[21세기 과학 대탐험](16) 기상조절
인류는 기후와 밀접한 관계를 가지고 의식주를 해결하고 문화를 창출하면서살아왔다.지구상에는 무더운 적도지역,추운 극지역,비가 많은 지역,건조한사막지역,고산지역 등 다양한 기후특성을 가진 지역들이 분포하고 있다.이들지역에 사는 인간들은 각기 그 지역의 기후에 적응하면서 그들 나름대로의문화를 형성해왔다.그만큼 기후는 인간의 삶에 중요한 영향을 미친다.옛날에는 사람들이 날씨에 적응하면서 살아왔지만 지금은 기상예보를 통해서 미리날씨에 대비할 수 있게 됐다.기후변화에 대한 수많은 노력과 연구를 통해 기후를 예측하는 것이 어느 정도 가능해 지기는 했지만 자연의 오묘한 조화를완벽하게 예측하는 일은 불가능하다.특히 이상기상에 따른 기상재해를 완전하게 피하기는 어렵다.기후변화와 그 영향의 실체를 알게 된 것은 세계기상기구(WMO)와 유엔환경계획(UNEP)이 공동으로 설립한 IPCC(기후변화에 관한정부간 협의회)의 종합 평가보고서를 통해서다.
보고서에 따르면 최근 200년 동안 급속한 산업화로 사람들이 배출한 온실가스(이산화탄소,메탄,아산화질소,염화불화탄소 등)의 증가로 인해 지구온난화가 일어나고 있다.
지구평균 지표기온이 19세기 말 이후 0.3∼0.6℃ 정도 상승했으며 이로 인해 극지방의 빙하가 녹고 해수면 수위가 과거 100년 동안 10∼25㎝ 상승했다.
따라서 인간을 비롯한 생태계에 지대한 영향을 미칠 것으로 예상됐다.엘니뇨와 라리냐 등과 같은 현상과 더불어 세계 곳곳에서 막대한 인명과 재산의피해를 가져오는 기상재해가 속출하는 것도 이 때문이라고 과학자들은 보고있다.
그러면 인류는 기상재해를 앉아서 당하기만 하는가?그렇지는 않다.
1992년 브라질 리오에서 154개국 정상급들이 참석한 모임에서 기후변화 협약을 맺고 온실가스를 줄이기 위한 노력을 지속 전개하기로 약속했다.수많은과학자들도 불확실한 미래를 예측하고 최상의 대책을 마련하기 위해 노력하고 있으므로 미래는 그리 어둡지만은 않다.
첨단 과학시대에 고품질의 기상서비스를 위해서는 일기예보 정확도 향상,산업에 이용될 수 있는 다양한 산업기상정보의 생산,그리고 이들 정보의 신속한 전달시스템이 구축돼야 한다.
그럼 우선 예보의 정확도 향상은 어떻게 이루어지는지 알아보자.날씨는 주로 공기의 흐름에 의해서 지배되며,이러한 공기의 흐름이 미래에 어떻게 변하는 지를 예측하는 것이 일기예보다.따라서 일기예보를 보다 정확하게 하기위해서는 세밀하고 정밀한 기상상태를 알아야 한다.시·공간의 4차원 관측을 위해서 기상위성,기상레이더,지상관측,부이(바다에 떠있는 기상관측 장비) 등을 조밀하게 설치 운영하는 것이 필요하다.
기상위성은 지구대기를 24시간 감시하는 눈의 역할을 한다.태풍,허리케인등의 발생,발달,이동 및 소멸과정을 위성으로 추적할 수 있다.기상레이더는좁은 지역에서 집중적으로 내리는 폭우를 잘 감시할 수 있으며,해상에서의기상상태는 부이를 통해서 관측되고 이들 자료는 위성을 통해서 수집된다.
일기예보의 발달과정은 컴퓨터의 역사와 같다고들 말한다.일기예보 모델은기능하면 많은 조건을 포함하는 것이 좋으나 조건이 많으면 많을수록 계산량이 기하급수적으로 늘어나므로 슈퍼컴퓨터가 필요하다.이 조건에 대한 극단적인 예를 유명한 수학자 로렌쯔의 ‘나비효과’에서 볼 수 있다.중국북경에서 나비가 한번 날개 짓을 한 영향으로 다음 해 뉴욕에서 폭풍이 몰아칠 수있다는 이론이다.로렌쯔의 혼돈이론에 따르면 아무리 훌륭한 컴퓨터를 동원해도 날씨를 100% 정확하게 맞출 수는 없다.
그러면 아예 날씨를 바꿀 수는 없을까? 좋은 생각이지만 자연 현상인 날씨를 인위적으로 변경시키는 ‘기상조절’이 쉬운 일은 아니다.그러나 지난 반세기 동안 미국,러시아,중국,이스라엘등 과학 선진국에서 인공증우,안개소산,우박억제 등의 기상조절 기술을 꾸준히 개발해 왔다.이러한 기상조절은 우리 인간이 인위적으로 유리하게 날씨를바꾸는 것으로서 보다 적극적으로 날씨에 대처하는 첨단 기술이다.
