우리 대학 문술미래전략대학원(건설및환경공학과 겸임) 김형준 교수와 공동 연구팀이 세계 최초로 강수량 변화에 대한 기후 모델의 정확도를 개선하는 데 성공했다. 일본 국립환경연구소, 일본 동경대학교로 구성된 국제 공동 연구팀은 21세기 후 강수량 변화에 대한 기후 모델의 예측 불확실성을 줄였다. 67개의 기후 모델에 의한 기온과 강수량의 시뮬레이션 결과를 과거의 관측자료와 비교함으로써 결과를 얻었다. 

기후 모델이란
 기후 모델은 일종의 가상 세계를 만드는 메타버스와 유사하다. 지구라는 공간을 3차원으로 세세하게 쪼갠 뒤, 유체역학 방정식 등을 사용하여 시간에 따른 미분 방정식을 표현한다. 이를 적분하면 한 시점에서의 기후 예측이 가능하다. 이렇게 만들어진 기후 모델은 예측하려는 시간대가 현재에서 멀어지면 멀어질수록 불확실성이 기하급수적으로 증가한다. 따라서, 한 모델만을 이용하여 완벽하게 기후를 예측할 수 없으므로 여러 신빙성 있는 모델들을 동시에 활용하여 미래의 기후를 추측한다. 

기후를 예측하는 방법과 한계점은
 기후를 예측할 때 중요하게 보는 것이 ‘기온’과 ‘강수량’이다. 기후 모델에 있어 기온보다 강수량 예측이 더 어렵다. 유발 요소가 더 많기 때문이다. 기온은 온실가스의 누적 배출량과 거의 선형적으로 비례한다. 

 하지만 강수량에 큰 영향을 주는 것은 2가지, 온실가스와 에어로졸이다. 대기 오염 물질인 에어로졸은 응결과 구름의 성장에 영향을 끼쳐 강수량 변화를 일으킨다. 이러한 에어로졸은 산업화 이후 계속하여 증가했으나, 환경 오염을 막기 위한 노력의 성과로 지난 30년은 에어로졸이 거의 증가하지 않았다. 즉, 과거의 강수 메커니즘은 에어로졸과 온실가스 변화, 둘 다의 영향을 받았다. 하지만 현재와 미래의 강수는 온실가스의 누적 배출량 변화에만 영향을 받을 것이다. 

 정리하자면 미래의 강수량 변화는 주로 온실가스 농도 증가로 설명할 수 있지만, 이는 과거의 메커니즘과 다르므로 관측자료로부터 미래 예측의 불확실성 저감을 위한 정보를 얻는 것이 어렵다는 것이 문제였다.

연구팀의 정확도 개선 기술은
 연구팀의 이번 연구는 미래 기후를 예측하기 위한 여러 모델들 중에서 ‘나쁜 모델을 잡아내’ 신뢰도를 높일 수 있도록 하는 연구다. 

 연구팀은 해당 문제를 인지한 뒤 세계 평균 에어로졸 배출량이 거의 변하지 않는 기간인 1980년에서 2014년을 주목했다. 해당 시간 동안 기후 모델과 실제 관측 데이터의 경향을 비교해 온실가스 농도 증가에 대한 각 기후 모델의 응답 신뢰성을 평가했다. 평가 이전 시행한 강수량 예측에서는 67개의 기후모델이 19세기 후반부터 21세기 후반에 강수량이 1.9~6.2% 증가한다고 예측했다. 하지만 평가 후 낮은 예측 적합도를 가진 모델을 제거하자, 강수량 증가 예측 폭 상한이 5.2~5.7%까지 감소했고, 예측 분산 또한 8~30% 줄어들어 예측의 불확실성을 낮출 수 있었다.

 이번 연구를 통해 기온뿐만 아니라 강수량에 대한 예측 정확도를 개선할 수 있게 되었다. 이는 더욱 신뢰성 있는 기후변화 영향 평가와 합리적인 기후변화대응 정책 수립에 이바지할 수 있을 것이다.

 김 교수는 “기후 변화의 문제를 순수 학문의 영역으로만 여기지 않았으면 한다”고 하며 기후 변화는 삶과 밀접하게 연관되어 있음을 강조했다. 그리고 기후와 관련한 금융 활동 전반을 일컫는 ‘기후금융’ 등 학문 이외의 무궁무진한 가능성을 향한 도전을 강조하였다. 

 또한 김 교수는 기후 변화에 대응하기 위해 개인적으로 실천할 수 있는 방안을 제시했다. 전기차를 쓰는 것, 그 이외에도 전기 에너지를 주로 쓰는 것, 주거지에서 재생 에너지 발전을 하는 것처럼 실생활의 실천법과 “패러다임의 변화”를 기반으로 전체 구성원의 평균 인식 전환이 필요함을 말했다.