새로운 연구에 따르면, 북반구 대부분 지역의 날씨를 조절하는 북극 대기의 거대한 흐름인 극지방 제트기류의 불규칙한 겨울철 행동이 기후 변화 때문이라는 생각에 이의를 제기합니다.

1990년대 이후 관측된 제트기류의 거대한 파도는 최근 몇 년 동안 미국 남부와 같은 지역 깊숙이까지 비정상적으로 추운 기온과 파괴적인 겨울 폭풍을 불러왔습니다. 과학자들은  기후 변화 로 인한 온난화로  인해 이러한 극심한 기복이 심화되어 북극에서 혹독한 한파가 길게 이어지고 있다고 우려합니다.

그러나 다트머스 연구진은  AGU Advances 에 기고한 논문에서  제트기류의 변동성이 실제로 그렇게 특이한 것은 아니라고 보고했습니다. 오히려 제트기류는 기후 변화의 영향이 심각하다고 여겨지기 전부터 자연적으로, 비록 산발적이기는 하지만 "파도"를 타며 나타난 것으로 보인다고 연구진은 보고했습니다.

이러한 종류의 연구로는 최초로, 연구진은 머신러닝을 사용하여 장기 기후 기록을 분석하여 1901년 이후 제트기류의 겨울철 변동성에 대한 기록을 수집했습니다. 제트기류에 대한 이전 연구는 거의 모두 위성을 통해 기상 및 기후 시스템 데이터가 수집되기 시작한 1979년 이후의 기간에 초점을 맞추고 있습니다.

연구진은 제트 기류가 지난 125년 동안 발생한 여러 차례의 파동 주기 중 가장 최근의 것임을 발견했습니다. 본 연구의 제1저자이자 지구과학 부교수이자 선임저자인 에리히 오스터버그 연구실의 대학원생인 제이콥 샬리프는 제트 기류가 이러한 여러 주기 동안 현재보다 훨씬 더 불안정했다고 말합니다.

샬리프는 "기후 변화가 상당한 영향을 미쳤을 가능성이 높았지만, 그 전에는 제트 기류가 오늘날만큼, 어쩌면 그보다 더 심하게 요동치는 경우가 많았습니다."라고 말하며, "이러한 사실은 기후 변화가 제트 기류의 불규칙성을 현재보다 더 심화시키고 있는지 의문을 제기합니다."라고 덧붙였습니다.

다트머스 대학교 얼음, 기후, 환경 연구소 소장인 오스터버그는 기후 변화가 극심한 겨울 날씨를 증폭시키고 있다는 것은 부인할 수 없지만, 새로운 연구에 따르면 제트 기류가 더 흔들리는 방식으로 기후 변화가 일어나는 것은 아니라고 말했습니다.

다트머스 연구진은 머신러닝과 장기 기후 기록을 활용하여 1901년 이후 제트기류 변동성의 타임라인을 구축했습니다. 제트기류에 대한 이전 연구는 거의 모두 위성을 통해 기상 및 기후 시스템 데이터가 수집되기 시작한 1979년 이후의 기간에 초점을 맞췄습니다. 연구진은 1960년대부터 1980년대까지의 강력한 파동 기간이 미국에서 30년간 비정상적으로 낮은 겨울 기온을 기록한 "온난화 구멍"의 주요 원인이라고 보고했습니다. 출처: Jacob Chalif/Dartmouth

"저희 연구에 따르면 제트기류는 최근 강력한 폭풍의 증가를 유발할 만한 특이한 현상을 일으키지 않습니다. 기후 변화는 다른 과정을 통해 이러한 폭풍을 강화하고 있습니다."라고 그는 말합니다.

오스터버그는 이 연구를 통해 과학자들이 지구 온난화  와  심각한 기상 현상 사이의 더 직접적인 연관성에 초점을 맞출 수 있을 것이라고  말했습니다. 예를 들어, 따뜻한 대기가 더 많은 수분을 함유하게 되어 더 큰 폭풍이 발생한다는 사실입니다.

"저에게 있어서 이러한 발견은 문제에 대한 접근 방식을 근본적으로 바꾸었습니다." 제트 기류가 폭풍을 심화시키는 원인일 수 있다는 것을 밝힌 일련의 초기 연구의 공동 저자인 오스터버그의 말이다.

"제트 기류가 기후 변화와 더 심각한 폭풍 사이의 중요한 연결 고리가 아니라면, 우리는 왜 더  극심한 기상 현상이 발생하는지에 대한 다른 설명에 주의를 기울여야 합니다 ."라고 그는 말합니다.

