[강찬수 칼럼] 트럼프 취임식 덮친 북극 한파...'온난화의 역설' 왜?

한국 시간으로 21일 오전 2시(현지 시각 20일 정오)에 열리는 도널드 트럼프 미국 대통령 취임식이 미 의회 의사당 내에서 진행된다.

제47대 대통령 취임식은 당초 내셔널 몰로 연결되는 의사당 앞 야외무대에서 진행할 예정이었으나, ‘북극 한파’ 탓에 당일 정오 무렵 기온이 영하 6.1℃에 머물 것으로 예상됨에 따라 실내로 장소를 급히 변경하게 됐다. 미국 대통령 취임식이 실내에서 열리는 것은 1985년 로널드 레이건 당시 대통령 집권 2기 취임식 이후 40년 만이다. 1985년 당시에는 취임 선서를 하는 정오에 기온이 영하 13.8도를 기록했다.

취임식 행사에 영향을 준 ‘북극 한파’는 미국 수도 워싱턴 D.C. 뿐만 아니라 캐나다 등 북미 대륙의 많은 지역에 영향을 줄 것으로 예상됐다. 북미 동부 지역에서는 기온이 영하 30℃까지 떨어지는 등 이번 겨울 들어 가장 추운 날씨가 될 것이란 전망도 나온다.

중위도 지방 겨울 혹한 여전히 기승

많은 이들은 기후변화로 지구 기온이 계속 오르는데, 이처럼 겨울철 한파는 사라지지 않고 있는 데 대해 궁금해 한다. 이러한 궁금증은 기상학자들이 발표하는 논문에도 반영된다.

지난해 12월 미국과 한국 등 국제연구팀은 ‘환경연구, 기후(Environmental Research, Climate)’ 저널에 발표한 논문에서 “기후변화로 북극 지방은 빠르게 온난화 추세를 보이고 있지만, 중위도 지역의 겨울 혹한은 여전히 기승을 부리고 있는 것으로 나타났다”고 밝혔다. 더욱이 최근 들어 과거보다 오히려 혹한의 빈도가 잦다는 증거도 있다.

논문에서는 “북극 지방의 경우 강력한 온난화 추세가 관찰되고 있지만, 중위도 지방에서는 일관된 추세가 발견되지 않았다”고 설명했다. 로키 산맥 동쪽의 미국, 동북아시아, 유럽 전역의 극한 한파 온도가 최근 수십 년 동안 거의 일정하게 유지되어 강력한 북극 온난화 추세와 뚜렷이 대조된다는 것이다.

지난 2023년 ‘커뮤니케이션스 지구와 환경(Communications Earth and Environment)’ 저널에 발표된 논문에서는 “북극 증폭(북극 온난화 가속)이 중위도 지역의 한파 발생을 점차 완화할 것이라는 것은 널리 받아들여진 사실이다. 그러나 최근 연구에서는 북극 증폭이 (중위도 지방에) 더 심각한 겨울 날씨에 기여할 수 있다고 주장하기도 한다”고 지적했다.

겨울 전체 평균기온은 기후변화로 서서히 올라가지만, 그런 와중에 중위도 지방에서는 극심한 한파 이벤트의 빈도가 줄어들지 않았다는 얘기다.

다시 정리하면, 2023년 논문과 2024년 논문에서는 “북극 증폭이 뚜렷한 것과는 대조적으로 중위도 지방에서는 한파가 줄어들지 않았다”는 점을 강조하고 있다. ‘북극 증폭(Arctic Amplification)’은 지구 온난화로 인해 북극 지역의 기온이 지구 평균보다 빠르게 상승하는 현상을 말한다. 북극은 지구의 다른 지역보다 2~4배 빠른 속도로 온도가 상승하고 있으며, 이는 기후 변화의 주요 특징 중 하나로 여겨진다.

서울에선 영하 17~18℃ 한파 여전

한반도 겨울은 어떨까. 기상청이 발표하는 자료를 보면 한반도는 겨울 평균기온이 꾸준히 상승하는 추세를 보이고 있다. 온난화의 영향이 겨울철에 두드러지게 나타난다.

하지만 서울지역 1월의 최저기온 평균을 보면 반드시 그렇지도 않다. 과거보다 추워졌다고 할 수는 없지만, 과거보다 최저기온 평균이 상승했다고 보기 어렵다.

2011~2020년 10년 동안 가장 추운 시기인 1월의 최저기온 평균은 영하 6.0℃로 1961~1970년의 영하 8.2℃도, 1981~1990년의 영하 7.3℃보다는 높다. 하지만 1971~1980년의 영하 7.3℃나, 1991~2000년의 영하 5.3℃나 2001~2010년의 영하 5.2℃보다는 낮다. 더욱이 가장 최근인 2021~2024년 1월도 최저기온 평균이 영하 5.7℃로 50년 전 수준과 같다.

이는 전체적으로 겨울 기온이 상승하는 추세이지만, 한 번씩 북극발 강한 한파가 밀어닥친다는 얘기다. 실제로 2021년 1월 8일에는 서울의 최저기온이 영하 18.6℃까지 떨어졌고, 2023년 1월 25일에도 영하 17.3℃를 기록했다.

