서울대학교

탄소중립 늦게 시행되면 엘니뇨 주기 갑자기 짧아질 수 있어..

[연구필요성]

엘니뇨는 전 세계 기후에 큰 영향을 미치는 자연 현상으로, 가뭄, 폭우, 농업 생산성, 어업 자원, 감염병 발생 등 다양한 분야에 영향을 줍니다. 최근 기후변화로 인해 엘니뇨의 성격도 달라지고 있으며, 특히 ‘얼마나 자주 발생하는가’는 매우 중요한 문제입니다. 이 연구는 앞으로 우리가 탄소중립 정책을 언제 시행하느냐에 따라 엘니뇨가 더 자주, 더 강하게 나타날 수 있다는 가능성을 제기합니다. 특히 단순히 온실가스를 줄이는 것만으로는 기존 상태로 돌아가지 않을 수 있으며, 오히려 새로운 기후 불안정성을 초래할 수 있다는 점에서 주목할 필요가 있습니다. 기후위기 대응이 예기치 않은 결과를 초래할 수 있다는 사실을 이해하고, 더욱 정교하고 시의적절한 기후 정책 설계가 필요한 이유를 설명해주는 연구입니다.

[연구성과/기대효과]

이 논문은 탄소중립, 즉 이산화탄소(CO₂)를 줄이는 기후 완화 정책이 늦어져 지구온난화가 충분히 진행된 뒤 시행될 경우, 예상치 못한 기후 반응을 유발할 수 있음을 보여줍니다. 연구에 따르면 온난화 이후 CO₂를 감축하면 엘니뇨 주기가 갑자기 짧아지고, 발생 빈도도 크게 증가합니다. 이는 단순한 회복이 아닌 ‘급격한 전이’로, 엘니뇨의 공간 구조가 좁아지고 관련된 해양 순환이 더 빠르고 효율적으로 진행되기 때문입니다. 이러한 변화는 적도 수렴대(ITCZ)의 남하로 인해 발생하며, 지구 에너지 균형의 미세한 변화가 열대 태평양 기후 시스템 전반에 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다. 특히 이러한 현상은 여러 최신 기후모델에서 일관되게 나타나, 미래 기후 예측과 정책 수립에 중요한 고려사항이 될 수 있습니다.

[본문]

기후변화를 늦추기 위한 탄소중립 정책이 너무 늦어지면 오히려 엘니뇨의 발생 주기를 갑자기 짧게 만들 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 서울대학교 지구환경과학부 국종성 교수 연구팀(이와키리 도모키 박사, 김건일박사, 박동규 박사 외)은 대규모 기후 모델 시뮬레이션을 통해 이산화탄소(CO₂)를 감축할 경우, 엘니뇨의 주기가 급격히 짧아지면서 그 발생 빈도가 증가하는 현상을 확인했다. 이 연구는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 최근 게재되었다.

엘니뇨는 전 세계적인 가뭄과 폭우, 식량 생산, 생태계, 경제에 큰 영향을 미치는 대표적인 기후 변동 현상이다. 일반적으로는 CO₂를 줄이면 기후가 서서히 회복될 것으로 기대되지만, 연구팀은 “지구온난화가 충분히 진행된 뒤 탄소중립을 시행할 경우, 엘니뇨의 성격이 갑작스럽게 바뀔 수 있다”고 경고했다. 연구에 따르면, CO₂ 농도가 감소하는 ‘감축 단계’에서 적도 부근의 강수대(ITCZ)가 남쪽으로 급격히 이동하면서 엘니뇨의 공간 구조가 좁아지고, 관련된 해양 순환이 더욱 빠르고 효율적으로 작동하게 된다. 이로 인해 엘니뇨가 평균보다 자주 발생하는 '급격한 변화' 현상이 나타나는 것이다. 가장 주목할 점은, 이러한 현상이 하나의 모델에서만 관측된 것이 아니라, 최신 기후 모델 대부분에서 일관되게 나타났다는 점이다. 이는 CO₂ 감축이라는 긍정적인 기후 조치가 너무 늦어진다면 오히려 또 다른 기후 리스크를 가져올 수 있음을 보여주는 중요한 과학적 발견이다. 국종성 교수는 “이번 연구는 탄소중립의 타이밍이 매우 중요하다는 사실을 보여줍니다. 너무 늦으면 기후 시스템은 되돌리기 어려운 방식으로 반응할 수 있습니다.”라고 강조했다. 그는 또 “급격한 변화 없이 회복 가능한 기후 미래를 원한다면, 보다 빠르고 정교한 기후 대응이 필요하다”고 덧붙였다.

이 연구는 한국연구재단 리더연구사업 “급격한 기후변화 연구센터”의 지원을 받아 수행되었다.

[연구결과]

Abrupt shift of El Niño periodicity under CO₂ mitigation

Tomoki Iwakiri, Jong-Seong Kug, Fei-Fei Jin, SenZhao, Soon-IlAn, Geon-IlKim, Dongkyu Park
(PNAS, https://doi.org/10.1073/pnas.2426048122)

[그림설명]

그림 1. 이산화탄소 증가 감소 (검은선) 실험에서 지구기온 (빨강) 및 열대 수렴대의 위치 (연두), 엘니뇨의 남북규모 (보라), 엘니뇨 발생 횟수 (파랑). [마지막 패널] 시간에 따른 엘니뇨 주기의 변화 기후완화시기에 열대수렴대가 남하하고, 엘니뇨의 공간 패턴이 좁아지면서 엘니뇨 발생이 증가함을 보여줌.

그림 2. 이산화탄소 감소에 따른 전지구 기후시스템의 변화 모식도. 북대성양의 온도는 낮아지고 남극해 온도는 증가함.이에 따라 열대수렴대가 남하하여 적도 가까이에 위치하게 됨.