열역학 법칙에 따르면, 따뜻해지는 대기는 더 많은 수증기를 보유할 수 있지만 새로운 연구에 따르면 기후가 따뜻해짐에 따라 세계의 건조 및 반건조 지역에서는 대기 습도가 예상만큼 증가하지 않는 것으로 나타났습니다. 기후 모델은 심지어 건조한 지역에서도 대기가 더 습해질 것이라고 일관되게 예측해 왔기 때문에 이번 연구 결과는 특히 혼란스럽습니다. 대기가 예상보다 건조해지면 건조 및 반건조 지역은 향후 예상보다 산불과 폭염에 더욱 취약해질 수 있습니다.

국립과학재단(National Science Foundation) 산하 국립대기연구센터(NSFNCAR)가 주도한 새로운 연구의 저자들은 아직 차이의 원인이 무엇인지 알지 못합니다.

이번 연구의 주저자이자 국립과학재단 NCAR의 과학자인 이슬라 심슨(Isla Simpson)은 “영향은 심각할 수 있다”고 말했다. "이것은 세계적인 문제이며 우리의 기후 모델 결과에 따르면 전혀 예상치 못한 일입니다."

Simpson과 그녀의 공동 저자들은 수증기가 증가하지 않은 이유를 확인하기 위해서는 후속 연구가 필요하다고 말했습니다. 그 이유는 수증기가 예상대로 지구 표면에서 대기로 유입되지 않거나 예상치 못한 방식으로 대기를 순환하기 때문일 수 있습니다. 아니면 완전히 다른 메커니즘으로 인해 발생할 수도 있습니다.

새로운 연구에 따르면 세계의 습한 지역에서는 수증기가 증가하지만 연중 가장 건조한 달에는 예상만큼 증가하지 않는 것으로 나타났습니다.

이 연구는 이번 주 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 게재되었습니다. 이 연구는 국립과학재단, 국립해양대기청, 미국 에너지부의 자금 지원을 받았습니다. 이 연구는 UCLA, UC Santa Barbara, Cornell University, Polar Bears International 및 Columbia University의 과학자들이 공동으로 작성했습니다.

놀라운 발견

기후 과학의 기본 규칙은 대기가 따뜻해지면 더 많은 수증기를 보유할 수 있다는 것입니다. 이것은 클라우지우스-클라피용 관계로 알려져 있으며, 이것이 바로 기후 모델이 지구가 따뜻해짐에 따라 대기 중 수증기가 증가할 것이라고 예측해 온 이유입니다.

그러나 심슨은 국립해양대기청을 위해 2020년 미국 남서부의 기후 변화에 대한 보고서를 작성할 때 그곳의 대기가 기후 모델 시뮬레이션을 기반으로 예상한 것보다 훨씬 건조하다는 것을 깨달았습니다.

호기심에서 심슨과 그녀의 공동 저자들은 수증기의 증가가 기후 예측과 일치하는지 확인하기 위해 지구 대기를 연구했습니다. 연구팀은 1980년부터 2020년까지 다양한 관측 자료를 사용했다. 여기에는 기상관측소 네트워크와 기상관측기구, 위성 등 관측을 기반으로 습도를 추정하는 데이터세트가 포함된다.

과학자들은 클라우지우스-클라피용 관계에 기초하여 예상한 대로 온난화가 1도(화씨 1.8도)마다 거의 7% 증가하지 않고 건조 및 반건조 지역의 수증기가 일반적으로 일정하게 유지된다는 사실에 놀랐습니다. 실제로 미국 남서부 지역에서는 수증기가 감소했으며, 이 지역에서는 장기간 강수량이 감소했습니다.

"이것은 건조한 지역에서도 수증기가 이론적 기대에 가까운 속도로 상승하는 모든 기후 모델 시뮬레이션과 상반됩니다."라고 저자는 새 논문에 썼습니다. "수증기와 산불, 생태계 기능, 극한 기온 사이의 강력한 연관성을 고려할 때 이 문제는 전 세계 건조 및 반건조 지역에 대한 신뢰할 수 있는 기후 예측을 제공하기 위해 해결되어야 합니다."

연구에서는 이러한 상황이 대기가 보유할 수 있는 수증기량과 실제로 공기 중에 존재하는 수증기량의 차이인 수증기압 부족의 증가로 이어진다고 지적합니다. 수증기 스트레스 부족이 증가하면 산불과 생태계 스트레스의 중요한 원인이 됩니다.

심슨은 "이미 전례 없는 물 부족과 극심한 산불 시즌의 영향을 받고 있는 남서부 같은 건조 및 반건조 지역에서는 예상보다 더 높은 위험에 직면할 수 있다"고 말했다.

그녀와 동료들은 기후 모델이 예측한 대로 우기 동안 대기 중 수증기가 증가하는 습한 지역에서는 상황이 더 복잡하다는 사실을 발견했습니다. 이 증가는 가장 건조한 달에 어느 정도 감소하지만 건조 및 반건조 지역만큼 크지는 않습니다.

범인을 찾아보세요

대기 중 수증기가 예상대로 건조 지역에서 증가하지 않는 이유에 대해 저자는 두 가지 가능성을 광범위하게 제안합니다. 지표면에서 대기로 전달되는 수증기의 양이 모델보다 낮을 수도 있고, 대기가 모델과 다르게 건조 지역으로 수증기를 운반할 수도 있습니다.

그들은 서로 다른 곳에서 습기를 얻는 전 세계 모든 건조 및 반건조 지역에 공통적인 현상을 반드시 설명할 수는 없기 때문에 대기 수송 문제가 발생할 가능성이 낮다고 결론지었습니다.

따라서 지표면이 가장 유력한 원인입니다. 저자들은 몇 가지 가능한 이유를 추측합니다. 실제로 토지는 모델에 비해 대기에 더 적은 양의 물을 제공할 수 있습니다. 기후가 따뜻해지면 땅이 예상보다 건조해질 수 있습니다. 식물은 물을 더 효율적으로 보유하고 대기에 더 적은 양의 물을 방출할 수 있습니다.

저자들은 또한 관측 데이터의 오류 가능성도 고려했습니다. 그러나 그들은 그 차이가 세계의 각 지역이 얼마나 건조한지와 밀접한 관련이 있고, 기기 변경으로 인한 오류를 피하기 위해 기록을 더 짧은 기간으로 분할하더라도 일관되게 발견되기 때문에 이것이 가능성이 없다고 생각합니다.

심슨은 원인을 밝히기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다고 강조했다. 그녀는 "물이 지표면에서 대기로 어떻게 이동하는지 이해하기 위한 모든 중요한 과정을 전체적으로 관찰하지 않기 때문에 이를 알아내는 것은 정말 까다롭다"고 말했습니다. "그러나 우리는 무엇이 잘못되었는지 반드시 알아내야 합니다. 왜냐하면 그것이 우리가 생각한 대로 진행되지 않고 미래에 매우 심각한 결과를 초래할 수 있기 때문입니다."

컴파일된 소스: ScitechDaily