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매년 수많은 관광객들이 찾는 나이아가라 폭포가 103년 만에 하얗게 얼어 붙었다. 바로 미국을 꽁꽁 얼어붙게 한 살인적인 한파 때문이다. 118년 만에 찾아온 한파로 미국에서는 23명의 사망자가 발생했고, 재산피해 규모도 약 5조 원이나 됐다. 생생한 사진을 통해 한파의 현장으로 안내한다.

얼음! 남극보다 더 추웠던 체감온도

시간이 멈춰버린 듯, 보이는 것마다 얼음이 되었다. 집으로 향하던 개구리도, 봄에 꽃망울을 피우려던 꽃도 모두 강력한 한파 앞에서 얼어버렸다. 미국의 일부 지역은 체감온도가 무려 영하 70°C까지 내려갔다. 남극의 체감온도가 영하 30°C 정도인 것을 고려하면, 남극보다도 추운 날씨인 셈이다.

그런데 체감온도는 어떻게 계산할까? 체감온도는 피부가 한파로부터 열을 빼앗길 때 느끼는 추위를 나타내는 온도다. 2001년 미국과 캐나다의 기상청이 ‘JAG/TI’ 모델을 개발해 체감온도를 구하는 공식을 만들었다. 섭씨온도와 풍속만 알고 있으면 체감온도를 구할 수 있다.

또한, 겨울철에 유용하게 사용되는 풍속냉각온도지수(WCT)도 있다. 바람과 기온에 따라 우리 몸의 온도감각에 영향을 주는 정도를 나타낸 지수로, 인체에 동상을 일으키는 수준을 알 수 있다. 이번 한파로, 미국 서부 몬태나 주의 풍속 냉각 온도는 영하 53°C까지 떨어졌다.


미국 한파의 원인, 폴라 보텍스란?

기상학자들은 이번 한파의 원인으로 ‘극 소용돌이’라고 부르는 폴라 보텍스(Polar Vortex)를 지목했다. 폴라 보텍스는 겨울철 극 지방에서 대류권과 성층권 사이에 형성되는 최대 지름 6000km의 초대형 회오리 바람이다. 평소에는 편서풍인 제트기류가 폴라 보텍스를 가로막고 있지만, 지구온난화를 비롯한 다양한 이유로 인해 제트기류가 약해지면 이번처럼 폴라 보텍스가 남쪽으로 내려오게 된다. 보통 우리나라가 위치한 동아시아 지역으로 내려오지만, 올해는 폴라 보텍스 일부가 북미 대륙으로 향하며 이번 한파를 불러왔다.


언제 다시 올지 모르는 한파, 예측할 수는 없을까?

한파나 폭염처럼 우리에게 갑작스럽게 찾아오는 자연재해는 어제 오늘의 일이 아니다. 이런 현상에 대해 과학자들은 지구 온난화 등으로 기후의 불확실성이 높아진 탓이라고 설명하고 있다. 그렇다면 미리 예측을 통해 급격한 기후 변화를 대비할 수는 없을까?

수학자들은 이런 질문에 대한 답을 찾기 위해 오래 전부터 기후 예측 모델을 꾸준히 개선하고 있다. 기후 예측 모델은 기온, 수증기, 바람 등 과거의 기후 요소를 수집해 슈퍼컴퓨터에 내장된 수식에 넣어 미래의 기후를 예측하는 일종의 알고리즘이다. 하지만 변화무쌍하게 돌변하는 기후를 예측하기에 과거의 정보만으로는 한계가 있었다.

이에 최근 수학자들은 기후예측모델에 불확실성이란 변수를 추가했다. 이를 통해 앞으로 다가올 기후변화의 종류와 시기 등을 좀더 정밀하게 예측하고자 노력하고 있다.