인공증우 기술은 구름층은 형성돼 있으나 대기 중에 응결핵 혹은 빙정핵이적어서 구름 방울이 빗방울로 자라지 못할 때 인위적으로 구름씨를 뿌려 특정지역에 비를 더 많이 내리게 하는 것으로 미국,러시아,중국 등에서는 많은실험을 통해서 가능성을 확인했다.세계기상기구 자료에 의하면 기상조절에관한 연구 프로그램을 수행하고 있는 나라는 총 27개국이다.러시아는 1932년세계 최초로 인공비연구소(IAR)를 설립해 지속적으로 기상조절에 관한 연구를 하고 있다.인공증우,안개소산,우박억제 등에 관한 기술이 상당량 축적된것으로 알려져 있다.
안개소산 기술은 공항이나 고속도로 등에서 안개로 인해 항공운항 및 차량통행에 지장이 있을 때 인위적으로 안개를 없애는 것으로 가장 실용화된 기상조절기술이다.앞으로 이 기술이 실용화되면 안개로 인한 항공기 결항과 고속도로의 교통사고 및 차량통행 제한은 사라질 것이다.현재 러시아는 이탈리아와 공동으로 안개소산 실험연구를 알프스산맥 부근의 고속도로에서 수행중이다.
우리가 생각할 수 있는 기상조절 기술은 태풍이나 허리케인 혹은 토네이도와 같은 악기상 현상이 나타났을 때 이것을 약화시켜서 없애 버리거나,이동방향을 피해가 미치지 않는 바다로 돌리는 기술들이 있다.조그마한 태풍 하나가 방출하는 에너지는 수소폭탄 100개를 합한 것보다 크다.때문에 이러한기술들은실용화하려면 천문학적인 비용이 들어서 당분간은 경제성이 없어보이지만 이론적으로는 가능하다.
인간의 삶의 질을 향상시키기 위한 국제협력과 과학의 발달로 미래에는 필요한 기상정보를 손쉽게 받아볼 수 있고 기후변화에 능동적으로 대처해 인위적으로 날씨를 바꾸는 기상조절 기술이 실용화 될 것이다.
남재철 기상연수소 해양연구실장.
*기상분야의 국제협력.
기후현상의 특성 중 하나는 인위적으로 지구상에 그어놓은 국경을 완전히무시한다는 것.때문에 기상분야의 연구에는 국제협력체제가 반드시 필요하다.
인류를 기상재해로부터 구하기 위해 공동으로 추진되는 기상분야의 국제협력은 기술혁명과 과학의 발전에 의해 더욱 추진력을 얻고 있다.
미국 일본 호주 EU 등은 세계기상기구(WMO),유네스코의 정부간 해양학위원회(IOC) 등 관련기구와의 국제협력 아래 최신 해양관측·통신·정보처리 기술을 구사해 전 세계 해양의 상황을 실시간에 감시하는 시스템을 구축하고있다.이른바 고도 해양감시계획(ARGO)이다.
지구표면의 7할을 차지하는 해양은기후에 큰 영향을 미치지만 관측·감시가 부족했다.ARGO 계획은 해양의 변화와 상황을 전 지구 규모에서 관측할 수있는 시스템을 구축,장기예보의 정확도를 2004년에는 70%까지 비약적으로향상시키는 것을 목표로 한다.현재의 장기예보 정확도는 45% 정도다.
이 계획에 참가하는 국가들은 프로젝트에 따라 지난 4월 일제히 국제적인표준규격으로 만든 1m 길이의 관측기(ARGO플로트)를 수심 2,000m의 해저에투하했다.관측기는 해류에 흘러다니다 10∼14일 간격으로 수면에 떠올라 바다의 깊이에 따른 수온,염분량 등의 정보를 기상위성에 보낸다.정보송신을마친 관측기는 다시 해저로 들어가 정보측정을 한다.각국은 수집된 해저정보를 기초로 기압배치도와 비슷한 그림을 작성,실시간으로 해양의 상태를 분석한다.
관측기는 해수면뿐 아니라 해저의 정보까지 얻을 수 있기 때문에 기후에 크게 영향을 미치는 해양순환의 상황을 파악하는데 중요한 데이터를 제공한다.
여기서 얻어진 해양관측 정보들이 축적되는 것과 동시에 해양데이터를 수집·해석·제공하는 시스템이 보완된다.참가국들의 연구기관들은 연구성과들을활용해 해양데이터 동영상화 기술을 향상시키고 해수온 예측모델 및 기후변동 예측모델을 고도화해 나간다는 계획이다.
이 계획을 주도적으로 이끌고 있는 일본은 ARGO계획을 밀레니엄프로젝트의핵심과제로 선정했다.참가국들은 2005년까지 태평양 대서양 등에 3,000개의관측기를 자국 주변의 해역에 투하하게 된다.거의 모든 해양상황의 실시간파악이 가능해 지는 것이다.
85년부터 10년간 전개된 열대해양 및 전 지구 대기 프로젝트(TOGA)가 계절및 기후예측의 새로운 시대를 열었다.TOGA 프로젝트는 엘니뇨의 해수면 온도편차와 그로 인한 대기순환의 변화를 여러 계절 규모에서 연간 규모까지 예측할 수 있는 과학적 기초를 마련했다.ARGO 계획도 수개월에서 수년간의 날씨와 기후의 변화를 예측하는 결정적인 계기를 마련할 것으로 기대되고 있다.
함혜리기자 lotus@