2100년, 지구의 열을 식히고 데우는 ‘대서양 순환’이 현재의 절반 수준으로 뚝 떨어질 전망이다. 발랑탱 포르트만 프랑스 국립디지털과학연구소 연구원이 이끈 연구팀이 예측한 값이다. 연구팀은 4월 15일 ‘대서양 자오선 역전 순환(AMOC)’이 2100년까지 어떻게 변할지 예측해 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표했다. doi: 10.1126/sciadv.adx4298

AMOC는 대서양 적도 지역의 따뜻한 물을 북대서양으로 운반하고 식힌 뒤, 다시 남쪽 심해로 흐르게 하는 해류다. 유럽을 온난한 기후로 유지하는 한편, 적도 부근 지역이 너무 뜨거워지지 않게 식혀준다. 또한 표층에서 심해로 바닷물을 순환시켜, 심해 생태계에 영양분을 전달하는 역할까지 하는 해양 생태계의 핵심이다.

AMOC는 북대서양에서 차가워져 밀도가 높아진 표층수가 심해로 가라앉는 과정을 통해 순환이 유지된다. 그런데 기후위기로 북극 빙하가 녹으며 대서양으로 담수가 유입되면 해수의 염분이 희석되고, 표층수의 밀도가 낮아진다. 그 결과 심해로 가라앉는 과정이 방해받고, AMOC는 약화된다. 그러면 유럽과 북미는 물론, 열대 지역에서도 강수 주기가 변화하면서 생태계가 파괴될 수도 있다. 따라서 AMOC의 약화 정도를 파악하고 대비하는 게 중요하다.

기존의 기후 모델들이 예측한 AMOC 흐름의 약화 경향은 천차만별이었다. 기후 모델은 기후 변화를 예측하기 위해 지구의 기후 시스템을 수학 방정식으로 정리한 도구다. 연구팀은 기후 모델마다 예측값이 다른 문제를 해결하기 위해 ‘릿지 정규화 선형 회귀’를 사용했다. 릿지 정규화 선형 회귀는 데이터 결괏값에 영향을 미치는 변수를 줄이는 계산 방법이다. 연구팀은 각 기후 모델들이 AMOC 흐름의 약화 경향성을 계산하는 데 영향을 미친 ‘변수’를 찾아낸 뒤, 이 변수를 줄이기로 했다.

AMOC 감소 예측값에 변수가 될 만한 요인들을 찾아낸 결과, 기존 모델들은 남대서양 염분을 실제보다 덜 짜게 가정했고, 북대서양 온도는 실제보다 차갑게 가정했다는 사실이 나타났다. 연구팀이 기존 모델의 오차를 보정해 예측값을 다시 생성했더니 2100년에는 AMOC가 51%까지 약화된다는 점을 알 수 있었다. 이는 기존 모델들이 추측한 값의 평균인 32%보다 19%p만큼 높은 수치다. 연구팀은 “AMOC 붕괴에 임박했다는 사실을 알아낸 만큼 이에 대한 적응 전략이 중요한 시점”이라고 논문에 밝혔다.

 

대서양 자오선 역전 순환(AMOC)의 열 순환 과정

 

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NASA Goddard Flight Center

1 대서양 자오선 역전 순환(AMOC)을 시각화한 그림. 붉은색은 따뜻한 해역, 푸른색은 차가운 해역이다. AMOC는 적도 부근 열을 북쪽으로 운반한 뒤 차가워진 물을 적도 부근으로 운반한다. 
2 미국 항공우주국(NASA)이 위성 촬영으로 얻은 AMOC 해류의 세기와 온도를 그림으로 재구성했다. AMOC의 복잡한 와류를 볼 수 있다. 붉은색에서 파란색으로 가까워질수록 해역의 온도는 낮아진다.