북미 토네이도, 해수면 온도로 예측한다

북미 토네이도 생성 과정 규명…수개월 전 예측 가능

4월 토네이도 발생과 연관된 해수면 온도 분포 및 기압패턴 모식도

[아시아경제 김철현 기자] 예측이 어려웠던 북미 지역 토네이도 발생을 인근 해수면 온도 패턴으로 수개월 전 예측할 수 있게 됐다. 기초과학연구원(IBS, 원장 김두철)은 기후물리 연구단 악셀 팀머만 단장 연구팀이 4월에 발생하는 북미 지역 토네이도 발생 횟수가 해수면 온도와 대규모 기압 패턴에 의해 조절됨을 입증했다고 22일 밝혔다. 이번 연구 성과는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스'에 이날 온라인 게재됐다.

토네이도는 최소 시속 100㎞로 빠르게 회전하는 바람으로, 전체의 75%인 1000여 개가 매년 북미지역에서 발생한다. 해마다 발생 횟수는 크게 달라지는데 예를 들어 2011년에는 평년의 2배 가까운 1898개 토네이도가 발생해 500명 이상의 사상자를 냈다. 예측이 어려워 그 만큼 많은 피해를 발생시킨다는 의미다. 특히 4, 5월은 토네이도 발생이 최고조에 달하는 시기이기 때문에 봄철 토네이도 예측은 기후과학의 중요한 과제다.

연구진은 빠르게 변화하는 봄철 기후에 주목했다. 기존 연구에서는 4월에서 6월까지의 토네이도 횟수를 평균적으로 고려했다. 하지만 4월에서 5월이 되면서 수증기 양이 2배 이상 증가하는 등 토네이도에 영향을 미치는 환경에는 급격한 변화가 있다. 연구진은 이를 고려해 토네이도 횟수와 기후 환경의 상관관계를 월별로 분석했다. 지난 62년간 축적된 북미 지역 토네이도 관측 자료와 모형 시뮬레이션을 면밀하게 분석한 결과, 4월에 한정해 해수면 온도가 특정 패턴을 가질 경우 북미 토네이도 발생 횟수가 증가한다는 것을 규명했다.

중앙 태평양 지역이 평년보다 따뜻하고 미 서쪽 해안이 차가우며 멕시코 만이 따뜻할 때, 중앙 태평양부터 멕시코 만 일대에 '고기압-저기압-고기압'으로 파동 형태의 기압패턴이 형성된다. 연구진은 이러한 기압패턴이 4월에 형성될 경우 멕시코 만에서부터 다량의 수증기를 유입시키는 것을 발견했다. 이 수증기는 미 서부 록키산맥 우측을 따라 수송돼 내륙의 강한 바람을 회전시키는 연료 역할을 한다. 그 결과 동부 내륙에 토네이도가 발생한다는 것이다.

실험 결과 해수면 온도의 이러한 영향력은 4월에 국한됐다. 4월에는 내륙에 수증기가 충분하지 못해, 기압패턴이 유입시키는 수증기가 토네이도 발생 횟수를 증가시키는 직접적인 원인이 되지만 5월에는 록키산맥 우측에 풍부한 수증기와 강한 회전성 바람이 존재하기 때문에, 해수면 온도와 토네이도 발생 사이의 직접적인 연관성은 사라진다. 이번 연구결과를 적용하면 1~2주 전에 이뤄졌던 토네이도 예측을 수개월 앞당길 수 있을 것으로 보인다.

공동저자인 이준이 IBS 연구위원은 "4월 해수면 온도 예측은 세계 여러 기후 모델링 센터에서 정기적으로 수행하고 있다"며 "이번 연구와 해수면 온도 예측값을 이용해 토네이도 발생횟수의 장기 예측이 가능해질 것"이라고 설명했다. 제 1저자인 추정은 연구위원은 "이번 연구로 대규모 기후 조건과 토네이도의 인과관계를 밝혔다면, 앞으로는 기후변화가 북미 지역 토네이도에 어떻게 영향을 미치는지 슈퍼컴퓨터를 이용해 연구할 계획"이라고 했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr