열대 태평양은 전 세계 기후를 좌우합니다. 수년마다 반복되는 엘니뇨와 라니냐 현상은 태평양을 넘어 지구 전체의 날씨 패턴을 바꿉니다. 가뭄, 홍수, 폭염, 한파가 예측 불가능하게 찾아오며, 수억 명의 삶에 영향을 줍니다. 엘니뇨는 스페인어로 '아기 예수'를 뜻합니다. 페루 어부들이 크리스마스 무렵 따뜻한 해류가 찾아오는 것을 발견하며 이름 붙였습니다. 평상시 페루 연안은 차가운 용승류로 물고기가 풍부하지만, 엘니뇨 때는 따뜻한 물이 밀려와 용승을 막고 물고기가 사라집니다. 어부들은 생계를 잃고, 바닷새는 굶어 죽습니다. 하지만 엘니뇨는 페루만의 문제가 아닙니다. 인도네시아와 호주는 극심한 가뭄을 겪고, 동아프리카는 홍수에 시달리며, 캘리포니아는 폭우를 맞습니다. 1997년 슈퍼 엘니뇨는 전 세계적으로 2만 3000명의 사망자와 수백억 달러 피해를 냈습니다. 라니냐는 엘니뇨의 반대입니다. 스페인어로 '여자아이'를 뜻하며, 동태평양이 평상시보다 더 차가워집니다. 인도네시아는 더 많은 비를, 페루는 더 건조한 날씨를 겪습니다. 라니냐도 전 세계에 영향을 주며, 태평양 태풍을 강화하고 대서양 허리케인을 증가시킵니다. 엘니뇨와 라니냐는 엘니뇨-남방진동 ENSO의 양극단입니다. ENSO는 열대 태평양의 해수 온도와 대기 순환이 결합된 자연 현상으로, 27년 주기로 불규칙하게 반복됩니다. 예측이 어렵지만, 과학자들은 수개월 전에 발생을 감지하여 대비할 수 있습니다. 이 글에서는 엘니뇨와 라니냐의 메커니즘, 전 지구적 영향, 예측과 대응, 그리고 기후 변화와의 관계를 상세히 알아보겠습니다.
엘니뇨와 라니냐의 메커니즘
평상시 열대 태평양은 특정 패턴을 보입니다. 무역풍이 동쪽에서 서쪽으로 불어 따뜻한 표층수를 인도네시아 쪽으로 밀어냅니다. 서태평양 해수면은 동태평양보다 약 50센티미터 높고, 수온도 8도 가까이 높습니다. 인도네시아 근처는 수온이 28~30도로 매우 따뜻하고, 페루 연안은 20~22도로 차갑습니다. 따뜻한 물이 서쪽으로 밀려나며 동쪽 페루 연안에서는 깊은 곳의 차가운 물이 올라오는 용승이 일어납니다. 이 차가운 물은 영양분이 풍부하여 플랑크톤이 번성하고 물고기가 모입니다. 페루는 세계 최대 어업국 중 하나이며, 멸치 어획량이 특히 많습니다. 대기 순환도 연결됩니다. 서태평양의 따뜻한 물은 많은 수증기를 증발시켜 대류를 일으키고, 적란운이 솟아올라 폭우를 내립니다. 인도네시아, 필리핀, 파푸아뉴기니는 연중 비가 많습니다. 상승한 공기는 상층에서 동쪽으로 흐르다 동태평양에서 하강하여 고기압을 만듭니다. 페루와 에콰도르는 건조합니다. 이 대기 순환을 워커 순환이라 하며, 영국 기상학자 길버트 워커가 1920년대 발견했습니다. 엘니뇨는 이 패턴이 약해지거나 역전될 때 일어납니다. 무역풍이 약해지거나 멈추면 따뜻한 물이 더 이상 서쪽으로 밀리지 않고, 동쪽으로 되밀려옵니다. 페루 연안 수온이 평상시보다 0.5도 이상 높아지면 엘니뇨로 정의됩니다. 강한 엘니뇨는 2~3도, 슈퍼 엘니뇨는 4도 이상 상승합니다. 용승이 약해지며 차가운 물이 올라오지 않고, 영양분 공급이 끊겨 플랑크톤과 물고기가 사라집니다. 어업이 붕괴하고, 바닷새와 물개가 굶어 죽습니다. 따뜻한 물이 동쪽으로 이동하며 대류도 함께 이동합니다. 인도네시아는 하강 기류가 생겨 건조해지고, 남아메리카 서해안은 상승 기류로 폭우를 맞습니다. 페루는 평소 건조한데 엘니뇨 때는 홍수가 납니다. 1997~98년 엘니뇨 때 페루는 평년 강수량의 10배를 기록했고, 도로와 다리가 유실되었습니다. 라니냐는 반대입니다. 무역풍이 평상시보다 강해지며 따뜻한 물을 더욱 세게 서쪽으로 밀어냅니다. 동태평양은 더 차가워지고 용승이 강화되어 물고기가 풍부해집니다. 서태평양은 더 따뜻해지고 대류가 강해져 폭우가 쏟아집니다. 인도네시아와 호주 북부는 홍수를, 남미 서해안은 가뭄을 겪습니다. ENSO 주기는 불규칙합니다. 2~7년마다 발생하지만 예측하기 어렵고, 지속 기간도 6개월에서 2년까지 다양합니다. 대부분 북반구 봄에 시작하여 겨울에 최고조에 달하고, 다음 해 봄에 소멸됩니다. 엘니뇨와 라니냐 사이에는 중립 상태가 있으며, 평상시 패턴을 보입니다. 엘니뇨 후 곧바로 라니냐가 오기도 하고, 몇 년간 중립 상태가 계속되기도 합니다.