극지방 제트기류의 고고도 바람은 유럽, 아시아, 북미의 날씨를 조절합니다. 북미에서는 제트기류가 미국과 캐나다 국경을 따라 흐릅니다. 제트기류의 큰 파도는 북극 공기가 따뜻한 아열대 지방으로 더 깊이 파고들게 합니다. 이로 인해   따뜻한 공기와 차가운 공기가 충돌하는 지역에서는 이례적인 한파와 심한 겨울 폭풍이 발생할 수 있습니다.

제트 기류의 극적인 파동은 북극을 둘러싼 영하의 공기 흐름인 극지방 소용돌이를 남쪽으로 몰고 올 수도 있는데, 이는 위험할 정도로 추운 기온을 뜻하는 일반적인 용어가 되었습니다.

여러 과학 연구에 따르면 현재 제트 기류의 파동은 기후 변화의 결과입니다. 샬리프는 이러한 현상이 대기 중 온실가스 농도가 기록적으로 높아지고, 극한 기상 현상의 강도가 뚜렷하게 증가하며, 특히 1990년대 이후 북극 해빙이 감소하는 현상과 일치한다고 말합니다.

하지만 다트머스 팀은 마지막으로 뚜렷한 파동 주기가 1979년경에 정점에 도달하기 시작했다는 것을 발견했습니다. 즉, 제트 기류에 대한 위성 관측은 시스템이 보다 정상적인 주기로 접어들면서 시작되었다는 것을 의미하며, 따라서 1979년 이후의 파동 주기는 비정상적으로 나타났다고 오스터버그는 말합니다.

다트머스 연구에 따르면 남동부 지역을 중심으로 형성된 온난화 구멍은 제트기류의 강한 파동이 겨울철 북극 공기가 이 지역으로 정기적으로 유입되는 활공 경로를 형성하면서 발생했다고 합니다. 온난화 구멍으로 인해 1958년경부터 평균 겨울 기온이 화씨 2도 이상 떨어졌으며, 예상보다 추운 겨울은 1980년대 후반까지 지속되었습니다. 사진 제공: Jacob Chalif/Dartmouth

"제트 기류는 지구 기후 변화와 큰 폭풍을 동반한 극심한 기상 현상 사이의 직접적인 연결 고리처럼 보였지만, 1979년 이전에는 실제로 무슨 일이 일어났는지 알지 못했습니다."라고 그는 말합니다. "이로 인해 특이한 추세처럼 보였지만, 전체적인 상황을 살펴보면 그렇게 특이한 현상이 아니라는 것을 알 수 있습니다. 지금 우리가 보고 있는 것보다 더 심한 변동이 있었던 시기도 있었습니다."

연구진은 1960년대부터 1980년대까지 지속된 더욱 강력한 파동 기간이 미국에서 30년간 비정상적으로 추운 겨울 기온을 기록한 "온난화 구멍"의 주요 원인임을 발견했습니다. 미국 남동부를 중심으로 발생한 이 온난화 구멍은 1958년경부터 평균 겨울 기온을 화씨 2도(섭씨 1.3도) 이상 떨어뜨렸습니다. 예상보다 추운 겨울은 1980년대 후반까지 지속되었습니다.

다트머스에서 지구과학으로 박사 학위를 취득한 이 연구의 공동 저자인 트레버 파트리지는   오스터버그와 공동 저자로 공동 집필한 2018년 논문 에서 이 불안정한 단계가 온난화 홀과 동시에 발생한다고 처음 보고했습니다.

현재 미국 지질조사국(USGS)의 물리과학자 파트리지는 해당 연구에서 제트기류의 파동성으로 인해 겨울철 남쪽에 온난화 구멍이 형성되었다고 주장했습니다. 이는 북극 공기가 이 지역으로 정기적으로 유입되는 활공로를 형성했을 것입니다.

AGU Advances의 새로운   연구에 따르면, 제트 기류의 뚜렷한 파동이 1958년부터 1988년까지 온난화 구멍 냉각의 3분의 2에 기여한 것으로 확인되었습니다. 연구원들은 그 기간 동안 제트 기류의 파형이 주기적으로 변화하여 남동부 지역의 평균 겨울 기온이 직접적으로 변동했다고 보고했습니다.

"기후 변화가 큰 영향을 미치기 수십 년 전에 온난화 구멍과 제트 기류 변동성 사이에 연관성이 있다는 것을 발견했습니다."라고 샬리프는 말합니다. "결국 기후 혼란이라는 개념으로 돌아가야 합니다. 우리의 날씨에 매일매일, 그리고 매년 영향을 미치는 요소들이 너무나 많기 때문입니다."

"그래서 이 125년 기록을 만드는 것이 매우 유용합니다." 오스터버그는 계속해서 말한다. "예전처럼 기록의 아주 작은 부분만 살펴보면 무슨 일이 일어나고 있는지 완전히 이해하기가 어렵습니다."