Do these heat waves mean climate change is happening faster than expected?

기후변화는 얼마나 잘 예측되고 있는가?

지구 온난화를 예측하는 데 기존의 시뮬레이션 모델이 사용되고 있지만, 이 모델이 최근의 폭염까지도 예측하는지에 관해서는 의견이 분분하다.

지금 이 순간 수많은 이들이 기후변화의 영향을 경험하고 있다. 올여름 지독한 폭염이 닥치면서 전 세계가 역대 최고 기온을 기록한 것이다. 곳곳에서 농작물이 시들고, 전기가 끊겼으며, 산불이 번지고, 도로 및 활주로가 뒤틀렸다. 또 유럽에서만 수천 명이 목숨을 잃은 것으로 전해졌다.

상상 속에 존재하던 위협이 눈앞의 현실로 다가왔다. 머리가 어지러울 정도로 빠른 변화를 겪게 되면서 많은 사람들이 의아해하고 있다. 과학자들의 예상보다 기후변화가 더 빠르게 전개되고 있는 것인가? 현재 대기 중 온실가스 수치를 고려했을 때, 이러한 극단적인 기상 현상들은 과거 예측했던 것보다도 더 심하지 않은가?

공교롭게도 이 두 가지 질문은 미묘한 차이를 지닌 별개의 질문이다.

온실가스 농도가 증가함에 따라 지구가 어떻게 반응하는지를 시뮬레이션하는 컴퓨터 모델은 그동안의 기온 상승을 대체로 잘 예측해 왔다. 이러한 모델은 특정 지역의 이상 기온을 예측하는 것을 목표로 하지 않는다. 그러나 최근 엄청난 폭염이 연이어 닥치자, 일부 과학자들은 모델이 이러한 이상기후의 빈도 및 강도를 과소평가한 것은 아닌지 의문을 제기하고 있다. 또한 몇몇 요인들이 기존의 모델에 반영된 것보다 더 결정적인 역할을 하는 것은 아닌지, 이 모든 것들이 앞으로 다가올 지구의 기후 현상에 시사하는 바가 무엇일지 궁금해하고 있다.

이 문제들을 하나씩 짚어보자.

기후변화가 극심한 폭염의 주요 원인인가?

그렇다. 지구온난화로 인해 여름이 전반적으로 전보다 더 뜨거워졌다. 여러 연구에서 수 차례 밝혀졌듯 이러한 평균 기온 상승으로 인해 일부 지역에서 폭염이 더 극단적이고 길게 발생할 가능성이 높아졌다.

국제 기후변화 분석∙연구기관인 세계기상속성(World Weather Attribution)의 공동대표 프리데리케 오토(Friederike Otto)는 최근 며칠간 유럽 전역에서 나타나고 있는 이상 기온 현상에 대해 “최근 수년간 발생한 다른 모든 폭염처럼 이번 무더위 역시 기후변화 때문”이라고 말했다. 그는 “과거에는 드물었던 폭염이 이제 흔해졌다. 전에 없던 폭염이 실제로 일어나고 있고, 사람들의 목숨을 앗아가고 있다”고 덧붙였다.

기후변화가 과학자들이 예상했던 것보다 더 빨리 진행되고 있는가?

넓은 의미에서 답하자면, 그렇지 않다. 온실가스 수치와 지구 평균 기온이 함께 상승하는 추세는 모델로 예측할 수 있는 범위 안에서 꾸준히 추적되어 왔다. 심지어 그 역사는 1970년대 기후 시뮬레이션까지 거슬러 올라간다.

최근에 발간된 유엔(UN) 기후 보고서를 포함해 몇몇 연구에서 학자들은 관측 기온이 예상했던 대로 상승했다는 점을 강조했다. 이는 기이할 정도로 예측에 잘 맞아떨어졌다. (마치 인류가 수십 년 전 기후과학자들의 경고에 귀 기울였어야 했다는 듯이 말이다.)