전 지구적 영향
ENSO는 열대 태평양에서 시작하지만 영향은 전 세계로 퍼집니다. 텔레커넥션이라는 원격 연결 때문이며, 대기와 해양 순환을 통해 멀리 떨어진 곳의 날씨를 바꿉니다. 엘니뇨 때 인도네시아와 호주는 극심한 가뭄을 겪습니다. 평상시 풍부한 비가 멈추고, 산불이 번집니다. 1997~98년 엘니뇨 때 인도네시아 보르네오와 수마트라에서 대규모 산불이 발생하여 수백만 헥타르가 탔고, 연무가 동남아시아 전역을 뒤덮었습니다. 호주도 가뭄으로 농작물이 실패하고 가축이 죽었습니다. 인도와 동남아시아 몬순이 약해집니다. 인도는 수억 명이 농업에 의존하는데, 엘니뇨 때 몬순 강수량이 감소하여 가뭄이 발생합니다. 1987년과 2002년 엘니뇨 때 인도는 극심한 가뭄으로 수확량이 급감하고 기근이 일어났습니다. 동아프리카는 반대로 폭우를 맞습니다. 케냐, 탄자니아, 소말리아는 평소 건조한데 엘니뇨 때 집중호우가 쏟아져 홍수가 납니다. 1997~98년 동아프리카는 평년의 5배 강수량을 기록했고, 수천 명이 사망하고 수백만 명이 이재민이 되었습니다. 질병도 확산되어 말라리아와 콜레라가 급증했습니다. 남아메리카는 다양한 영향을 받습니다. 페루와 에콰도르는 홍수를, 브라질 북동부와 아르헨티나는 가뭄을 겪습니다. 아마존 열대우림도 건조해져 산불 위험이 높아집니다. 2015~16년 엘니뇨 때 브라질은 극심한 가뭄으로 수력 발전이 감소하고 전력 부족을 겪었습니다. 북아메리카는 겨울에 영향을 받습니다. 미국 남부는 평소보다 습하고 시원해져 폭우와 홍수가 발생하고, 북부와 캐나다는 따뜻하고 건조해집니다. 캘리포니아는 엘니뇨 때 폭우를 기대하지만 항상 그런 것은 아니고, 1997~98년과 2015~16년에는 많은 비가 왔지만 일부 엘니뇨는 가뭄을 지속시켰습니다. 태평양 태풍과 대서양 허리케인도 영향받습니다. 엘니뇨 때 서태평양 태풍이 약해지고, 동태평양 허리케인이 강해집니다. 대서양 허리케인은 감소하는데, 엘니뇨가 대서양 상층 바람을 강하게 하여 허리케인 발달을 방해하기 때문입니다. 라니냐는 반대로 대서양 허리케인을 증가시켜, 2005년 카트리나 허리케인은 라니냐 해에 발생했습니다. 라니냐 때는 엘니뇨와 반대 패턴이 나타납니다. 인도네시아와 호주는 폭우와 홍수를, 페루는 가뭄을 겪습니다. 인도 몬순은 강화되어 홍수가 발생하고, 동아프리카는 건조해집니다. 미국 남부는 가뭄을, 북부는 추운 겨울을 맞습니다. 2010~11년 강한 라니냐는 호주 퀸즐랜드에 기록적 홍수를 일으켜 주도 브리즈번이 침수되었고, 미국 텍사스는 역사상 최악의 가뭄을 겪었습니다. 농업과 어업에 큰 영향을 줍니다. 엘니뇨 때 페루 멸치 어획량이 80퍼센트 감소하고, 인도 쌀 생산이 급감하며, 호주 밀 수확량이 반토막 납니다. 세계 식량 가격이 오르고, 식량 안보가 위협받습니다.