미국에서도 2021년 2월 극심한 한파가 닥쳤고 텍사스 주에서는 큰 피해가 발생하기도 했다. 당시 텍사스 254개 카운티 전체에 겨울 폭풍 경보가 발령됐는데, 한파로 발전소 가동이 중단되고 천연가스 생산량이 급감하면서 전력 공급에도 차질이 발생했다. 텍사스는 자체 전력망에만 의존한 탓에 인근 주에서 전력을 공급할 수도 없었다. 저소득층을 중심으로 최소 246명이 사망하고 1300억 달러(174조 원)의 피해를 입었다.

기후변화로 지구 전체 기온이 상승하고 북극 기온도 올랐지만, 중위도 지방 한파는 사라지지 않았음을 보여준다.

북극진동, 온난화의 역설

북극이 따뜻해진다는데 북극발(發) 한파는 왜 생길까. 북극 온난화 속에 한반도 등 중위도 지역의 겨울이 추워지는 것을 ‘온난화의 역설’이라고 설명한다. 온난화 역설 뒤에는 바로 북극진동(Arctic Oscillation)이 있다.

지구온난화가 지속하면서 북극의 기온이 상승하고, 찬 공기의 남하를 막아주는 제트기류가 약해지면서 겨울철 중위도 지역까지 북극 찬 공기가 남쪽으로 쏟아져 내려온다는 것이다.

제트기류를 극와류(polar vortex)라고 부르는데, 극지방의 추운 공기를 가둬두는 역할을 한다. 제트기류가 빠른 속도로 흐를 때는 북극의 한기를 가둬두는 역할을 하지만, 제트기류가 느려지고 뱀처럼 꾸불꾸불 흐르는 사행(蛇行)하게 된다.

제트기류가 느려지는 게 바로 북극진동 탓이다. 북극진동은 북극과 중위도 사이의 기압 차이가 주기적으로 커졌다, 작아지기를 반복하는 현상을 말한다. 북극과 중위도 지방의 기압 차이가 줄었을 때는 북극진동 지수가 음수(-)로, 기압 차이가 벌어졌을 때는 북극진동 지수가 양수(+)로 표시된다. 북극의 기온이 상승하면 북극 고기압이 약해지고, 북극과 중위도 지방의 기압 차이가 줄어든다. 온도 차이 혹은 기압 차이가 줄어들면 북극 주변을 도는 제트기류가 약해진다.

북극이 온난화됐다 해도 그래도 북극이다. 기압이 변화하는 북극진동이 생기고, 제트기류가 출렁일 때 북극의 한기가 남하한다. 영하 40~50℃의 찬 공기가 허물어진 담벼락을 넘어 중위도 지방 상공으로 밀려 내려오는 것이다.

한강 결빙 해마다 들쭉날쭉

제트기류가 북반구의 어느 지역에서 남쪽으로 처지느냐에 따라 유럽이나 동아시아, 북미 등에서 번갈아 가며 혹한이 나타난다. 반대로 제트기류가 처지지 않은 구역에 들면 따뜻한 겨울이 나타날 수 있다.

동북아시아는 이번 겨울 북극진동에 따른 북극한파가 쏟아져 내려올 것이란 예보가 아직 나오지 않았기에 따뜻한 겨울이 계속될 것이라는 얘기다.

올겨울 서울의 한강이 얼지 않을 것이란 전망이 나오는 것도 이런 원리로 설명할 수 있다. 서울 한강의 결빙 관측지점은 한강대교 두 번째와 네 번째 교각 사이 상류 100ｍ 지점에 설정한 가상의 직사각형 구역이다. 기상청은 이곳이 완전히 얼음으로 덮여 강물이 보이지 않으면 한강이 결빙됐다고 기록한다.

올겨울 들어 서울의 최저기온이 영하 10℃ 아래로 떨어진 것은 지난 9~10일 이틀에 불과했고, 대체로 평년기온을 웃돌고 있다. 이 정도 추위에서는 한강 물이 얼기 어렵다.

한강이 얼지 않는 것은 한국전쟁 때문에 한강 결빙 관측이 이뤄지지 못한 1947∼1954년을 제외하고 1906년 이후 지난해까지 9번이다. 올겨울 한강이 얼지 않으면 통산 10번째다. 겨울이 시작한 해를 기준으로 보면 1960년과 1971년, 1972년, 1978년, 1988년, 1991년, 2006년, 2019년, 2021년이다.

이는 한강이 얼지 않은 해가 반드시 최근에 집중된 것만은 아니라는 얘기다. 여러 가지 요인을 고려하면 한강이 얼지 않는 해가 갈수록 잦아질 법도 한데 그렇지 않다. 한강 결빙을 방해하는 요인들로는 지구온난화로 기온과 더불어 한강 수온이 상승하는 추세인 점, 1970~80년대와 비교하면 서울 인구가 늘고 소득이 증가하면서 겨울에도 따뜻한 하수가 많이 배출된다는 점, 잠실수중보와 신곡수중보 건설로 한강에 물이 많아졌고 바닷물 역류가 줄어든다는 점 등이다.

