한 포괄적인 분석은 폭풍 활성에서 상당한 감소가 있는 지역이 우기 동안 감지됐다는 것을 보여주었다. 여름철에, 폭풍 활성은 중위도 지역 토지의 약 80%에서 감소됐다. 겨울철에 변화는 더 고르지 못한 분포를 보여주었으며, 아직까지 뚜렷한 감소가 미국 동부, 유럽과 아시아 상당 지역에서 발견됐다. 이러한 동향은 최근 겨울철 기록적으로 낮은 기온으로 어려움을 겪고 있는 뉴욕과 시카고 같은 지역에서 나타나고 있다.
중위도 폭풍 진로에서 감지된 이러한 변화는 대기에서 행성파와 제트 기류에서 변화와 관련이 있다. 그러한 역학 변화는 일부 지역과 다른 지역에서 기후 상황의 특정 유형을 선호한다. 지역적인 변화는 주로 자연적 가변성에 기인하지만, 연구진이 여름철 폭풍 활성에서 뚜렷한 전반적인 약화를 확인할 수 있다고 공동 저자인 Dim Coumou는 밝혔다. 또 이것은 미래 배출 시나리오 하에서 기후 모델에 의해 일부 예측된다. 그러나 아직까지 자료는 폭풍 활성 변화가 기후 변화에 의해 유발되는지 여부를 논하기 충분하지 않다. 이것은 추가적인 조사가 필요하다.
비록 평균 여름철 폭풍 활성이 감소한다고 하더라도, 가장 강력한 겨울철 폭풍은 지속적인 지구 온난화 조건 하에서 빈도가 증가할 것으로 예측되고 있다. 이것은 호우(heavy rainfall) 사건에 대한 심각한 암시가 될 수 있다. 또한, 열대 지역에서 가장 강력한 허리케인과 태풍(typhoons)은 미래 온난화 조건 하에서 증가할 것이다. 왜냐하면, 온난화가 증가하는 해수 표면 온도의 상승에 의해 유발되기 때문이다. 북반구 중위도에서, 주요 추진자는 따뜻한 적도와 차가운 북극 사이의 온도 차이이다. 인위적인 온난화는 북극에서 과도하게 비래하기 때문에, 차이는 축소되고 있다.
비록 이 연구가 얼마나 민감한 지역적인 기후 조건이 대규모 대기 역학에서 특정 변화라는 것을 조명한다고 하지만, 이것은 지상 위 사람들에게 심각한 영향을 초래할 수 있다고 Coumou는 밝혔다.
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 12월 17일]
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Cold, hot or dry: Persistent weather extremes associated with decreased storm activity
A decrease in storm activity over large parts of the US, Europe, Russia, and China is found to influence weather extremes—cold ones in winter, hot or dry ones in summer. This is now shown in a study by scientists from the Potsdam Institute for Climate Impact Research. The observed changes in storm activity are likely related to changes in other atmospheric dynamics like the jet stream—strong westerly winds circling the Northern hemisphere high up in the sky.
"Less or less severe storms in the mid-latitudes, this at first sight seems to be good news - but unfortunately it isn't," says lead-author Jascha Lehmann. "These storms have a moderating effect on land temperatures as they bring maritime air from the oceans to the continents and a lack of them can thus favor extreme temperatures."
In the Northern Hemisphere mid-latitudes, much of the day-to-day weather variability is determined by the storm track regions located over the Atlantic and Pacific oceans. Here, weather systems, including storms, are generated and travel eastwards to the continents. In winter, storms bring air from the relatively warm oceans to the continents and thus have a warming effect. In summer, the effect reverses with winds bringing relatively cool and moist air from the sea. The authors show that a lack of such weather systems can thus favor more persistent heat and drought events in summer, and cold spells in winter.
"This summer a severe drought in China's northern bread basket region Liaoning threatened crop yields, while California has been experiencing a prolonged drought for no less than three consecutive years," says Lehmann. Comprehensive analysis of satellite weather data shows that these are indeed regions where significant reductions in storm activity are detected during the rainy season. In summer, storm activity calmed down over as much as 80 percent of the land area in the mid-latitudes. In winter the changes are more patchy, yet pronounced reductions are found over eastern US and large parts of Europe and Asia. This includes regions like New York and Chicago which suffered from record-breaking cold temperatures in recent winters.
These detected changes in mid-latitude storm tracks are likely linked to changes in the jet stream and planetary waves in the atmosphere. Such dynamical changes favor certain types of weather situations in some regions and others elsewhere. "Regional changes are mostly due to natural variability but on top of that we see this pronounced overall weakening in summer storm activity," says co-author Dim Coumou, "This is also something projected by climate models under future emission scenarios. However, the data so far is not sufficient to say whether the storm activity changes are caused by climate change - this has to be investigated further."
Although average summer storm activity decreases, the most intense winter storms are projected to increase in frequency under continued global warming. This could have severe implications for heavy rainfall events. Also, the most intense hurricanes and typhoons in the tropics are likely to increase under future warming because they're driven by rising ocean surface temperatures. In the Northern mid-latitudes, the main driver is the temperature difference between the warm equator and the cold Arctic; a difference that is shrinking because man-made warming is over-proportionate in the Arctic.
"Altogether our study highlights how sensitive regional weather conditions are to any changes in large-scale atmosphere dynamics," says Coumou. "This can have serious impacts for people on the ground."
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