<1970~2020년 지표면 온도: 기후 모델 예측치와 관측치>

1970년부터 2020년까지 ‘CMIP5 모델’로 예측한 12개월 평균 지표면 온도와 실제 관측값의 추이. 예측 모델에서 2005년부터는 ‘RCP4.5(온실가스 저감 정책이 상당히 실현되는 경우)’를 적용하였다. 또한 해상에서는 해수면 온도가, 지상에서는 지표면 대기 온도가 관측값에 포함되었다. 이상치(anomalies)는 1981년부터 2010년 사이의 평균값을 기준으로 판단하여 그래프에 표기했다. 이 그래프는 ‘하이차트(Highcharts)’를 이용해 ‘카본 브리프(Carbon Brief)’ 단체에서 작성하였다.
2020년 10월 23일. 제케 하우스파더(Zeke Hausfather)의 트윗(@hausfath)

오히려 최근 학계에는 올해 초 제케 하우스파더(Zeke Hausfather), 케이트 마블(Kate Marvel), 개빈 슈미트(Gavin Schmidt)를 비롯한 여러 과학자들이 <네이처(Nature)>를 통해 지적한 내용처럼, 최신 예측 모델들이 이산화탄소 농도를 과도하게 높게 예상하여 전체적으로 기온을 너무 뜨겁게 예측하고 있다는 우려가 있다.

기후 모델이 극단적인 기상 현상은 예측하지 못하는가?

그런 면이 있긴 하지만, 이것은 복잡한 문제다.

실제로 벌어진 특정 기상 사건들은 과거 또는 현재 모델에서 예측했던 것보다 더 빨리 혹은 더 큰 규모로 나타났다. 예상했던 것에 비해 북극 해빙은 더 빠른 속도로 유실되었고, 산불 피해를 입은 대지의 면적은 더 컸으며, 최근 수십 년 동안 유럽의 극심한 이상 기온 현상은 더욱 급격하게 늘었다고 과학자들은 말한다.

미국 캘리포니아대학교 로스앤젤레스(University of California, Los Angeles)의 기후과학자 대니얼 스웨인(Daniel Swain)은 “특정 유형의 극심한 기상 현상만 두고 말하자면, 기후 모델상 예측되던 것보다 더 빠르게 변화가 진행되고 있다는 증거들이 보이지만 이것이 아주 놀랄 만한 일은 아니다”라고 말했다.

기후 모델이 대개 특정 지역의 극단적인 사건을 예측하기 위해 설계되지 않기 때문이란 설명이다. 기후 모델의 주된 목적은 긴 시간과 넓은 지역에 걸쳐 평균 온도 변화를 시뮬레이션하는 것이다.

연구원들은 기후 모델의 단점을 전부터 잘 알고 있었다. 계속해서 개선되고는 있지만, 현실적으로 기후 모델이 상황을 전반적으로 반영하는 컴퓨터 시뮬레이션 이상으로 더 정교해지기는 어렵다. 기후 시스템에 대한 인류의 지식 수준, 지구시스템의 여러 요소 간 복잡한 상호작용, 계산 능력, 모델을 반복 실행하는 데 소요되는 비용 등 여러 측면에서 한계가 있기 때문이다. 그리고 기후 모델에서는 여전히 계산의 용이성을 위해 지구를 큼지막한 구역으로 나누는데, 이때 한 칸의 크기는 수십에서 수천 평방 킬로미터에 이른다. 이러한 방식으로는 특정 지역의 기상 사건을 높은 정확도로 예측할 수 없다.

현재 일어나는 기상 사건들이 모델의 예측 범위 내에 있는지 구별하는 것 또한 쉽지 않을 수 있다. 예를 들어 현재 유럽에서 벌어지고 있는 기상 이변은 모델 내에서도 일부 예측된다. 다만 모델에서는 이를 현재 기후 조건 하에서 100년에 한 번 정도로 일어날 드문 사건으로 상정한다. 문제는 이번 유럽 폭염이나 작년 태평양 북서부 지역의 이상 기온 사례와 같이 극단적으로 심각한 기상 사건들이 과연 단순히 드물게 일어나는 사건들인지, 아니면 기후변화로 인한 기상 이변이 처음 예상했던 것보다 더 뜨겁고 잦을 것이라는 조기 경고 신호인지 여부다.

