대서양 한랭수역, 인도 몬순 양상에 전례 없는 변화 초래

남아시아 생명줄의 위험한 변화

남아시아 전역의 10억 명이 넘는 사람들에게 여름 몬순의 도래는 풍요와 재난을 가르는 기준이다. 지난 25년 동안 이 오랜 기후 리듬은 히말라야에서 인도양에 이르기까지 삶을 뒤흔들 위협이 되는 방향으로 바뀌었다. 인도 북서부에는 수십 년 전보다 훨씬 많은 비가 내리는 반면, 비옥한 갠지스 평원은 가뭄 위험이 커지고 있다. 지역 전체의 경제 안정이 위태롭다.

인도, 파키스탄, 방글라데시의 농사 일정은 몬순을 중심으로 돌아간다. 우기가 늦어지거나 약해지면 쌀과 밀 수확을 망칠 수 있고, 북서부에 비가 지나치게 많이 내리면 파괴적인 홍수와 산사태가 발생할 수 있다. 흔히 남아시아의 곡창지대로 불리는 갠지스 평원은 특히 가혹한 역설에 직면해 있다. 주민들을 먹여 살리려면 꾸준한 비가 필요하지만, 변화하는 강우 양상은 들판을 메마르게 할 위험이 있다.

널리 쓰이는 기후 모델은 아대륙 전역에서 이미 관측된 강우 재분배를 예측하지 못해 과학자들은 퍼즐의 빠진 조각을 찾고 있었다. AGU Advances에 발표된 님마칸티 마헨드라와 동료들의 연구는 이제 수천 마일 떨어진 북대서양에 있는 뜻밖의 원인을 지목한다. 연구진은 표준 시뮬레이션에 그린란드 남쪽의 이례적인 냉수역, 흔히 ‘한랭수역’이라 불리는 현상에 관한 핵심 정보가 빠져 있다고 주장한다. 이 요소를 모델 결과에 넣자 시뮬레이션은 마침내 몬순의 변화를 재현했다. 지금까지 대부분의 전망은 몬순 양상을 좌우하는 것이 주로 지역 요인이라고 가정했지만, 새로운 증거는 그 가정을 뒤집는다.

눈에 잘 띄지 않는 북대서양 이상 현상

때로 ‘북대서양 온난화 구멍’이라고도 불리는 한랭수역은 지구 기온 지도에서 붉은 바다에 둘러싸인 고집스러운 푸른 점처럼 두드러진다. 세계 대부분 지역이 온난화한 가운데 이 아극 지역은 지난 한 세기 동안 섭씨 약 0.3도 냉각됐다. 과학자들은 대기 에어로졸부터 자연 변동성까지 다양한 설명을 제시하며 그 원인을 수년간 논쟁해 왔다. 그러나 최근 연구는 이 현상을 대서양 자오선 역전 순환(AMOC)의 현저한 둔화와 연결 짓는다. 이 거대한 해류 순환은 따뜻한 열대 해수를 북쪽으로 보내고 차가운 심층수를 적도 방향으로 되돌려 보낸다. 그린란드의 얼음이 녹으면서 담수가 북대서양으로 흘러들어 표층 염분을 낮추고, 밀도가 높은 물이 가라앉기 어렵게 만든다. 그 결과 해류가 약해져 그린란드 남쪽 지역으로 전달되는 열이 줄면서 한랭수역이 형성되고 지속된다.

학술지 네이처에 실린 연구는 관측 자료와 기후 모델을 활용해 AMOC 약화를 반영한 시뮬레이션만이 온난화 구멍에서 관측된 냉각과 담수화를 재현할 수 있음을 입증했다. 연구진은 1900년부터 2005년 사이 순환이 세기당 1.01~2.97스베르드럽 느려진 것으로 추정했다. 1스베르드럽은 초당 100만 세제곱미터의 물에 해당하며, 이는 위태로운 열 수송의 규모가 얼마나 엄청난지 보여준다. 지구물리학연구회보에 발표된 또 다른 최근 분석은 관측 재분석 자료를 바탕으로 냉각이 수면 아래 깊은 곳까지 이어지며, 표면의 열 손실이 아니라 해양 열 수송 감소에 의해 발생한다는 사실을 확인했다.