해류 둘러싼 자연과 사람의 줄다리기

기후변화로 인한 재난을 상징하는 영화 ‘투모로우(The Day After Tomorrow, 2004년)’에서는 대서양의 해류가 멈추면서 북아메리카에 큰 한파가 닥친다는 내용이 나온다. 멕시코만의 따뜻한 난류가 북극 근처까지 흘러간 다음 거기서 차가워진 뒤 깊은 바다로 내려가는 거대한 해류 이동이 멈추는 상황을 그린 것이다. 그 결과, 뉴욕은 눈폭풍이 몰아쳐 사람이 살 수 없는 곳이 되고 만다는 설정이다.

이 영화의 바탕이 되는 해류가 바로 ‘대서양 자오선 역전 순환(Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC)’이다. AMOC은 대서양의 남북 방향 해류 순환 시스템으로, 지구 기후에 중요한 역할을 한다. 이 순환은 열염 순환(thermohaline circulation)의 일부로, 해수의 온도와 염분 차이에 의해(물 덩어리 밀도 차이에 의해) 작동한다. AMOC는 열대 지방에서 북쪽으로 따뜻한 물을 운반하며, 북대서양에서 차가운 물이 가라앉아 남쪽으로 이동하는데, 이를 통해 유럽과 북미의 기후를 온화하게 유지하는 데 기여한다.

영화 ‘투모로우’에서 모사했듯이 AMOC 붕괴한 사례가 있다. 바로 영거 드라이스기(Younger Dryas) 한랭화 사건이다. 약 12,900년 전에서 11,700년 전 사이 마지막 빙하기 직후에 나타난 것으로, 온난화가 진행 중이던 북반구가 갑자기 다시 추워져 약 1,200년간 지속됐다. 북미 로렌타이드 빙상(Laurentide Ice Sheet)에서 녹은 담수가 대서양으로 대량 유입된 탓이다.

지난해 여름 네덜란드 위트레흐트대는 “AMOC이 2037년부터 2064년 사이에 붕괴할 수 있다”는 연구 결과를 공개했다. 기후변화로 이 순환이 붕괴되면 북극 얼음은 남쪽으로 서서히 이동해 100년 뒤엔 잉글랜드 남부 해안까지 도달, 유럽과 북미의 평균기온이 급강하하고, 아마존 열대우림의 건기와 우기마저 바뀔 수도 있다는 우려가 제기됐다.

하지만 새해 들어 AMOC이 약화했다는 증거는 찾아보기 어렵다는 연구 결과가 발표됐다. 미국 우즈홀해양연구소 연구팀은 지난 15일 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’ 저널에 발표한 논문에서 “위도별로 차이가 있을 수는 있지만, 북위 26.5도에서 10년 단위로 평균을 낸다면 1963~2017년 사이에 AMOC이 약해지지 않았다”며 “이전에 생각했던 것보다 AMOC은 안정적”이라고 밝혔다.

미해양대기국(NOAA)연구팀도 지난달 같은 저널에 발표한 논문에서 “지난 20년 동안에는 AMOC의 약화 추세가 중단됐다”고 보고했다. 당분간 AMOC을 회복하려는 자연의 힘과 AMOC을 약화시키려는 인위적인 작용(기후변화)이 서로 줄다리기를 할 것으로 전망했다.

복잡한 현상 이해하려면 더 많은 연구 필요

북극진동과 중위도 지방 한파 문제를 다룬 국제연구팀은 지난해 논문에서 “중위도 지방의 한파가 북극진동과 관련이 있지만, 훨씬 더 복잡한 과정의 결과일 수 있다”고 설명한 바 있다. 성층권의 극소용돌이와도 관련이 있을 수 있고, 바렌츠-카라해(BKS) 얼음 손실과 관련이 있을 수 있고, 제트기류에 영향을 주는 블로킹 현상과도 관련이 있다는 것이다. 아울러 엘니뇨(남방진동)처럼 열대지역과 중위도 지역 사이의 연결도 생각해 봐야 한다는 것이다.

연구팀은 “누적된 증거에 따르면 최근 북부 중위도 겨울 추위 현상의 추세는 북극 온난화와 연간 변동성을 포함한 여러 영향의 조합 때문, 시너지 효과 때문인 것으로 보인다”고 덧붙였다. 결국 중위도의 한파가 기승을 부리는 추세가 어떤 원인인지 확실하게 파악하려면 아주 큰 기후 모델 앙상블을 활용하는 등 앞으로도 더 많은 연구가 필요하다는 것이다.

AMOC의 추세든, 북극진동에 따른 북극 한파의 전망이든 이를 완전히 이해하는 데는 앞으로도 더 많은 노력이 필요하다는 것만은 확실하다.

또 기후변화라는 게 줄기차게 기온이 상승한다든지, 해류가 약해지는 쪽으로 단순하게 진행되는 것만은 아니라는 사실도 분명하다. 복잡하게 진행되는 만큼 기후변화가 어떤 식으로 진행될 것인지 예측하기 어렵고, 그래서 자칫 더 큰 피해를 보게 된다는 것이다.

강찬수 기자 envirepo@naver.com