예측과 대응, 기후 변화
ENSO 예측
ENSO를 예측하는 것은 어렵지만 중요합니다. 수개월 전에 알면 농부는 작물을 조절하고, 정부는 가뭄이나 홍수에 대비하며, 수백만 명의 생명과 재산을 구할 수 있습니다. 예측은 관측과 모델링으로 이루어집니다. 열대 태평양에 부표 네트워크가 배치되어 있으며, TAO/TRITON 배열은 70개 부표가 수온, 염분, 바람, 기압을 실시간으로 측정합니다. 인공위성은 해수면 높이와 온도를 관측하여 따뜻한 물의 이동을 추적합니다. 데이터는 컴퓨터 모델에 입력되어 미래를 예측합니다. 대기-해양 결합 모델은 수 개월에서 1년 앞을 내다보며, 엘니뇨나 라니냐 발생 가능성과 강도를 예측합니다. 정확도는 점점 높아지지만 여전히 불확실성이 있습니다. 봄 예측 장벽이라는 문제가 있으며, 북반구 봄에 예측 정확도가 급격히 떨어집니다. ENSO가 봄에 자주 변화하기 때문이며, 6개월 전 예측은 비교적 정확하지만 더 먼 미래는 어렵습니다. 조기 경보 시스템이 구축되었습니다. 세계기상기구 WMO와 각국 기상청은 ENSO 상태를 모니터링하고 정기적으로 업데이트합니다. 미국 국립해양대기청 NOAA는 매달 ENSO 진단과 예측을 발표하며, 엘니뇨나 라니냐 확률을 제시합니다. 정부와 기관은 이 정보로 대비합니다. 페루는 엘니뇨 경보 시 어업을 제한하고, 인도는 가뭄 대비 식량 비축을 늘리며, 호주는 산불 대비를 강화합니다. 하지만 많은 개발도상국은 정보를 제대로 활용하지 못합니다. 농부들에게 전달되지 않거나, 대응 자원이 부족하기 때문입니다.
기후 변화와 ENSO
기후 변화가 ENSO를 어떻게 바꿀지는 활발한 연구 주제입니다. 지구 온난화가 엘니뇨를 더 강하고 빈번하게 만들 가능성이 제기됩니다. 슈퍼 엘니뇨는 역사적으로 드물었지만, 1982~83년, 1997~98년, 2015~16년 세 번의 슈퍼 엘니뇨가 최근 수십 년간 발생했습니다. 일부 연구는 온난화로 동태평양이 더 빨리 따뜻해져 엘니뇨가 강해질 것이라 예측하고, 다른 연구는 서태평양이 더 빨리 따뜻해져 평상시와 엘니뇨의 차이가 줄어들 것이라 봅니다. 아직 합의는 없지만, 극단적 ENSO 사건이 증가할 가능성은 높습니다. 2014년 연구는 21세기 말까지 슈퍼 엘니뇨 빈도가 2배 증가할 것으로 예측했습니다. 엘니뇨 모도키라는 변종도 주목받습니다. 전통 엘니뇨는 동태평양이 따뜻해지지만, 모도키는 중앙 태평양이 따뜻해지는 패턴입니다. 일본어로 '비슷하지만 다른'을 뜻하며, 영향이 전통 엘니뇨와 다릅니다. 최근 모도키가 자주 발생하며, 기후 변화가 원인일 가능성이 있습니다. 산호초는 ENSO에 매우 취약합니다. 엘니뇨 때 해수 온도 상승으로 산호 백화가 대규모로 일어나며, 1997~98년과 2015~16년 엘니뇨는 전 세계 산호초의 상당 부분을 죽였습니다. 기후 변화로 평균 수온이 오르면서 엘니뇨 때 백화가 더 심각해지고, 산호초가 회복할 시간이 없습니다. ENSO는 자연 기후 변동성의 가장 강력한 신호입니다. 예측 가능성이 높아지면서 대비할 수 있지만, 여전히 수억 명에게 막대한 영향을 줍니다. 기후 변화가 ENSO를 어떻게 바꿀지 이해하고, 적응 능력을 키우는 것이 21세기 중요한 과제입니다.