초기 에오세 기후 최적기(EECO) 동안의 엘니뇨 남방 진동(ENSO) 변동성에 대한 고기후 시뮬레이션 연구

초기 에오세 기후 최적기(EECO) 동안의 엘니뇨 남방 진동(ENSO) 변동성에 대한 고기후 시뮬레이션 연구 초기 에오세 기후 최적기(Early Eocene Climatic Optimum, EECO, 약 5600만~4800만 년 전)는 지구 역사상 가장 온난한 시기 중 하나로, 이 시기 동안의 기후 시스템과 주요 기후 메커니즘에 대한 연구는 현재의 지구 온난화 이해에 중요한 통찰을 제공합니다.

특히, 열대 태평양의 해양-대기 상호작용으로 발생하는 엘니뇨 남방 진동(ENSO)은 오늘날에도 전 지구적 기후 변동의 핵심 요인으로 작용하고 있어, EECO 시기의 ENSO 특성을 파악하는 것은 장기적 기후 변화에 대한 예측력을 높이는 데 필수적입니다.

본 연구에서는 DeepMIP-Eocene 다중 모델 앙상블을 활용하여 EECO 기간의 ENSO 변동성을 분석하였습니다. 분석 결과, EECO 시기에는 현재보다 ENSO의 진폭이 더 크고 주기가 더 길었다는 점이 밝혀졌습니다. 이 같은 변화는 EECO 당시의 해양 분지 구조, 고지리 조건, 그리고 높은 대기 CO₂ 농도(약 1400±470 ppmv) 등 복합적인 요인에 기인하는 것으로 해석됩니다.

 

특히, EECO 동안 열대 태평양의 해양 분지는 현재보다 약 1.5배 더 넓었고, 인도양 및 대서양과의 연결성이 강화되어 해양-대기 피드백이 더욱 활성화되었습니다. 이러한 구조적 특성은 Bjerknes 피드백을 포함한 주요 ENSO 메커니즘을 증폭시켜 변동성의 진폭을 크게 증가시켰으며, ENSO 주기의 연장을 야기한 것으로 보입니다. 민감도 실험 결과에서도 해양 분지 폭의 확장이 ENSO 주기의 길이를 증가시키는 데 중요한 역할을 하는 반면, 분지 간 연결성은 ENSO 진폭에 더욱 직접적인 영향을 미친다는 점이 확인되었습니다.

 

또한, 동일한 EECO 지형 조건에서 CO₂ 농도만을 변화시킨 실험에서는, 고농도의 대기 CO₂가 평균 상태의 전 지구적 온난화를 유도하면서도, 일부 해양-대기 피드백을 약화시켜 ENSO 변동성의 증폭을 부분적으로 상쇄함을 확인할 수 있었습니다. 즉, CO₂ 농도 자체보다는 해양 분지 기하학과 그 상호작용 구조가 ENSO 변동성 형성에 더 결정적인 역할을 한다는 것을 의미합니다.

본 연구는 ENSO의 과거 진화를 이해함으로써, 미래 기후 변화에 따른 ENSO 반응의 불확실성을 줄이고자 하는 기후 모델링 연구에 중요한 기초 자료를 제공합니다. 특히, 기후 모델들이 미래 ENSO 진폭과 주기 예측에서 큰 편차를 보이는 현 상황에서, EECO와 같은 고온기의 ENSO 특성 분석은 향후 기후 예측의 정밀도를 높이는 데 실질적인 도움을 줄 수 있습니다.

 

종합하면, 본 연구는 고기후 시뮬레이션을 통해 ENSO의 구조적 기원과 진화를 고찰하며, 고온기 지구에서의 ENSO 변동성이 현재와는 본질적으로 다를 수 있음을 시사합니다. 이는 현재 지구 온난화가 심화됨에 따라 ENSO의 성격이 어떻게 변화할 수 있는지를 예측하고, 이에 따른 전 지구적 영향(예: 강수 분포, 가뭄, 폭풍, 생태계 변화 등)을 이해하는 데 있어 중요한 과학적 기반이 됩니다.

 

참고문헌

Huber, M., & Caballero, R. (2011). The early Eocene equable climate problem revisited. Climate of the Past, 7(2), 603–633.

Burls, N. J., & Fedorov, A. V. (2014). What controls the mean east–west sea surface temperature gradient in the equatorial Pacific: The role of cloud albedo. Journal of Climate, 27(7), 2757–2778.

Hutchinson, D. K., et al. (2018). The Eocene Model Intercomparison Project (EoMIP). Geoscientific Model Development, 11(4), 1453–1480.

DeepMIP Consortium (2020). Deep-time Model Intercomparison Project: Exploring climate sensitivity in past warm climates. Paleoceanography and Paleoclimatology, 35(6), e2019PA003957. Dommenget, D., & Hutchinson, M. (2022). Tropical basin geometry and ENSO dynamics: An idealized coupled model study. Climate Dynamics, 58, 1029–1051.