지구온난화로 극지 바다 ‘요동’… 해빙 급속 감소, 해류 교란 가속화

IBS 기후물리연구단, 초고해상도 시뮬레이션으로 미래 극지 해양 변화 규명

지구온난화가 가속화되면서 극지방의 해빙이 사상 유례없는 속도로 녹고 있다.

이에 따라 바다의 해류 흐름이 불안정해지고 극지 해양의 수평 교란이 한층 강화될 것이라는 과학적 분석이 제시됐다.

연구팀은 초고해상도 지구시스템 모델 시뮬레이션을 통해 인위적 온난화가 해빙을 빠르게 녹여 '중규모 수평 교란(mesoscale horizontal stirring)'을 가속화한다는 사실을 규명했다고 6일 전했다.

'중규모 수평 교란'은 바람과 해류, 해양의 소용돌이 등이 만들어내는 거대한 바닷물 섞임 현상이다.

수십~수백㎞ 규모로 바닷물이 수평 방향으로 뒤섞이며 열과 영양분을 이동시키고, 플랑크톤·어란·유충·미세플라스틱 등 생태계·환경 전반에 영향을 미친다.

연구진은 IBS 슈퍼컴퓨터 '알레프(Aleph)'를 활용해 초고해상도 결합기후모델 CESM-UHR을 이용, 대기 중 이산화탄소 농도를 현재 수준, 2배, 4배로 설정해 비교 분석했다.

그 결과 이산화탄소 농도가 높아질수록 북극과 남극 연안 해역의 난류와 해류 흐름이 거세지고, 해수의 수평 교란이 뚜렷하게 증가하는 것으로 나타났다.

이를 정량화하기 위해 연구진은 '유한 크기 리아푸노프 지수(FSLE)'를 활용했다. 이 지수는 두 해수 입자가 얼마나 빠르게 분리되는지를 보여주는 지표로, 값이 클수록 물의 섞임이 활발하고 교란이 강하다는 의미다.

시뮬레이션 결과, 온난화에 따른 해빙의 급속한 감소가 극지 해역의 해류 및 난류를 강화해, 미래 극지 바다가 더 '요동치는 바다'로 변화할 것이 예측됐다.

특히, 북극과 남극의 교란 강화 원인은 서로 달랐다.

북극해는 해빙 감소로 바람의 마찰력이 커져 표층 순환류와 난류가 강화됐고, 남극은 해빙 융해수 유입으로 해수 밀도 차가 커지며 해류 세기가 증가했다.

이규석 제1저자는 "북극해와 남극 연안의 지리적 구조 차이가 교란 양상을 다르게 만든다"면서 "그럼에도 온난화가 지속되면 두 해역 모두에서 수평 교란이 크게 강화될 것"이라고 설명했다.

교신저자인 이준이 부산대 기후과학연구소 교수는 "해양 교란의 증가는 어란과 유충의 생존, 영양염 순환 등 극지 생태계 전반에 중대한 영향을 미칠 수 있다"고 말했다.

악셀 팀머만 단장은 "기후와 생명의 상호작용을 통합하는 차세대 지구시스템 모델을 개발 중"이라며 "이를 통해 극지 생태계가 온난화에 어떻게 반응하는지 더 깊이 이해할 수 있을 것"이라고 전했다.

악셀 팀머만 단장.

영남취재본부 조충현 기자 jchyoung@asiae.co.kr