세계기상기구는 ‘2023년 전 지구 기후 현황’ 보고서에서 이 대조적인 양상을 강조했다. 지난해 해양 열 함량은 최고치를 경신했지만, 아극 북대서양은 800미터가 넘는 깊이까지 냉각되며 이러한 추세와 반대로 움직였다고 지적했다. 펜실베이니아주립대의 대기과학자 라이팡 리는 이 이상 현상이 제트기류를 교란하고 여러 대륙의 폭풍 이동 경로를 바꿀 수 있어 이를 이해하는 것이 중요하다고 말했다. 실제로 펜실베이니아주립대의 별도 연구는 대기와 해양이 한랭수역의 지속에 대체로 비슷한 정도로 기여한다는 사실을 밝혔다. 표면이 식으면 증발하는 물이 줄어 대기 중 수증기도 감소한다. 수증기는 온실가스 역할을 하므로, 수증기가 줄면 더 많은 열이 빠져나가고, 그 결과 해수면이 더욱 냉각된다. 이 되먹임 작용은 한랭 현상이 제자리에 고착되도록 돕는다.

위험한 임계점에 다가서는 해양 순환

AMOC는 단순히 균형을 잃어가는 수준이 아니다. 증거에 따르면 현재 최소 1,000년 만에 가장 약한 상태이며, 일부 연구자들은 돌이킬 수 없는 붕괴가 불가피해지는 임계점에 가까워지고 있다고 경고한다. 포츠담 기후영향연구소의 물리해양학자 슈테판 람스토르프는 35년 동안 이 순환을 연구해 왔다. 그는 최근 AMOC가 멈출 가능성을 약 50%로 추산했다. 30년 전 자신이 예상했을 5%에서 크게 오른 수치다.

처음 30년 동안 우리는 이 사건이 일어날 가능성을 낮게 봤습니다. 지금은 가능성이 반반에 가깝습니다. 일어날 가능성이 더 크다고 말할 수도 있습니다.

임계점의 물리적 원리는 잘 알려져 있다. 따뜻하고 염분이 높은 물이 북쪽으로 흐르면서 대기로 열을 내보내고 식는다. 그 결과 밀도가 높아져 가라앉고, 뒤따르는 더 많은 따뜻한 물을 끌어당긴다. 그린란드에서 녹은 담수가 표층수를 희석하면 물의 밀도가 낮아져 가라앉는 속도가 느려진다. 이로써 되먹임 작용이 시작된다. 가라앉는 물이 줄면 북쪽으로 운반되는 염분이 감소하고, 그러면 가라앉는 물은 더 줄어들어 결국 순환이 훨씬 약한 새로운 상태로 고착될 수 있다.

2023년 닐스 보어 연구소 연구진은 통계적 조기 경보 신호를 활용해 고배출이 계속될 경우 AMOC가 2037~2109년 사이에 이 임계점을 넘을 수 있다고 예측했다. 위트레흐트대의 반 베스턴 연구진이 2025년에 발표한 연구는 고해상도 해양 모델에서 임계점을 입증해 우려를 더욱 키웠다. 임계점이 단순한 시뮬레이션의 산물일 수 있다는 기대를 꺾은 것이다. 완전히 붕괴하면 그 여파는 전 지구로 퍼질 수 있다. 북유럽에서는 기온이 급격히 떨어지고 건조해져 농업에 부담을 주고 산불 위험을 높일 수 있다. 미국 동부 해안의 해수면은 전 지구 평균보다 빠르게 상승할 수 있다. 한편 아시아와 아프리카의 몬순은 약해져 수십억 명의 물 부족을 악화시킬 수 있다. 아이슬란드는 이미 AMOC 정지 위험을 국가 안보 위협으로 지정해 사태의 심각성을 부각했다.

한랭수역이 인도 강우를 바꾸는 방식

그린란드 인근의 차가운 수역과 인도 몬순의 연관성은 멀게 느껴질 수 있지만, 대기 물리학은 제트기류를 통해 두 지역을 연결한다. 제트기류는 대류권 상층에서 지구를 둘러싸고 부는 강한 바람의 좁은 띠로, 기상 시스템의 이동을 이끌고 수분을 운반한다. 마헨드라가 이끈 AGU Advances 연구에 따르면 기후 모델에 한랭수역을 반영하면 제트기류가 바뀌어 대기 중 수분이 인도 북서부로 향하게 된다. 동시에 변화한 순환은 갠지스 평원에 작은 폭풍 시스템이 형성되는 것을 막는다. 극지 해양 상태가 열대 기후를 원격으로 조종한다는 설명은 몬순이 주로 인근 인도양의 수온에 반응한다고 본 기존 관점에 도전한다.

