십년 단위 장기 기후 예측 정확도 높인다

대서양 기후 자료 토대로 새로운 기후 모델링 개발

대서양의 파도 ©픽사베이(pixabay)

2020년 여름 대한민국 전역이 태풍과 홍수로 몸살을 앓았다. 태풍의 규모와 양상이 예측 가능했다면 피해를 줄일 수 있었을까?

날씨나 기후의 예측은 매우 유용하다. 비가 온다는 것을 미리 알 수 있다면 우산을 챙길 수 있고, 이번 여름처럼 홍수 피해나 가뭄과 같은 재해를 예측할 수 있다면, 정부에서 미리 대책을 세울 수도 있다.

지구 온난화로 빙하가 녹고 해수면이 상승하는 것과 관련이 있다는 것은 잘 알려져 있지만, 지구 온난화가 강우량이나 강설량, 태풍과 같은 여러 기후 현상과 어떻게 연관되어 있는지에 대해서는 아직 잘 알려지지 않아지만 최근 들어 관련 연구들이 활발히 진행되고 있다.

십 년 단위로 장기간의 기후를 내다보는 일은 농업을 장기적으로 계획한다거나 지구 온난화를 대비한 정책을 세우는 일들에 유용하지만, 아직 정확성이 매우 떨어진다. 이것은 보통, 기후 변화에 작용하는 요소들이 많고 예측에 불확실성을 높이기 때문으로 이해된다.

지난 7월 네이처지에 발표된 기후 학자들의 연구는, 기후 예측을 더 정교하게 하는 컴퓨터 모델링 방식을 소개하고 있다.

기후를 예측하는 데에는 여러 기후 모델링들이 이용되는데, 기후 시그널과 이에 대한 불확실성 모두를 정확히 측량해서 계산할 수 있어야, 기후 변화를 감지하고 예측하고 전망하는 것이 가능하다.

현재 사용되는 여러 모델링의 경우 광범위한 기온 시그널을 측량하는 데에는 서로 일치하는 편이지만, 대기 순환이 역동적으로 변화해 가는 것에 대한 측량은 들쭉날쭉한 편이다. 이로 인해 현재 사용되고 있는 기후 모델링들은 강우량, 가뭄, 홍수, 거대한 태풍과 같은 장기간에 걸친 기후 변화들을 예측하는 데 있어 정확도가 낮은 편이다. 이 부분을 향상하기 위해 선도적 위치에 있는 여러 기후 모델링 센터에 속한 연구진들이 이번 연구에 참여했다.

연구진은 지난 60년간의 기후 관련 자료들을 이용해 후향(retrospective) 기후 모델링을 시도한 결과, ‘북대서양진동(north atlantic oscillation)’의 10년 단위의 기후 변화가 꽤나 정확히 예측 가능하다는 것을 알아냈다.

북대서양진동은 겨울 동안 북대서양의 대류 이동 변화로, 연구진은 기록으로 남은 과거의 기후 측량치와 실제 관찰치들을 데이터로 삼아 후처리(post-processing) 형식으로 현재 사용되는 모델링을 보완하는 방식을 사용했다. 이를 바탕으로 새로 ‘예측’을 한 결과와 실제 기록된 수치을 비교했다. 그 결과 유럽과 북아메리카 동부 지역의 십 년 단위 기후 예측이 훨씬 정확해진다는 사실을 확인했다.

다만 모델링의 개별 시뮬레이션 간에 서로 불일치하는 경우들도 있어 아직 완벽한 방법은 아니다. 다만 이전 모델링의 불확실성이 워낙 컸던 데에 비해 10년 단위의 기후 예측이 정확한 수치로는 아니더라도, 패턴으로서 더 실제에 가깝게 예측 가능하다는 것을 보여준 것이다.

이전 모델링의 오차가 어디에서 기인하는지는 아직 조사가 더 필요하지만, 예를 들어 성층권 대기 현상의 하나인 준격년진동(quasi-biennial oscillation)이나 전체적인 날씨의 변이, 아직 제대로 이해되지 않은 해양과 대기 간의 상호작용과 같은 것들이 그 요인일 것으로 생각되고 있다. 더불어 이전 모델링의 경우 ‘신호 대 노이즈 비율(signal-to-noise ratio)’이 낮은 이유 즉, 신호에 비해 노이즈가 높은 이유가 무엇인지도 더 연구가 필요하다고 연구진은 말했다.

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