GIST, 에어로졸이 지표면 냉각시켜 상대습도 상승
에어로졸 배출 감소 시 냉각효과 사라져 기온 올라 
온실가스와 에어로졸 복합 고려한 기후정책 수립

공기 중 에어로졸 농도 저감이 오히려 상대습도와 기온을 높일 수 있다는 연구결과가 나왔다. 아이클릭아트 제공

“깨끗한 대기가 오히려 안전한 기후를 위협한다고?”

연일 찜통 더위가 전국을 가마솥으로 달구는 가운데 공기 중 에어로졸(미세입자)을 줄이기 위한 노력이 폭염과 습도를 심화시킨다는 연구결과가 나왔다. 청정한 대기 조성을 위한 에어로졸 저감 정책이 역설적으로 기후 시스템에 부정적 영향을 준다는 점에서 관심을 끈다.

광주과학기술원(GIST)은 윤진호 환경·에너지공학과 교수팀이 국내외 연구팀과 함께 에어로졸에 의한 지표면 냉각 현상이 상대습도(건조 또는 습한 정도의 값)를 높이는 원인으로 작용한다는 사실을 규명했다고 10일 밝혔다.

에어로졸은 대기 중에 떠 있는 고체 또는 액체 상태의 미세한 입자로, 대기 중에서 햇빛을 반사하거나 흡수해 지표면의 온도를 변화시키고 구름 생성에 영향을 미쳐 기후 시스템에 복잡한 작용을 한다.

연구팀은 유럽중기예보센터가 제공하는 고해상도 대기 재분석 자료(ERA5)와 대규모 기후 모델 시뮬레이션을 활용해 약 60년간(1961∼2020)의 상대습도 변화와 원인을 정밀 분석했다.

그 결과, 공장이나 차량 등에서 배출된 에어로졸 미립자가 햇빛을 산란시켜 지표면을 냉각시키는 동시에 증발량 감소 → 수증기 정체 → 상대습도 상승으로 이어지는 에어로졸-습도 메커니즘을 밝혀냈다.

이는 일정 수준의 에어로졸이 상대습도를 높이며 기온 상승을 억제하는 ‘완충 작용’을 한다는 점을 보여준다.

하지만, 에어로졸 배출을 급격히 줄이면 냉각 효과가 사라지면서 기온이 빠르게 오르고, 습도와 결합된 열스트레스 지수(불쾌지수 등)가 급격히 상승한다.

연구팀은 다중 위성관측 데이터와 미국의 지구시스템 기후모델(CESM2)의 대규모 앙상블 시뮬레이션을 통해 인도 북부, 방글라데시, 파키스탄 동부에 걸친 인도-갠지스 평원 지역(IGP)의 상대습도가 1961년부터 2020년까지 평균 10.3% 증가한 것을 확인했다.

분석결과, 상대습도 상승의 약 95%는 대기 중 수증기량 증가에 따른 것으로 나타났다. 특히 산란효과가 큰 에어로졸(황산염, 유기탄소 등)이 지표를 냉각시켜 대기를 안정화시키고, 수증기 축적을 유도해 상대습도가 높아지는 과정에 큰 영향을 미쳤다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 온실가스와 에어로졸의 영향을 파악하기 위해 단일 인위 강제력 실험을 한 결과, 온실가스는 지표면 온도를 상승시켜 상대습도를 낮추는 반면, 에어로졸은 지표면 온도를 낮추어 상대습도를 높이는 정반대의 효과를 보였다.

온실가스만 변화시킨 경우 수증기는 증가했지만, 온도 상승으로 인해 상대습도는 오히려 감소하는 경향을 나타냈다. 반면 에어로졸만 변화시킨 경우에는 지표면 온도가 떨어지면서 상대습도가 높아진 것으로 나타났다.

윤진호 GIST 교수는 “온실가스와 에어로졸이 서로 정반대 방향으로 기후에 영향을 미친다는 이중성을 간과하면, ‘깨끗한 공기’가 오히려 단기적인 폭염과 습도 위험을 키울 수 있다”며 “앞으로 대기오염 저감 정책으로 에어로졸 농도가 줄어들 경우 예상치 못한 상대습도와 기온 상승이 동시에 발생할 수 있어 온실가스와 에어로졸의 복합적 영향을 고려한 기후정책 수립이 필요하다”고 말했다.

이 연구결과는 기상학 분야 국제 학술지 ‘커뮤니케이션즈 지구&환경(지난 8일자)’ 온라인에 실렸다.

윤진호(왼쪽) GIST 환경에너지공학과 교수와 박진아 박사과정생

이준기 기자 bongchu@dt.co.kr

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