연구진은 이 과정을 ‘경압성 조절’ 메커니즘으로 규명했다. 경압성이란 대기에서 기압면과 밀도면이 서로 정렬된 상태를 말하며, 이때 대규모 바람이 작은 소용돌이와 폭풍 세포를 직접 통제할 수 있다. 대규모 대기 흐름이 특히 우세해지면 엔진의 조속기처럼 작용해 작은 교란의 발달을 제한한다. 인도 몬순에서는 제트기류의 변화가 단순히 폭풍을 북서쪽으로 살짝 밀어내는 데 그치지 않는다. 평원에 비를 가져오는 시스템의 형성을 적극적으로 억제한다. 이는 1990년대 후반 이후 위성과 지상 관측소가 기록해 온 강우 재분배 양상과 정확히 일치한다.

이 메커니즘은 최근 세계 곳곳의 중위도 지역에서 폭풍 활동이 증가한 이유도 설명하는 데 도움을 준다. 대규모 대기 순환의 변화는 한 지역에만 영향을 미치지 않는다. 반구 전체의 기상 패턴을 재배치한다. 저자들은 연구 결과가 기후 모델을 구축할 때 지구상 먼 지역에서 일어나는 과정을 연결하는 일이 중요하다는 점을 보여준다고 썼다.

잘못된 예측의 대가

표준 기후 모델이 몬순 변화를 포착하지 못한 것은 학문적 문제에 그치지 않는다. 남아시아 전역의 농민과 수자원 관리자, 정책 입안자에게 실질적인 위험을 초래한다. 이미 일어난 변화를 모델이 재현하지 못한다면, 미래 전망은 기반 시설 계획과 작물 선택, 재난 대비를 위한 신뢰할 만한 지침이 되기 어렵다. 부정확한 몬순 예보는 긴급 식량 지원을 늦추고 파종 일정을 방해하며 지역 전체의 보험 손실을 키울 수 있다. 모델과 관측 강우량의 괴리는 예측이 실제 경험과 어긋날 때 기후 경보에 대한 대중의 신뢰도 떨어뜨린다.

기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)가 사용하는 대부분의 전 지구 기후 전망은 제6차 결합 모델 상호비교 사업(CMIP6)을 토대로 한다. 그러나 이처럼 발전된 시뮬레이션조차 관측된 인도 강우 추세를 재현하는 데 어려움을 겪어 왔다. 이는 모델이 단일 변수가 아니라 북극의 얼음 손실과 열대 강우를 잇는 일련의 상호작용을 놓치고 있음을 시사한다. 마헨드라 연구는 근본적인 한계를 짚는다. 많은 결합 모델이 대서양의 수온 변화나 그 변화와 아시아 전역의 기상 패턴을 연결하는 원격상관을 제대로 구현하지 못한다.

원격상관은 지구 한 지역의 대기와 해양 상태가 행성 규모의 파동 패턴과 바람대의 이동 등을 통해 다른 지역의 날씨에 영향을 미치는 현상을 말한다. 한랭수역은 바로 이러한 장거리 관계를 통해 인도에 영향을 준다. 모델에서 한랭수역을 제외하거나 그 강도를 잘못 나타내면, 모델은 몬순 변동의 주요 원인을 사실상 보지 못하게 된다. 예보를 개선하려면 모델 개발자들이 지구상 먼 지역에서 일어나는 과정들을 더 세심하게 연결해야 한다. AGU Advances 논문의 저자들은 정확한 몬순 예측을 위해 그린란드의 융빙수에서 대서양 냉각, 히말라야 상공의 제트기류 이동까지 이어지는 전체 과정의 흐름을 제대로 포착해야 한다고 강조한다.

아대륙을 훨씬 넘어서는 전 지구적 파장

인도 몬순의 변화는 한랭수역의 영향을 가장 선명하게 보여주는 사례 중 하나지만, AMOC의 약화는 거의 모든 대륙에 기후 교란을 초래할 수 있다. 고기후 기록에 따르면 AMOC는 과거에도 약화되거나 멈춘 적이 있으며, 가장 두드러진 사례는 약 1만2,000년 전 마지막 빙하기 말기였다. 대규모 담수 유입으로 촉발된 당시 사건은 유럽을 다시 빙하기에 가까운 상태로 몰아넣고 열대 강우에 극적인 변화를 일으켰다. 현재 상황은 원인과 속도가 다르지만, 역사적 유사성은 대서양 순환의 강도에 전 지구 기후 패턴이 얼마나 민감한지를 보여준다.

