▲ 세로축은 미래 평균 강수량변화 예측. 가로축은 1980-2014년의 평균 기온 (T)과 강수량 (P*)의 변화. 가로선은 1980-2014년 동안 관측자료의 변화로서 폭은 내부변동성에 의한 불확실성을 고려한 5-95% 구간. ×과 ◇은 각각 CMIP5과 CMIP6모델. Box plot은 기후모델 전체 (검정)와 신뢰도를 고려한 (검정 외)의 예측 분포(그림제공=KAIST)  © 특허뉴스

KAIST는 문술미래전략대학원(건설및환경공학과 겸임) 김형준 교수가 국제 공동 연구를 통해 21세기 후반의 전 지구 강수량변화에 대한 기후모델의 예측 불확실성을 줄이는데 처음으로 성공했다고 28일 밝혔다.

전 지구의 평균 기온이 미래에 어느 정도 상승할지에 대한 예측은 보통 복수의 기후모델에 의해 이루어지며 각 기후모델 사이에는 무시할 수 없는 편차가 존재한다. 온도 상승 예측의 불확실성을 줄이기 위한 연구는 성공적으로 수행돼왔으나 강수량 변화 예측의 불확실성을 감소시키는 연구는 아직 보고되지 않고 있다.

지금까지 강수량변화 예측의 불확실성 개선이 어려웠던 가장 큰 이유로서 과거의 강수량변화에 온실가스와 대기오염물질인 에어로졸이 함께 작용했음을 들 수 있다. 과거에는 두 요인이 함께 증가했으나 그와 달리 미래에는 적극적인 대기오염 대책에 의한 에어로졸의 급격한 감소에 따라 온실가스의 증가만이 지배적으로 될 것이기 때문이다.

다시 말해 미래의 강수량변화는 주로 온실가스 농도증가로 설명할 수 있지만, 이는 과거의 메커니즘과 다르므로 관측자료로부터 미래 예측의 불확실성 저감을 위한 정보를 얻는 것이 어려웠다고 할 수 있다.

▲ 과거의 전 지구 평균 기온 변화율이 관측자료보다 큰 모델과 관측자료의 불확실성 범위 안에 존재하는 모델의 (a)기온변화 예측(℃)과 (b)강수량변화 예측(%)의 차이. 차이가 ±10% 수준으로 통계적으로 유의한 지점을 점으로 표시(그림제공=KAIST)  © 특허뉴스

연구팀은 세계평균 에어로졸 배출량이 거의 변하지 않는 기간(1980~2014년) 동안 모델과 관측의 트렌드를 비교함으로써 온실가스 농도증가에 대한 기후 응답의 신뢰성을 평가할 수 있다고 가정했다. 중간 정도의 온실가스 배출 시나리오(SSP-RCP 245) 에 있어서, 67개의 기후모델이 19세기 후반부터 21세기 후반에 강수량이 1.9-6.2% 증가한다고 예측했으나 각 기후모델의 온실가스에 대한 기후 응답 신뢰성을 고려함으로써 강수량증가의 예측 폭의 상한(6.2%)을 5.2-5.7%까지 감소시킬 수 있었으며 예측의 분산 또한 8-30% 줄이는 것이 가능했다.

공동 저자인 KAIST 김형준 교수는 "이번 연구를 통해 기온뿐만 아니라 강수량에 대한 기후변화의 예측 정확도를 개선할 수 있게 됐다. 이로써 더욱 신뢰도 높은 기후변화 영향평가와 효율적인 기후변화대응 및 적응 관련 정책 수립에 이바지할 수 있을 것이라 기대된다"고 말했다.

KAIST, 일본 국립환경연구소, 일본 동경대학교로 구성된 국제 공동 연구팀은 67개의 기후모델에 의한 기온과 강수량의 시뮬레이션 결과를 과거의 관측자료와 비교함으로써 강수량변화 예측의 불확실성을 줄이는 데 세계 최초로 성공해 그 결과를 국제 학술지 '네이처 (Nature)' 2월 23일 판에 출판됐다.

논문명은 Emergent constraints on future precipitation changes; doi.org/10.1038/s41586-021-04310-8 이다.