나이아가라 얼린 ‘한파’ 이유 있었네

미국 북동부를 강타한 기록적인 한파로 2일(현지시각) 나이아가라 폭포가 얼어붙었다. 연합뉴스

북미·유럽대륙에 ‘폭탄 사이클론’ 강타
올겨울 북극해빙면적 감소 역대 두번째
한파 부르는 북극진동지수도 강한 음의 값
극소용돌이 약해져 북극 한기 남하한데다
바다에서 공급된 따뜻한 수증기 만나 폭설

미국 북동부를 강타한 기록적인 한파로 2일(현지시각) 나이아가라 폭포가 얼어붙었다. 연합뉴스

미국 북동부를 덮친 ‘폭탄 사이클론’으로 사망자가 잇따르고 있다. <유에스에이 투데이>(USA today)는 4일(현지시각) 이번 한파로 인한 사망자 수가 17명에 이른다고 보도했다. 텍사스에서 3명이 한파로 동사하고, 노스캐롤라이나에서는 눈 쌓인 길을 달리던 자동차가 전복돼 2명이 숨졌다. 4일에만 4000편이 넘는 비행기가 결항됐으며 뉴욕·필라델피아·보스턴 등지의 많은 학교들이 폐쇄됐다. 시속 95㎞의 강풍을 동반한 폭설로 보스턴에는 최고 45㎝의 눈이 쌓였고 남부인 플로리다주에도 30년 만에 눈이 쌓였다. 2014년 103년 만에 얼어붙었던 나이아가라폭포는 2일 4년 만에 또다시 얼어붙었다. <워싱턴 포스트>는 5~6일 미 북동부 지역의 기온이 사상 최저를 기록할 것으로 예상된다고 보도했다.

북미의 ‘폭탄 사이클론’은 왜 발생했을까? 미국 국립해양대기청(NOAA) 누리집 등에서 북반구 중위도 지역의 겨울철 한파 선행 요소인 북극해빙 면적과 북극진동지수를 살펴보면 이번 한파는 예고된 것임을 알 수 있다. ‘폭탄 사이클론’은 기압이 24시간 안에 24밀리바 이상 떨어지는 폭탄급 폭풍을 일컫는다. 이번 사이클론은 북미 대륙의 따뜻한 해양 기류가 북극에서 내려온 한기와 만나 기압이 급격히 떨어지면서 발생했다.

늦가을~초겨울 북극진동지수가 음의 값이면 중위도 지역에 한파가 몰아닥칠 수 있다. 미국 국립해양대기청 제공

북극 상공에 갇혀 있던 한파가 미국 북동부까지 내려온 것은 극 소용돌이(폴라 보텍스)의 강도가 약해졌기 때문이다. 극 소용돌이가 약해지는 현상이 북극해빙 면적과 관련이 있다는 것은 기상학자들에 의해 밝혀져 있는 사실이다. 극 소용돌이 강도가 주기적으로 바뀌는 북극진동 현상은 지수로 나타내는데, 올해 북극해빙 면적과 북극진동지수는 북극 한기가 중위도 지역을 기습할 수 있음을 보여주고 있다.

지난해 12월 북극해빙 면적. 1981~2010년 30년 평균(빨간색)보다 훨씬 감소한 상태임을 보여준다. 미국 국립빙설자료센터 제공

지난해 12월 북극해빙 면적은 1175만㎢로 위성 촬영을 시작한 1979년 이래 역대 둘째로 적었다. 1981~2010년 30년 평균보다 109만㎢ 작고, 역대 최저인 2016년 12월보다 불과 28만㎢가 큰 면적이다. 특히 이달 들어서는 역대 최저 수준으로 변하고 있다. 또 북극진동지수는 지난해 11월부터 12월 중순까지 강한 음의 값을 보이고 있다. 북극진동지수가 음의 값이면 보름에서 한달 뒤 중위도 지역에 한파가 닥칠 확률이 높아진다.

북극해빙 감소가 기상·기후에 영향을 주는 원리. 북극해빙 감소 지역에서 열과 수증기(지표면 열속)를 방출하면 대기 흐름에 따라 성층권에 전달되고, 이로 인해 북극 소용돌이가 약해져 중위도 지역까지 처지면서 북극 한기를 전파해 한파와 폭설이 발생한다.

북극해빙 면적이 감소한 지역에서 방출된 열과 수증기가 성층권까지 전달되면 북극 상공 20㎞ 성층권에 영하 40~50도의 한기를 가둬두고 있는 극 소용돌이가 약해져 한기가 하층으로 내려온다. 북극진동지수가 음일 때는 대류권에서 뱀처럼 사행을 하는 제트기류가 중위도 지역까지 처지면서 북극 상공에서 내려온 한기가 그대로 중위도 지상에까지 전달돼 한파가 닥치는 것이다. 지난해 12월에는 제트기류가 동아시아 쪽으로 처져 우리나라에 초겨울 한파를 가져왔고, 1월 들어서는 그 지역이 북미와 유럽 대륙으로 변한 것이다.

김백민 극지연구소 기후변화연구부 책임연구원은 “북서태평양 지역에서 라니냐 관련 수증기 수송이 많아져 북미 지역에 따뜻한 공기가 들어와 있는 상태에서 성층권의 차가운 공기가 남쪽 깊숙이 급격하게 내려와 폭설과 한파가 닥쳤다. 해마다 북극 소용돌이가 약해져 북극 한기가 중위도 지역으로 내려올 수 있는 상태가 유지되고 있는 상태인데 올해는 적도 지역 따뜻한 공기의 북상까지 겹쳐 폭탄 사이클론이 발생한 것”이라고 설명했다. 이근영 김효진 기자 [e-mail]