한국과학기술정보연구원(KISTI) 연구팀과 국존슨 포항공대 환경공학부 교수팀이 슈퍼컴퓨터를 이용해 세계 최초로 기후변화 패턴을 예측했다고 밝혔다. 탄소 중립이 달성된 후에 발생할 수 있습니다.

탄소 중립이란 인간 활동으로 인해 대기 중 온실가스 농도가 더 이상 증가하지 않도록 순 배출(배출에서 흡수를 뺀 값)을 0으로 줄이는 것을 의미합니다. 한국은 2050년까지 탄소 중립을 달성하기 위해 노력하고 있습니다. 한국을 포함한 세계적인 탈탄소화 노력에도 불구하고, 탄소 중립 이후 기후가 어떻게 반응할지에 대한 이해가 여전히 부족한 것이 현실입니다.

KISTI와 포항대학교 공동연구팀은 지구 온난화로 인해 심해에 축적된 열이 탄소중립 이후 다시 표면으로 방출되어 특정한 기후변화 패턴을 형성할 것이라는 가설을 세웠다. 이를 테스트하기 위해 연구팀은 슈퍼컴퓨터를 사용하여 최첨단 지구 시스템 모델에서 심해에 열을 추가하는 대규모 시뮬레이션을 실행했습니다. 연구팀은 KISTI 슈퍼컴퓨터 ‘누리온’에서 최대 3만4000개의 CPU 코어를 3개월간 사용했다.

바다는 지구 온난화로 인해 발생하는 열의 90% 이상을 흡수한다고 합니다. 연구팀은 심해에 축적된 열이 탄소중화 이후 다시 표면으로 방출되어 탈탄소화를 통한 기후복원을 방해한다는 사실을 확인했다. 특히 수직 안정성이 상대적으로 낮은 해양에서는 열이 효과적으로 방출되어 특정한 기후 변화 패턴을 형성합니다. 즉, 바다의 느린 반격으로 인해 탈탄소화 정책을 통한 기후 회복이 더욱 어려워질 수 있다는 것입니다.

슈퍼컴퓨터는 탄소중립 이후 해양에서 지연된 반격이 효과적으로 고위도 해양의 열을 방출해 고위도 지역의 기온이 크게 상승하고, 적도 용승이 존재하는 적도 태평양에서는 엘니뇨가 지속되는 패턴을 보여준다. 고마워. 또한 지구 남북 순환의 시작점인 열대수렴대(ITCZ)도 남쪽으로 이동하는 경향을 보일 것으로 예상된다. 해양으로부터의 반격이 지연되면서 한반도(한반도)의 여름 강수량이 크게 증가할 것으로 밝혀졌습니다.

시뮬레이션은 연구팀의 가설을 테스트하기 위해 설계되었으며 수백 년에 걸쳐 복잡한 지구 시스템 모델을 수십 번 통합해야 했습니다. 즉, 우리는 대기, 바다, 땅, 얼음이 녹는 과정의 복잡한 역학과 물리적 과정은 물론 수백 년에 걸친 각 요소 간의 상호 작용을 이해해야 합니다. 이 시뮬레이션은 슈퍼컴퓨터 없이는 수행할 수 없습니다.

이번 연구는 기후변화 분야 최고 권위 학술지인 네이처 기후 변화(Nature Climate Change)에 2024년 2월 2일 게재됐다.