북대서양 해류의 소멸 가능성은?

100년 이내 일시적으로 멈출 수는 있어

북대서양 해류는 멕시코만에서 북서 유럽으로 비교적 따뜻한 물을 운반한다. 그 덕분에 서유럽의 여러 지역이 위도에 비해 온화한 기후를 누릴 수 있지만, 과학자들은 해류가 점차 약화되고 있다는 사실을 발견했다. 북대서양 해류의 순환 속도가 20세기 중반보다 15%가량 느려졌다는 분석이 나오면서 해류 소멸로 인한 기상 이변을 우려하는 목소리가 커졌다.

네덜란드 흐로닝언 대학과 위트레흐트 대학 연구팀의 시뮬레이션에 따르면, 북대서양 해류가 완전히 소멸하지는 않을 것으로 보인다. 그러나 향후 100년 이내에 일시적으로 중단될 가능성이 있는 것으로 밝혀졌다. 이 연구 결과는 지난달 30일 온라인 과학학술지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 게재됐다.

AMOC는 수심 1000m 이내에서 북쪽으로 따뜻한 물(빨간색)이 흐르고, 더 깊은 곳의 차가운 물(파란색)은 남쪽으로 흐른다. © Jochem Marotzke, Max Planck Institute

AMOC는 수심 1000m 이내에서 북쪽으로 따뜻한 물(빨간색)이 흐르고, 더 깊은 곳의 차가운 물(파란색)은 남쪽으로 흐른다. © Jochem Marotzke, Max Planck Institute

멕시코 만류와 북대서양 해류는 대서양 적도 인근의 따뜻한 바닷물을 북쪽으로 이동시킨다. 이러한 현상은 염분이 바닷물을 순환하도록 만드는 ‘열염순환’과 대기 작용에 의해 나타난 것으로, 흔히 ‘대서양 자오선 역전순환(AMOC)’이라고 부른다.

북대서양 해류에 의해 이동한 물은 고위도로 올라갈수록 낮아지는 기온 때문에 해수면과 대기의 온도차가 커져서 더 많이 증발하게 된다. 이 과정에서 물 분자만 증발하므로 표층 해수의 염분 농도는 상승한다. 아울러 북위 60도 이상의 대서양에서 해빙이 생성되는 것도 염분 농도 상승의 한 가지 이유다.

표층 해수는 염분이 많아지면 무거워서 가라앉게 되는데, 차가운 대기 탓에 냉각되어 심해로 흘러가서 다시 해류를 타고 남쪽으로 향한다. 이렇게 발생한 AMOC는 대서양뿐만 아니라 북반구의 대기-해양 열 운반에서 25%를 차지하므로 지구 기후 시스템의 중요한 요소로 자리 잡고 있다.

이번 연구를 주도한 흐로닝언 대학교의 프레드 우브스(Fred Wubs) 교수는 “바다에는 엄청난 양의 에너지가 저장되어 있어서 해류가 지구의 기후에 미치는 영향이 매우 크다”라고 말했다. 우브스 교수는 위트레흐트 대학의 헨크 다익스트라(Henk Dijkstra) 교수와 함께 약 20년간 해류를 연구해왔다.

녹고 있는 그린란드 빙하. © Christine Zenino

녹고 있는 그린란드 빙하. © Christine Zenino

담수량 증가로 인한 해류 변화를 시뮬레이션

해양학자들은 대서양 해류가 담수에 민감하다는 사실을 발견했다. 기후 변화로 인해 그린란드의 빙하가 녹으면서 유입되는 담수가 증가했고, 대서양 상공의 강우량도 함께 증가했기 때문에 북대서양 해류의 속도를 늦출 수 있다는 주장이 제기되었다.

민물이 해류에 미치는 영향에 대한 시뮬레이션은 이미 수십 년 동안 행해져 왔다. 연구팀의 아이디어는 박스 모델을 사용하여 담수 유입량의 작은 변동으로 인해 일시적으로 북대서양 해류의 속도가 느려지거나 완전히 소멸될 가능성을 추정하는 것이었다. 시뮬레이션에서 해류는 비선형 동작을 보여줬는데, 이는 작은 변화가 큰 영향을 끼칠 수 있다는 것을 의미한다.

우브스 교수는 “우리는 유체 흐름을 설명하는 방정식에 기초한 고해상도 모델과 매우 단순한 박스 모델을 함께 사용했다. 바다에서 발생하는 대규모 프로세스를 설명하기 위해 박스 모델이 필요했기 때문이다”라고 설명했다.

애초 연구팀은 찾고 있던 해류의 변환 이벤트가 매우 드물게 발생할 것으로 예상했기 때문에 수많은 시뮬레이션을 수행해야 했다. 그러나 가장 유망한 방식을 선택하여 전체 시뮬레이션 수를 줄이는 새로운 방법을 사용해서 해결할 수 있었다.

시뮬레이션 결과는 향후 1000년 이내에 북대서양 해류가 완전히 소멸할 가능성은 무시해도 될 정도로 낮다는 것을 보여줬다. 하지만 100년 이내에 일시적으로 변화를 겪을 확률은 약 15%인 것으로 나타났다.

마지막 빙하기의 북반부 빙하 최대 영역. © Hannes Grobe / AWI

마지막 빙하기의 북반부 빙하 최대 영역. © Hannes Grobe / AWI

빙하기 가능성은 매우 낮아

연구팀에 따르면, 북대서양 해류 변화로 영화 ‘투모로우(The Day After Tomorrow)’처럼 극심한 빙하기가 발생하는 일은 없을 것으로 보인다. 그러나 기상 이변이 발생할 가능성은 여전히 남아있다.

우브스 교수는 “해류의 일시적 변화는 북대서양에 한파를 유발할 수 있지만, 이는 추가 연구에서 검증해야 할 사항이다. 현재의 연구는 위험 요소를 확인하는 첫 번째 단계일 뿐이다”라면서 앞으로 고해상도 기후 모델의 시뮬레이션을 통해 자세한 연구가 필요하다고 밝혔다.

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