유독 잦아진 기상이변 … 한국이 더 위험한 이유 > 기후·환경·에너지 자료

10월 26일 윤석열 정부에서의 새 탄소중립위원회가 출범하였다. 문재인 정부에서의 탄소중립 시나리오들을 면밀히 살펴 각 이행 항들의 실현가능성과 과학기술의 미래 전략적 발전 가능성까지 고려할 것으로 본다. 에너지 전환과 인력 전환 그리고 저탄소사회로의 전환은 간단한 일이 아니다. 국제적으로는 유엔환경계획(UNEP)이 10월 27일(현지시간) 발표한 2022년 온실기체 배출 갭 보고서에서 현재의 기후변화 대응 수준으로는 21세기 말까지 2.4~2.6도 오를 것으로 경고하고 있다는 점을 감안해야 한다. 또한 우크라이나·러시아 전쟁 영향까지 고려하여 무리한 시나리오 부분이나 느슨한 부분이 있다면 수정해야 할 것이다.

인간 활동으로 배출되는 온실기체 중 약 50%는 대기에 남고 산림이나 육상에서 약 30%, 해양에서 약 20%가 흡수된다고 본다. 탄소중립은 결국 배출된 온실기체가 더 이상 대기 중에 남게 하지 않고 삼림과 땅 그리고 해양에서 흡수하게 하고자 함인데 흡수원에 대한 전망에는 엄청난 불확실성이 존재한다.

이산화탄소 포집 및 활용 그리고 저장(CCUS)과 해양의 CCS가 현실적으로 얼마나 실현가능한 기술인가, 흡수원 확보에 대한 적정 경로는 어떻게 담보할 것인가 등 풀어야 할 많은 숙제가 현존한다.

기후학자로서 새로이 구성된 탄소중립위원회에 바라는 점은 우리나라 재생에너지의 기상 및 기후 자원은 현재 우리가 알고 있는 수준보다 훨씬 좋기 때문에 풍력(globalwindatlas.info)과 태양광에너지(globalsolaratlas.info)의 과학적 자료에 기반해야 한다는 것이다. 이를 제안하는 이유는 재생에너지 자원에 대해 우리나라와 외국의 경우를 비교해보면 독일 등의 국가들은 재생에너지 자원이 우리나라보다 열악함에도 불구하고 재생에너지를 더 잘 활용하고 있다. 우리나라 또한 이러한 나라들과의 과학기술 차이를 점검하고 재생에너지 활용 방안에 대해 더 깊이 고민해 볼 필요가 있다. 

◆ 복합재해로 피해 심각

이미 알려진 바와 같이 우리나라의 연평균 기온은 20세기 동안 전구 평균 변화보다 큰 상승세를 보여 1954~1999년에 0.23°C/10년의 변화율을 나타냈고, 1981~2010년에 0.41°C/10년, 2001~2010년에 0.50°C/10년의 변화율을 보이고 있다. 이러한 큰 기온의 증가율은 여러 가지 기후위기 상황을 만들 수 있다. 하나의 예를 보면 이번 봄에 강원도와 울진 등에서 난 산불이 제어가 안 되었는데, 그 요인 중 하나가 매우 메마른 지면 생물체와 건조한 토양 때문이었다. 대기의 기온이 올라간다는 것은 대기가 수증기를 함유할 수 있는 능력이 커지는 것이라 끊임없이 토양이나 식생 속의 수분이 대기로 빼앗겨 보통 봄에는 매우 건조한 땅이 되어 산불이 나면 순식간에 번지게 된다. 그래서 기상학자들은 봄이 오기 전에 지난겨울 눈이나 비가 적은 경우 인공증우를 하여 우량을 더 늘리는 방법을 사용해야 한다고 주장하고 있다. 이처럼 기후위기는 과학, 공학, 정책 등에서 폭넓게 다루어져야 하며, 기후위기의 영향을 정확히 예측하여 효율적으로 대처해야 한다고 본다. 다른 한편으로는 복합재해로서 기후변화와의 또 다른 시사점이 있다. 지구온난화로 인한 기후변화 과정 속에서 낙엽을 분해하는 미생물이 저감되어 낙엽층이 두껍게 형성된 점이 불씨를 완전히 소각하는 것을 어렵게 만들었다고 주장하는 관점도 있다. 온난화 과정 속에 시간적으로 가뭄이 먼저 오고 산불이 오게 되면 강한 화재가 된다는 것이 복잡재해의 한 면모임을 알 수 있다.

그 외에도 오랜 가뭄은 강한 비를 만들어 강우 강도를 높이거나 홍수를 유발하는 복잡재해를 만들 수 있다. 이유로는 먼저 겨울 가뭄이 메마른 토양으로 인하여 봄이나 이른 여름에 강한 폭염을 유발하여 건조한 육상의 기온 상승을 촉발할 수 있다. 이는 또한 육상과 해상의 대기에 강한 수증기 차이를 만들어서 수증기의 수송이 대기불안정 상태에서 강하게 반응하여 강우 강도를 높여 수문순환의 강도를 세게 한다. 몬순기후학자들은 지구온난화의 양상이 왜 기후위기를 불러오느냐에 대한 답변으로 평균치의 변화보다 변동성이 큰 극한기후의 변화가 심각하여 그렇다고 본다. 극한기후에 대한 미래전망은 평균의 미래전망보다 훨씬 크게 변화하고 아시아 전체에서 동아시아가 가장 강하다. 이 결과는 단시간에 물을 흘려보내게 되고 육상에서의 물의 활용도를 떨어뜨리고 홍수재해를 발생시킨다. 

