지구온난화가 한반도 상륙 태풍 위력 키웠다. 3km 초고해상도 기후모델로 태풍 극한 강수 팽창 밝혀내

지구온난화가 한반도 상륙 태풍 위력 키워

3km 초고해상도 기후모델로 태풍 극한 강수 팽창 밝혀내

 

작년, 36명의 사상자를 낸 태풍 힌남노는 기상청 관측 이래 아열대성 해양이 아닌 북위 25도 이상에서 발생한 첫 번째 슈퍼 태풍으로 유명하다. 또, 올해 충북 오송에서는 예상치 못한 집중 호우로 순식간에 하천이 범람하며 많은 사망자가 발생했다. 지구가 뜨거워지면서 이처럼 유례없는 태풍과 집중 호우 등 이상기후가 이어지고 있다. 지구온난화로 인한 기상 이변을 정확히 예측하지 못한다면 피해를 막을 수 없다.

포스텍 환경공학부 민승기 교수 · 이민규 박사 연구팀은 초고해상도 기후모델로 지구온난화가 한반도 상륙 태풍에 미치는 영향을 처음으로 정량 분석하는 데 성공했다. 이번 연구는 환경 분야 국제 학술지인 ‘네이처 파트너 저널 기후와 대기과학(npj Climate and Atmospheric Science)’에 최근 게재됐다.

지구온난화로 예전보다 강력한 태풍이 세력을 유지하며 한반도에 상륙하는 사례가 늘고 있다. 태풍을 정확하게 예측하고, 피해를 줄이려면 온난화의 영향을 파악해야 하며, 이를 위해서는 초고해상도 기후모델을 활용한 시뮬레이션이 필요하다. 그러나, 우리나라에 영향을 주는 태풍 관련 원인 규명 연구는 매우 드물며, 특히 태풍과 함께 발생하는 극한 강수*1에 대한 연구는 거의 전무하다.

연구팀은 지구온난화가 태풍의 강도와 극한 강수에 미치는 영향을 분석하기 위해 3km 초고해상도 기후모델 시뮬레이션 실험을 설계했다. 2011년부터 2020년까지 한반도에 상륙한 태풍 중 강도가 매우 강한*2 태풍 4개를 선정한 다음 현재 조건과 온난화 영향이 제거된 조건에서 각각 시뮬레이션을 진행하고, 그 결과를 비교했다. 현재 조건은 온실가스 증가로 산업혁명 이전에 비해 지구 표면온도가 1도 정도 상승한 상태로, 온난화에 따른 북서태평양 해수면 온도 반응 불확실성을 고려하기 위해 CMIP6*3 다중기후모델에 나타난 다양한 해수면 온도 패턴을 이용했다.

그 결과, 인간 활동으로 인한 지구온난화 영향이 반영되었을 때 태풍 강도가 전반적으로 강해지고 강수도 증가했다. 연구팀은 온난화의 영향이 태풍 평균 강도보다 최대 강도에서 두드러짐을 확인했으며, 이는 앞으로 강력한 슈퍼 태풍이 더 자주 발생할 수 있음을 의미한다. 또한, 태풍으로 인한 극한 강수 발생영역도 온난화로 인해 16~37% 정도 더 넓어졌다. 이러한 극한 강수의 팽창은 온난화로 인해 태풍 중심의 상승기류가 강해지고, 해수면 온도가 상승하면서 대기 중에 있는 수증기량이 증가했기 때문이다.

민승기 교수는 “초고해상도 기후모델로 지구온난화가 최근 한반도에 상륙한 태풍 위력을 강화했음을 처음으로 입증했다”라며, “앞으로 지속될 지구온난화의 정도에 따라 태풍이 더욱 강해지고 더 넓은 지역에 걸쳐 극한 강수를 일으킬 수 있어 보다 강화된 분야별 대비책 마련이 필요하다”고 강조했다.

한편 이 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업과 기상청 기후 및 기후변화 감시 · 예측정보 응용 기술개발 사업의 지원으로 진행됐다.

1. 극한 강수 : 6시간 동안 150 mm를 초과한 강수가 내리는 상황을 말한다.

2. 강도가 매우 강한 : 일생최대강도 60 m/s, 한반도 인접 순간최대풍속 35 m/s를 초과한 경우다.

3. CMIP6(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6) :기후변화에 관한 정부간 패널(IPCC)에서 사용한 결합모델 상호비교 프로젝트 6단계를 말한다.

https://www.nature.com/articles/s41612-023-00509-w

s41612-023-00509-w.pdf

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Abstract Understanding how global warming affects tropical cyclone (TC) intensity and precipitation for target regions is essential to preparing for associated damages but detailed processes remain uncertain. This study provides the first quantification of anthropogenic influences on TC characteristics affecting South Korea using convection-permitting model (CPM) simulations (3 km resolution). For the observed four recent TCs that strongly affected South Korea, CPM simulations were performed under current (ALL) and counterfactual conditions without human influences (NAT). The observed sea surface temperature and lateral boundary conditions were used for ALL while changes attributable to human influences (estimated using CMIP6 multimodel simulations) were removed from observed boundary conditions for NAT runs. ALL experiments captured the observed TC intensity and precipitation reasonably. After removing human influences, TC intensity and precipitation were reduced in NAT experiments. Importantly, areas with extreme precipitation (i.e., having precipitation larger than 150 mm) were found to expand by 16–37% in ALL compared to NAT, which was induced by an enhanced upward motion near the TC core and an increase of background water vapor in line with warming. Further, the role of increased moisture was found to become important as TC moves to mid-latitudes. This study provides valuable insights into how greenhouse warming can intensify TC-induced extreme precipitation over East Asia.