[해양과학] KIOST, 북서태평양 슈퍼태풍 발생 핵심 메커니즘 밝혀

한국해양과학기술원(KIOST)은 태풍활동이 가장 활발한 지역인 북서태평양에서 슈퍼태풍이 연중 강하게 발생하는 메커니즘을 세계 최초로 규명하여 세계적 학술지인 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재(*)하였다.

【그림1. 지난 40년 동안 북적도해류 해역 해양열용량 증가 추이】   : 태풍이 주로 발생하는 시기인 8월을 기준으로 지난 40년 동안(‘80년, ‘00년, ‘10년, ‘20년) 북적도해류 해역에 해양열용량이 지속적으로 증가함을 확인함

* KIOST 강석구, 김성훈, 신지윤, 김은진, 김경옥, 강현우 등, Nature Communications, 2024년 3월호(The North Equatorial Current and Rapid Intensification of Super Typhoons / 북적도해류와 슈퍼태풍 급강화)

 

북서태평양은 대표적인 태풍 발생 해역으로 매년 강력한 태풍이 이 해역에서 발생하여 우리나라 등 동아시아 지역에 막대한 영향을 미치며, 특히 이 해역의 해양 기후변화는 전 세계적인 기후 변화의 특성을 이해하고 예측하는 데 있어 중요한 역할을 한다.

【그림2. 역대 5월 최장 시간 5등급 유지 슈퍼태풍 마와르 진로】   : 이사부호 투하 수중승강로봇(★)을 활용하여 태풍통과시 해양 특성을 모니터링함

 

이에, 연구팀은 지난 2018년 발생하여 역사상 가장 오랜 기간인 3.5일 동안 5등급을 유지한 슈퍼태풍 망쿳을 비롯하여 북서태평양에서 발생한 슈퍼태풍의 발생 추이와 해양환경특성 등을 분석하였다.

 

연구 결과에 따르면 북위 8도∼17도 사이 구간에서 흐르는 북적도해류(*)의 높은 해양열용량(**)과 적도수렴대(***)에서 발생한 저염수로 인한 강한 밀도차가 슈퍼태풍을 만드는 주요 원인임을 제시하였다.

* 북서태평양의 대표적인 해류로 남북 폭이 1,000km에 이르는 북적도해류는 동쪽으로는 아메리카 대륙의 서쪽 해안에서 시작하여 필리핀의 동쪽 해안을 향해 흐르며, 열대 지역의 따뜻한 물을 서쪽으로 운반함

** 해양에서 단위폭(cm2)을 지닌 물기둥이 지니고 있는 열에너지를 나타내며, 물기둥의 높이는 수온 26도 수심에서 해수면 표층까지의 높이를 나타냄

*** 적도 부근에 동서 방향의 띠형태로 둘러져 위치하는 구름대 지역임. 뜨겁고 습한 남동무역풍과 북동무역풍이 적도 부근에서 만나 상승하는 지역으로 비 구름이 활발히 형성되어 많은 비가 내림

Spatial distribution of satellite-derived absolute dynamic topography on 10 September 2018, and rapid intensification (RI) probability of CAT5 super typhoon from the Joint Typhoon Warning Center (JTWC) best track dataset for 1984–2021.

태풍이 26도 이상의 높은 수온을 지닌 바다 위를 통과할 때, 해양열용량이 높은 해역을 지나면 태풍이 바다로부터 에너지를 많이 공급받아 슈퍼태풍으로까지 성장할 수 있다.

 

지금까지는 북위 17도∼25도 사이에 분포하는 북서태평양의 난수성 소용돌이의 높은 해양열용량이 태풍의 급강화를 유발해 슈퍼태풍을 발생시킨다는 주장이 우세하였으나, 이번 연구를 통해 북적도해류가 연중 슈퍼태풍 발생에 중요한 역할을 한다는 새로운 분석결과와 메커니즘을 규명한 것이다.

 

또한, 연구팀은 기후변화로 인해 지난 40년 동안 북적도해류 해역의 해양열용량이 지속적으로 증가해 왔으며 이와 함께 태풍의 급강화 현상도 지속적으로 증가했음을 제시하였다.

 

특히, 지난해 5월 발생한 슈퍼태풍 마와르는 역대 5월에 발생한 태풍 중 가장 긴 시간동안 5등급을 유지한 태풍으로, 본 연구사업에서 투하한 수중승강로봇(*)을 이용하여 태풍에 의한 해표면 냉각이 1.0℃ 이내로 억제되어 마와르가 슈퍼태풍 강도를 유지할 수 있었음을 확인하고, 논문에서 제시한 슈퍼태풍 강화 메커니즘의 검증 자료로 활용하였다.

* 수중승강로봇은 3시간-10일 간격으로 바다속 200m-1000m 수심까지 오르내리며 수온, 염분 등을 관측함

 

이번 연구성과는 우리나라의 대양 및 태풍 연구 역량이 세계적인 수준에 이르렀음을 보여주는 의미 있는 결과이다. 논문 성과 및 대양 관측자료는 해양 기후변화 양상을 장기적으로 전망하는 기초자료로 활용될 것이며, 향후 해양 기후 재해로 발생되는 피해를 예방하고 대책을 마련하는 데 기여할 것으로 기대된다.

 

해당 연구사업은 해양수산연구개발사업(시행: 해양수산부, 전문기관: 해양수산과학기술진흥원)(*)으로 추진하는 것으로, 이번 연구는 KIOST를 비롯하여 미국 해양대기청(NOAA), 프랑스 소르본대학, 대만 국립대학, 미국 로드아일랜드대학, 아일랜드 골웨이대학, 유럽중기기상예보센터(ECMWF)의 연구진 등이 공동저자로 참여한 국제공동 연구 성과이다.

 

* 북서태평양 온난화 및 태풍발생 연구(2022년~현재 / 연구책임자: KIOST 강석구, 김경옥 책임연구원

https://www.nature.com/articles/s41467-024-45685-2

Abstract Super Typhoon Mangkhut, which traversed the North Equatorial Current (NEC; 8–17 °N) in the western North Pacific in 2018, was the most intense Category-5 tropical cyclone (TC) with the longest duration in history—3.5 days. Here we show that the combination of two factors—high ocean heat content (OHC) and increased stratification — makes the NEC region the most favored area for a rapid intensification (RI) of super typhoons, instead of the Eddy Rich Zone (17–25 °N), which was considered the most relevant for RI occurrence. The high OHC results from a northward deepening thermocline in geostrophic balance with the westward-flowing NEC. The stratification is derived from precipitation associated with the Inter-Tropical Convergence Zone in the summer peak typhoon season. These factors, which are increasingly significant over the past four decades, impede the TC-induced sea surface cooling, thus enhancing RI of TCs and simultaneously maintaining super typhoons over the NEC region.