IBS 연구팀, 지구온난화 따른 해빙 영향 규명

해빙 감소로 극지 바다 역동성 강화
바다의 '수평 교란 현상'이 더욱 증가
IBS 슈퍼컴퓨터로 초고해상도 시뮬레이션
극지 해양 생태계에 큰 영향 미칠 수 있어

대기 중 이산화탄소 현재 농도(왼쪽) 및 4배증(오른쪽) 조건에서의 북극해 3월 중규모 수평 교란 비교. 중규모 수평 교란은 유한 크기 리아프코프 지수(FSLE)를 이용해 정량화했다. FSLE가 높은 값을 가질수록(밝을수록) 수평 교란이 더 강하게 나타남을 의미한다./IBS 제공

지구온난화로 극지 해빙이 녹아 해류의 '수평 교란 현상'이 더욱 강화된다.

기초과학연구원(IBS) 기후물리 연구단 악셀 팀머만 단장(부산대 석학교수) 연구팀은 초고해상도 지구 시스템 모델 시뮬레이션을 통해 인간에 의한 온난화가 해빙을 빠르게 녹여, 바다의 '중규모 수평 교란 현상'이 더욱 강화될 것이라고 밝혔다.

'중규모 수평 교란'은 해류, 소용돌이 등이 만들어내는 거대한 물결 섞임 현상이다. 이는 열과 영양분이 퍼지는 데 영향을 미치며, 플랑크톤이나 오염 물질 확산에도 영향을 미친다.

연구팀은 IBS 슈퍼컴퓨터 알레프(Aleph)를 활용한 시뮬레이션을 수행했다. 이산화탄소 농도가 높아질수록 북극과 남극 연안의 바다가 더욱 거세게 요동치고, 중규모 수평 교란이 뚜렷하게 증가하는 것을 확인했다.

연구진은 이 현상을 정량화하기 위해 '유한 크기 리아푸노프 지수'를 활용했다. 시뮬레이션 결과, 지구온난화로 인한 해빙의 급격한 감소가 미래 북극해 및 남극 연안 해역의 해류와 난류를 강화하며, 바닷물의 수평 교란을 가속화하는 것으로 나타났다.

더불어, 연구진은 북극과 남극에서 교란이 강화되는 원인이 서로 다르다는 점을 밝혀냈다. 북극해에서는 해빙이 줄면서 바람이 해수를 더 강하게 밀어 순환류를 강화시킨다.

반면, 남극 연안 해역에서는 녹은 해빙에 의한 담수 유입이 해수의 밀도 차이를 키워 해류 세기와 교란을 강화시킨다.

이규석 제1저자는 "지구온난화가 지속될 경우, 두 해역 모두에서 수평 교란이 크게 강화될 것으로 예상된다"라고 설명했다.

이준이 부산대학교 기후과학연구소 교수는 "미래 극지 해양 수평교란의 증가는 어란·유충의 생존을 포함해 극지 해양 생태계에 큰 영향을 미칠 수 있다"고 덧붙였다.

악셀 팀머만 연구단장은 "현재, 우리 연구단에서는 기후와 생명의 상호작용을 통합하는 차세대 지구 시스템 모델을 개발 중이다"라며 향후 연구계획을 밝혔다.

이번 연구 결과는 5일 국제학술지 '네이처 클라이밋 체인지(Nature Climate Change)'에 게재됐다.

부산=김성욱 기자 attainuk0518@