앵글리아대학교(University of East Anglia)가 이끄는 새로운 연구가 성층권과 관련된 미래 기후변화의 불확실성을 줄여 지구 생명체에 큰 영향을 미치고 있다.
오늘날 인간이 만든 기후변화는 인간이 직면한 가장 큰 도전 중 하나이지만 글로벌 변화의 정확한 규모에 대한 불확실성은 효과적인 정책 대응을 방해하고 있다.
불확실성의 중요한 요인은 지구 표면에서 15~50km 상공에 있는 극도로 건조한 대기 지역인 성층권의 미래 수증기 변화와 관련이 있다.
향후 수증기의 증기는 기후변화를 증폭시키고 유해한 태양 자외선 복사로부터 지구상의 생명을 보호하는 오존층의 회복을 늦출 위험이 있다.
이제 피어 노왁(Peer Nowack)이 이끄는 국제팀은 최근까지 앵글리아대학의 기후 연구팀의 일원으로 위성 관측 정보와 최첨단 기후 모델 데이터를 결합해 데이터의 범위를 좁히는 새로운 통계 학습 접근 방식을 개발했다.
네이처 지오사이언스(Nature Geoscience) 저널에 발표된 주요 결과 중 하나는 수증기 농도가 지구 온난화 1℃당 25% 이상 증가할 수 있음을 암시하는 가장 극단적인 시나리오를 효과적으로 배제한다. 새로운 접근법은 기후 모델 응답의 95번째 백분위 수에서 50% 감소를 보였다.
연구팀은 "인간이 만든 기후변화가 종종 놀라운 방식으로 지구의 대기에 영향을 미친다"며 "우리 논문에서 우리는 지구 온난화에 따른 성층권 수증기 변화에 대해 살펴봤는데 그 효과는 여전히 잘 이해되지 않는다. 수증기는 성층권의 물리 및 화학의 중심이기 때문에 이 오랜 불확실성 요소를 해결하기 위한 새로운 접근 방식이 결정적으로 필요하다고 느꼈다"고 밝혔다.
연구팀은 "머신 러닝 아이디어를 활용하는 새로운 데이터 기반 접근 방식을 통해 우리는 지구 관측을 매우 효과적으로 활용해 이러한 불확실성을 줄일 수 있었다"며 "이를 위해서는 위성 데이터에서 배운 과학적 이해와 수학적 관계를 혁신적인 방식으로 결합할 수 있는 프레임워크를 개발해야 했다"고 설명했다.
이들은 "이러한 접근 방식을 통해 매우 큰 성층권 수증기 변화에 대한 많은 기후 모델 예측이 이제 관측 증거와 일치하지 않는다는 것을 보여줄 수 있다"고 덧붙였다.
지구 온난화가 진행 중인 상황에서 성층권 수증기 경향을 정량화하는 것은 오랜 연구 과제였다. 성층권 수증기를 제어하는 기본 프로세스의 복잡성과 상대적으로 짧은 고품질 위성 관측 기록으로 인해 이 작업은 어려줘졌다.
이른바 기후 피드백의 존재는 지구 온난화를 더욱 증폭시키거나 악화시키는 역할을 해 미래의 가능한 온도 상승 범위를 더 넓힐 수 있어 추가적인 문제를 제시한다.
성층권에 포함된 수증기량은 기후 모델이 증가할 것으로 예측한 피드백의 한 예이지만 모델링된 증가 범위는 수십 년간 매우 광범위하게 유지되었다.
이는 많은 기후 모델에서 예측된 것과 같이 성층권 수증기의 대규모 증가가 이번 세기 오존층과 남극 오존 구멍의 회복을 지연시킬 수 있기 때문에 매우 중요하다고 연구팀은 강조했다.
그러나 앵글리아대학의 기후 역학 교수이자 논문의 공동 저자인 마노이 조시(Manoj Joshi)는 "매우 가능성이 높다"고 말했다.
[데일리e뉴스= 김병호 기자]
