[사이언스] 북미·한반도 살인 한파와 눈폭탄… 원인은 북극 온난화·라니냐

사이클로트론과 같은 폭탄급 폭풍으로 급성장한 봄보제네시스의 모습. 미국국립해양대기청 제공

새해 들어 살인적인 한파가 북미와 한반도를 강타했다. 미국 동부에는 영하 38도, 체감기온이 영하 69.4도까지 떨어지는 혹한이 엄습했다. 미국 뉴욕 케네디국제공항 등 주요 공항이 항공기 운항에 차질을 빚는 항공 대란을 겪었다. 플로리다에서는 1989년 이후 처음으로 2.5㎝ 적설량을 보였다.

한반도도 같은 기간 2013년 이후 가장 추운 한파가 몰아쳤다. 전문가들은 이 한파도 미국 북동부에 닥친 혹한과 관련돼 있는 것으로 본다. 북반구 곳곳이 한파·폭설과 거의 전쟁을 치르고 있다.

과학자들은 북미 대륙을 얼음 왕국으로 꽁꽁 얼린 한파의 원인으로 ‘봄보제네시스(Bombogenesis·폭탄기원)’ ‘폭탄 사이클론(Bomb cyclone)’을 꼽고 있다. 미국국립해양대기청(NOAA)에 따르면 이 현상은 중위도 지방에서 24시간 동안 사이클론 중심부 기압이 최소 24밀리바 이상 급격히 떨어지는 폭탄급 폭풍을 뜻한다. 아직까지 이를 표현하는 정확한 한글 단어는 없다. 이런 현상이 나타난 게 처음은 아니다. 2014년 1~2월 북대서양에서 발생한 20개 허리케인급 폭풍 중 14개가 비슷한 모습을 보였다.

한겨울 나타나는 이 같은 폭탄급 폭풍은 따뜻한 해양 기류가 차가운 공기와 충돌하면서 나타난다. 이번 한파의 원인이 된 사이클론 역시 북미 대륙을 지나는 따뜻한 해양 기류가 북극에서 내려온 한기와 충돌하면서 발생했다.

북극에서 찬 공기가 내려온 원인으론 극지방과 중위도 지역의 공기 경계선 역할을 하는 제트기류 세력이 약화된 점이 이유로 꼽힌다.

위도 30~60도 사이 중위도 지방 10㎞ 상공에는 남북 방향으로 요동치면서 서쪽에서 동쪽으로 최고 초속 100m로 부는 제트기류가 있다. 평소 이 제트기류는 북극의 한기가 내려오지 못하게 막는 둑 같은 역할을 한다. 이 제트기류는 극지방과 중위도 지방 온도차가 클수록 세력이 강하고 온도차가 작으면 세력이 약해진다.

올해 이 제트기류 세기를 나타내는 북극진동(찬 공기 소용돌이가 강약을 되풀이하는 현상)은 음의 값을 나타냈다. 북극진동이 음의 값을 나타내면 제트기류가 약해지면서 북극의 찬 공기 소용돌이가 남쪽으로 내려온다.

실제 올해 북극진동 세기와 관련이 있는 북극해 빙하 면적은 예년보다 줄었다. 북극의 온난화로 북극 성층권의 온도가 올라가면서 제트기류가 약해졌고 북극의 찬 공기가 아래로 밀려 내려온 것이다.

일부 학자는 동태평양 적도 인근 해수 온도가 평년보다 낮아지는 라니냐 현상도 북미 지역을 강타한 폭설의 원인으로 추정하고 있다. 올겨울에는 자연적으로 찾아오는 약한 라니냐가 발생했다. 통상적으로 라니냐가 오는 해에는 폭설과 혹한이 동반되는 경우가 많다. 라니냐가 발생한 2011년에도 한파와 혹한이 북반구를 강타했다.

김선태 아시아태평양경제협력체(APEC) 기후센터 기후연구팀장은 “올해는 제트기류가 약해져 북극 한기가 중위도까지 내려온 데다 라니냐로 인해 적도 해상의 따뜻한 공기의 북상이 겹치면서 폭설과 한파의 위력이 커졌다”고 말했다.

박근태 기자 kunta@hankyung.com