지난달 29일, 우리 학교 문술미래전략대학원(건설및환경공학과 겸임) 김형준 교수가 교토첨단과학대학과의 공동 연구를 통해 과거 50여 년간 관측된 동아시아 지역의 태풍에 의한 호우 빈도 증가가 인간 활동에 의한 기후변화의 영향이었음을 처음으로 증명했다. 이번 연구에서는 인간이 활동하며 온실가스를 배출하는 지구와 배출하지 않는 지구를 시뮬레이션하는 지구 메타버스 기술을 이용해 인간 활동에 따른 온난화의 영향을 밝혀냈다.
 

태풍에 의한 호우 빈도의 변화

 태풍에 동반된 호우는 홍수나 산사태 등의 재해를 일으킬 뿐만 아니라, 지역의 생태계에도 영향을 미친다. 따라서 태풍에 의한 호우 빈도를 분석하고, 호우의 발생 확률을 파악하는 것은 사회적으로 중요한 과제이다. 하지만 태풍의 메커니즘은 우연성에 의한 기후 변화와 인간 활동에 따른 온난화로 인한 기후 변화에 모두 영향을 받는다. 이 때문에 인간 활동에 의한 온난화가 태풍에 의한 호우 빈도에 어떤 영향을 미치는지 밝혀내는 일에는 어려움이 따랐다.

 세계 각지에서 과거 몇십 년간 태풍에 의한 호우 빈도가 변화해 왔다는 관측 결과가 보고되어왔다. 연구팀은 약 50년간의 과거 관측 데이터를 분석해 중국 남동부 연안 영역부터 한반도, 일본에 걸쳐 호우 빈도가 증가했다는 사실을 발견했다. 반면 남쪽 지역에서는 호우 빈도가 감소하는 경향을 보였다. 북서 태평양 지역 내에서도 태풍 호우의 변화가 균일하지 않았던 것이다. 이에 연구팀은 이러한 변화의 원인을 밝히고, 호우 빈도의 변화에 인간 활동의 영향이 있는지 파악하기 위해 지구 메타버스 실험을 수행했다.

인간 활동에 의한 기후 변화와 태풍 호우 빈도의 상관관계를 밝혀낸 방법

 연구팀은 태풍 호우 빈도가 변화한 원인을 밝히기 위해 인간이 있는 지구와 없는 지구에 대해 시뮬레이션을 진행했다. 시뮬레이션한 가상의 지구는 메타버스의 일종으로, 기후 연구에 메타버스 기술을 이용하면 실제 지구에서는 할 수 없는 실험을 가상의 환경에서 수행할 수 있다. 더불어, 기후 시스템은 거대하고 복잡한 비선형계이기 때문에 고려해야하는 변수가 많으며 처리해야할 데이터 또한 잡음이 많다. 이와 같은 기후 연구에서 메타버스 방법론은 숨겨진 신호를 찾아내는 데 매우 유용하다. 연구팀은 지구 메타버스 실험을 통해 온난화가 동아시아 연안 지역에서는 태풍 호우의 빈도를 증가시키지만, 저위도의 넓은 영역에서는 빈도를 감소시킨다는 사실을 알게 되었다. 시뮬레이션을 통해 파악한 온난화가 야기한 변화의 공간 패턴은 과거 50여년간의 관측 결과와 일치했다.

 일치한 공간 패턴이 우연성 또는 자연 변동성에 의한 현상이 아니라는 점을 확인하기 위해, 연구팀은 기후변화의 원인을 패턴으로 찾아내는 핑거프린트 분석법(fingerprint method)을 이용했다. 핑거프린트 분석을 이용해 관측 데이터와 비 온난화 지구 메타버스에서 인간에 의한 기후변동 지문의 신호(이하 인류세 지문)를 관찰하면, 비 온난화 지구에서 인류세 지문의 신호 강도는 0 부근에 머무르지만, 관측 데이터에서 나타나는 인류세 지문의 신호는 1970년대 이후 강하게 증가하는 경향을 보인다. 이를 통해 인간 활동에 의한 온난화가 태풍 호우 빈도의 증가에 영향을 미쳤음을 알 수 있다.

연구의 의의와 영향

 기후 변화는 인간 사회의 모든 부분과 연관되어 있다. 비단 기후 변화 자체가 만들어내는 문제만이 아니라, 에너지, 식량 문제까지 다양한 부분이 기후 변화의 영향을 받는다. 이번 연구는 동아시아에서 태풍에 의한 호우의 발생 확률이 최근 반세기 동안 유의미하게 증가했음을 밝혀냈으며, 인간 활동에 의한 기후 변화가 태풍 호우 빈도의 증가에 영향을 미쳤음을 최초로 증명해냈다는 데 의의가 있다. 이번 연구 결과는 기후 변화를 이해하는 중요한 단서이다. 더불어 가까운 미래의 기후 변화에 효율적으로 적응하기 위해 필수 불가결한 정보를 제공함으로써 기후 변화 대응에 관해 충분히 고민할 수 있는 계기가 될 것으로 전망된다.

 김 교수는 우리 학교 구성원들이 기후 변화 연구에 많은 관심을 가졌으면 좋겠다고 언급하며, 기술 발전으로 기후 변화에 대처하는 것도 중요하지만, 거시적인 관점에서 어떤 문제가 일어나고 있는지 파악하는 일도 중요하다고 전했다.