오늘날 유럽에서는 AMOC가 약해지면 열대의 열기가 북쪽 먼 지역까지 덜 전달된다. 사우샘프턴대 해양학 교수 로버트 마시 교수는 연구자들이 앞으로 한 세기에 걸쳐 예측하는 급격한 변화에 사회가 적응하기 어려울 것이라고 경고했다. 해류가 약해지면 유럽 일부 지역에 혹독한 겨울 추위가 닥치는 동시에 북미 동부 해안의 해수면 상승이 빨라질 수 있다. 열대 지역에서는 AMOC 변화가 대서양 유역의 강우 분포를 바꿔 적도 주변의 가뭄을 심화할 수 있다. 일부 연구자들은 남극해의 변화가 저장된 탄소를 대기 중에 방출해 혼란을 가중할 수 있다고 우려한다.

보르도대 발렌탱 포르트만이 이끈 2025년 분석은 기후 모델에 실제 대서양 수온과 염분 자료를 반영했을 때 2100년까지 AMOC가 50% 약화할 것으로 전망된다는 결과를 내놨다. 이는 이전 IPCC 추정치보다 훨씬 큰 감소폭이다. 람스토르프는 이러한 감소로 시스템이 임계점을 넘을 가능성이 매우 높다고 말했다. 완전히 붕괴하지 않더라도 부분적인 둔화는 전 세계 식량 안보와 해안 기반 시설, 담수 공급에 영향을 미칠 위험이 있다. 한랭수역은 단순한 지역적 특이 현상이 아니다. 해수 온도에 새겨진 경고 신호다.

시스템이 임계점에 도달하기 전 예보 개선

기후 전망의 불확실성을 줄이려면 해양과 대기의 연결 관계를 모델에 더 잘 반영해야 한다는 데 과학자들의 의견이 모인다. 대기 되먹임 작용이 한랭수역을 강화한다는 펜실베이니아주립대 연구는 모델이 반영해야 할 복잡성을 한층 더한다. 동시에 연구자들이 AMOC 변화를 실시간으로 추적할 수 있도록 북대서양 관측망에 지속적인 재원이 필요하다. 계류 부표 배열을 이용한 직접 측정 자료는 2004년부터만 있어, 과학자들이 확보한 신뢰도 높은 해류 자료는 20년에 불과하다.

정책 입안자에게는 두 가지 과제가 놓여 있다. 갠지스 평원의 가뭄 저항성 작물부터 인도 북서부의 홍수 관리까지, 이미 진행 중인 몬순 변화에 대응하는 적응 전략에 투자해야 한다. 저수 시설과 농작물 보험 제도, 조기 경보 체계에는 모두 신뢰할 만한 계절 예보가 필요하다. 모델이 대서양의 영향을 계속 놓친다면 정부는 북서부 홍수에 대비하지 못하거나 평원의 가뭄 구호를 제때 제공하지 못할 수 있다. 한랭수역을 실제 예보 체계에 반영하면 이 격차를 줄여 지역사회가 생명과 생계를 지킬 시간을 확보할 수 있다.

동시에 각국 지도자는 AMOC 약화를 온실가스 배출을 과감히 줄여야 하는 전 지구적 위험으로 다뤄야 한다. 녹아내리는 얼음에서 북대서양으로 흘러드는 담수는 인간이 초래한 온난화의 직접적인 결과다. 기온이 몇 도의 몇 분의 1만 변해도 중요하다. 스코틀랜드 해양과학협회의 물리해양학자 닐 프레이저는 붕괴 시점을 정확히 알 수는 없지만, 위험 그 자체만으로도 긴급히 행동해야 할 이유가 충분하다고 말했다.

붕괴가 없더라도 AMOC 약화는 심각한 기후 영향을 초래할 수 있습니다.

여러 연구팀이 전하는 메시지는 한결같다. 한랭수역은 고립된 이상 현상이 아니다. 스트레스를 받는 지구 순환 시스템의 징후이며, 그 흔적이 이제 인도 상공의 하늘에서도 나타나고 있다.

핵심 내용

• 지난 25년 동안 인도 몬순이 바뀌어 인도 북서부에는 더 많은 비가 내리고 갠지스 평원의 가뭄 위험은 커졌다.
• 대서양 자오선 역전 순환의 둔화와 연관된 그린란드 남쪽의 한랭수역이 이러한 변화의 주요 원인인 것으로 보인다.
• 기후 모델에 한랭수역을 반영하면 제트기류가 바뀌고 경압성 조절 메커니즘이 작동해 수분을 인도 북서부로 이동시킨다.
• AMOC는 최소 1,000년 만에 가장 약한 수준이며, 일부 연구는 수십 년 안에 임계점에 가까워질 수 있다고 경고한다.
• 몬순 예보를 개선하려면 북대서양과 남아시아 사이의 장거리 연결을 모델에 더 잘 반영해야 한다.