기상이변의 주범, 엘니뇨와 라니냐의 발견

타히티 지역의 기압이 높아지면, 다윈 지역의 기업은 낮아졌던 것. 그는 이 현상을 남방진동이라고 불렀다. (한쪽이 올라가면 다른 쪽이 내려가는 것이 마치 시소를 연상시키므로 ‘기압 시소현상’이라고 부른다.)

1960년대에 야곱 비야크네스는 적도 태평양에서 일어나는 기압 시소현상을 설명하기 위해 고민했다. 그러다 대기의 기압차로 해수면 대기가 동서로 순환한다는 것을 알아냈고, 여기에 ‘워커순환’이라는 이름을 붙였다. 그리고 엘니뇨와 남방진동이 서로 밀접한 관계가 있다고 주장했다.

엘니뇨는 어떤 특성을 가지고 있을까?

엘니뇨는 동태평양 지역에만 나타나는 현상이 아니다. 엘니뇨 시기의 따뜻한 해수는 동태평양을 넘어 날짜 변경선(중태평양)까지 확장된다. 또 이 시기의 서태평양 지역의 해수면 온도는 감소하는 경향이 있다.

평상시 적도에는 동쪽에서 서쪽으로 부는 편동풍이 강하다. 따라서 따뜻한 해수가 서태평양으로 이동해 서쪽에 따뜻한 해역이 만들어진다. 해수표층이 서쪽으로 밀려간 동태평양에는 차가운 심층해수가 올라온다. 따라서 동태평양 지역은 차가운 해역이 된다. 서태평양의 수온은 섭씨 30도에 이르지만 동태평양은 섭씨 20도 정도가 되는 이유가 여기에 있다.

대기의 대류 현상은 따뜻한 해역에서 더 잘 일어나므로 평상시 대류 활동은 서태평양 지역에서 활발하다. 그러나 엘니뇨 시기가 되면 서태평양 지역에 저기압이 형성돼 바람이 약해진다. 따라서 따뜻한 해수가 서쪽으로 밀려가지 못해 동태평양의 바다가 따뜻한 해역이 된다. 동태평양의 해수면 온도가 증가하면 대류 활동은 중태평양으로 이동하게 돼 아래 그림과 같은 대류 활동이 일어나게 된다.

이제 대기와 해양의 상호작용이라는 점에서 엘니뇨의 특성을 살펴보자. 앞에서 설명한 것처럼 엘니뇨 시기에는 편동풍이 상대적으로 약화된다. 이 때문에 서태평양의 따뜻한 물이 부분적으로 동쪽으로 옮겨지고, 동태평양의 수온약층은 깊어진다. 수온약층은 아래층 온도가 낮고, 위층 온도가 높은 안정된 층이므로 해수의 흐름이 적다. 이는 결국 편동풍을 더 약화시켜, 정상적인 대기와 해양의 흐름을 방해하게 된다.

해수면 온도가 높아지면서 강수량과 바람의 방향도 바뀐다. 또 동태평양의 수온약층도 더욱 깊어진다. 엘니뇨 절정기가 될 때까지 이 과정이 반복되면서 해수면 온도는 계속 높아진다. 이와 같은 대기와 해양의 상호작용을 흔히 ‘대기-해양 피드백’이라고 한다. 이 피드백은 무척 강해서 해수면 온도가 조금만 변해도, 또 무역풍이 감소해도 엘니뇨를 불러올 수 있다. 라니냐도 이런 과정을 거치며 해수면의 온도를 변화시킨다. 이 결과 동태평양의 해수면 온도가 상승하고, 해양의 동서 구조가 변하며, 해류의 흐름도 영향을 받는다.

엘니뇨의 변종도 나타난다

최근 엘니뇨가 변하고 있는데, 이것이 지구온난화와 상관있다고 보는 견해가 있다. 이들에 따르면 일반 엘니뇨는 동태평양에 중심이 있어 ‘EP엘니뇨’로 부르는 반면 중앙태평양에서 강한 진폭을 나타내는 엘니뇨는 ‘CP엘니뇨’라고 불러야 한다. 또한 CP엘니뇨가 날짜변경선 부근에서 강하게 나타나므로 ‘데이트라인(dateline)엘니뇨’라고도 부른다. 일반 엘리뇨와 약간 다르다는 의미로 ‘엘니뇨 모도끼’라고도 부른다. 모도끼가 ‘유사하면서 다른’이라는 의미의 일본어를 뒤에 붙인 것이다.

하지만 이런 이름보다 중요한 것은 두 엘니뇨가 다른 영향을 준다는 것이다. CP엘니뇨는 태평양보다 대서양 주변에 더 강하게 나타나고 허리케인도 자주 발생시킨다는 보고도 있다. 그래서 북서태평양 지역과 우리나라를 중심으로 한 동아시아 지역에서는 CP엘니뇨 영향에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.