과학자들은 이러한 종류의 질문에 답하기에 인간에 의한 지구 온난화가 너무 짧은 시간 동안 급격히 진행되고 있다고 말한다.

코넬 대학(Cornell)의 플라비오 레흐너(Flavio Lehner) 지구 및 대기과학 조교수는 “전례 없이 새롭게 발생하는 사건을 연구하기 위해서는 여러 가지 불확실성을 감안해야 한다”라고 이메일에서 말했다. 그는 특정 극단적 사건들에 대해서는 “모델들이 이를 예측할 수 있다 혹은 없다고 말하는 것조차 어려운 일”이라고 덧붙였다.

엄청난 폭염의 원인으로 또 어떤 것이 있을까?

어떤 연구원들은 현재 어떠한 요인이 폭염을 악화시키고 있는지, 또한 이러한 요인이 오늘날 예측 모델에 정확하게 반영되고 있는지 여부를 조사하고 있다고 레흐너는 전했다.

일례로 토양 및 식물 건조로 인한 잠재적인 되먹임 효과를 들 수 있다. 특정 지역이 건조해지면, 폭염이 발생했을 때 그 지역의 온도가 더 상승하게 된다. 이는 폭염이 아닐 때는 수분을 증발시키는 과정에서 소모되었을 열에너지가 건조해진 지역의 기온을 추가로 상승시키기 때문이다.

또 기후변화 자체가 폭염을 부추기는 특정 대기 패턴을 지속시키는지의 여부도 아직 밝혀지지 않았다. 고기압이 따뜻한 공기를 아래로 밀어 넣어 발생하는 소위 열돔 현상이 그중 하나다.

곧 출판될 한 연구 결과에 따르면, 이 두 가지 원인 모두 지난해 태평양 북서부 폭염을 부추기는 데 큰 역할을 했을 것으로 보인다. 유럽 폭염의 경우에는 제트기류의 분열과 따뜻해진 해수가 대륙 전체의 극심한 무더위에 기여했을 수 있다는 연구가 발표됐다.

왜 과학자들은 사람들에게 제대로 경고하지 않았는가?

이미 여러 논문에서 점점 더 극단으로 치닫는 기상 이변들에 관한 경고들이 있었다.

보다 정확히 말하자면, 과학자들은 지난 수십 년간 최선을 다해 수단과 방법을 가리지 않고 경고해왔다. 기후변화로 인해 지구가 더 덥고 이상하고 예측하기 어려워질 것이며, 인간과 동물, 생태계가 더 위험해질 것이라고 말이다. 그리고 그들은 과학적 지식과 예측의 한계에 대해서도 솔직하게 인정했다. 그러나 최근까지 과학자들은(여전히, 많은 부분에서) 연구비 지원을 목적으로, 혹은 정치적인 이유로 불필요하게 위협을 과장하고 불안을 증폭시키는 ‘공포 마케팅(doomsday fearmongers)’라며 비난받았다.

기후 모델의 예측을 벗어나는 실제 사건들은 그저 ‘과학자들은 언제나 틀리는구나’하는 식의 불평으로 치부해선 안 될 정도의 큰 의미가 있다. 기상 이상 현상들은 예측 도구를 더 정확하게 개선하기 위한 자료로 쓰인다. 레흐너에 의하면 연구원들은 이러한 사건들을 통해 더욱 열심히 기후 시스템에 대한 지식을 쌓고, 기후 모델을 정비한다. 

스탠퍼드우즈환경연구소(Stanford Woods Institute for the Environment)의 크리스 필드(Chris Field) 소장은 ‘기후 변화가 이렇게 빨리 올 것이라고 예측한 과학자는 없었다’는 <뉴욕타임스>의 주장에 대한 답변 서한에서 다음과 같이 단도직입적으로 말했다. “과학자들의 예측은 틀리지 않았다. 과학자들의 경고는 타당한 증거에 기반하고 있었고, 그들은 대중들에게 이러한 문제를 알리기 위해 최선을 다했다. 문제는 이러한 목소리가 불안심리 조장이라고 비난받거나, 정치적 의도에 의해 무시되는 경우가 잦았다는 점이다.”

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