하나 더 예를 들면 식물과 수분매개곤충인 벌의 위기에 대한 것이다. 이들 간의 상호작용도 현재 인류 공동의 과제가 될 수 있으며, 가장 기본적인 식량위기를 가져올 수 있다. 살충제 영향이 클 수 있으나 기후변화로 인한 봄의 이상난동으로 인한 개화 시기 변동이나 산란 방해, 대기오염으로 인한 비행 방해 등은 전형적인 기후변화와 관련되어 있다. 이에 대해 우리나라 상황에 대한 정확한 진단과 예측이 필요하다.

◆ 기온만으로 기후위기를 나타낼 수 없다

기후위기를 설명하기 위해서는 습도의 중요성이 더욱 부각되어야 한다. 건조하면서 폭염이 있는 경우, 분석에 의하면 상대습도 33% 미만일 때 발생하는 폭염을 의미하는 건조 폭염은 주요 사막 지역에 인접한 동아시아 북서부에서 우세했고, 상대습도 66% 이상일 때 발생하는 폭염인 습윤 폭염은 동아시아 남부와 해양에 더 가까울수록 증가했다.

한반도 역시 건조 폭염보다는 습윤 폭염이 자주 발생하는 것으로 나타났다. 기온에 따른 건강 위험을 지수화한 열 스트레스 지수(HI)를 비교해 보면, 건조 폭염의 열 스트레스 지수는 '주의' 수준이었지만, 습윤 폭염의 열 스트레스 지수는 동아시아 남부에서 '극도의 주의' '위험' 단계까지 도달했다. 특히 북태평양 고기압이 덮고 있을 경우 열 스트레스 지수가 높게 나타난다 

대기가 온난화된다는 것은 대기 중에 수증기를 더 많이 함유할 수 있는 가능성이 커진다는 뜻이다. 1도의 온도 변화에 따라 수증기는 약 6.5% 증가한다. 따라서 기온이 증가하면 대기가 수증기를 더욱 많이 함유함과 동시에 수증기의 수송이 해상으로부터 강하게 있게 되면 동아시아에서 폭염은 습윤 폭염으로 증가하는 추세를 보이며 앞으로도 기후변화에 따라 더 많이 발생할 것으로 예측된다.

◆ 탄소중립을 도울 디지털트윈의 고분해능 지구시스템모델 구축이 필요하다

높은 열용량을 가진 해양은 기후시스템의 가장 주요한 요소다. 기후는 대기권 외에 지권, 빙권, 수권 등 다양한 요인을 함께 연구해야 한다. 최근 기후 모델링 분야는 이들의 영향을 모두 결합해 지구시스템모델로 기후를 예측하고 있다. 자연계 내 복잡계의 시간 발전을 알기 위해 운동량, 열, 질량, 수분 등 다양한 보존량을 나타내는 수지방정식을 세우고, 슈퍼컴퓨터를 사용하여 계산한다. 현재 기후모델링은 지구시스템 모형이 복잡하여 첨단 슈퍼컴퓨터를 통해 계산이 이뤄지고 있다. 전 지구 기후시스템모형(ESM)이 더욱 고분해능으로 구름 규모까지를 모의할 수 있는 1㎞의 격자를 갖추어야 지구 기후를 디지털트윈으로 표현할 수 있으며, 이를 위해서는 슈퍼컴퓨터 계산 성능이 8PF(peta flops)가 되어야 한다. 

건조 폭염은 길어지고 강해지면 농업생산량에 영향을 주는 기간이 길어져서 위기를 가져올 것이고 습윤 폭염이 빨리 4월부터 나타나면서 생태계는 매우 심각하고 민감하게 반응할 것으로 보인다. 그래서 상세격자로 한반도를 나누어 식생-육지-해양 간의 수증기 변화와 대기 습윤화가 가지고 올 식생과 위기 상황을 이해해야 한다. 더구나 탄소중립 입장에서 본다면 토양건조에 산림에서의 탄소 흡수원의 강화를 어떻게 만들어 낼 것인가를 정량적으로 살펴봐야 한다. 이 외에도 눈이 많이 오던 지역이 온난화로 녹지화가 일어나 탄소흡수원이 될 가능성을 보일 수도 있어서 전 지구적인 탐색이 요구된다.

전 세계적으로 기후 위기에 대처하기 위하여 '탄소중립' 정책을 공언하고 있는 만큼, 탄소중립 실현을 위하여 기후과학자들은 지구시스템모델의 정확성을 높이는 데 최선을 다할 것이다. 이는 결코 쉬운 일이 아니며 학-연-관이 머리를 맞대고 풀어나가야 하는 국가적 임무이다.

 

※ 매일경제 11월1일자 하경자 부산대 대기환경과학과 교수​, 한국기상학회장의 칼럼입니다.