[대학저널 온종림 기자] 경희대학교 지리학과 연구팀이 지구 온난화의 영향으로 북극 지역에 급증한 낙뢰의 원인이 온난화로 인한 식생의 녹화(Greening) 현상이란 점을 밝혀냈다. 연구를 수행한 지리학과 박사과정생인 김민주(사진) 학생은 연구 결과를 ‘Potential biophysical processes associated with increasing lighting strikes in the Arctic region’을 국제 학술지 ‘Theoretical and Applied Climatology’에 게재됐다. 이 학술지는 기후학과 대기 과학 분야에서 가장 오래된 학술지 중 하나로 관련 분야에서 꾸준한 영향력을 보이고 있다.

연구팀은 낙뢰 발생이 어려운 냉랭한 환경의 북극 지역에 최근 몇 년간 낙뢰 활동이 증가한 데이터에 주목했다. 선행 연구에 따르면 북위 65도 이상의 북극권에서 발생한 낙뢰의 빈도가 2010년~2020년 동안 약 8배 증가했다. 연구팀은 1982년부터 2022년까지 41년간의 장기간 기후 재분석 자료(ERA5)를 활용해 구름-지표 낙뢰 발생 지표(Lightning proxy)를 산출했다. 이후 유럽의 낙뢰 관측 자료(EUCLID)를 통해 이를 검증했다.

주요 분석 지역인 스칸디나비아반도의 경우, 여름철 낙뢰 발생 지표는 지난 41년 간 약 64% 증가했다. 뚜렷한 상승세다. 특이 이 지역의 식생 활성도를 나타내는 식생 지수(NDVI) 역시 유의미하게 증가했다. 연구팀은 통계적 분석에 더해 그랜저 인과성 테스트를 통해 식생 지수와 낙뢰 지표 간의 뚜렷한 양의 상관관계를 확인했다. NDVI도 낙뢰 지표의 연관 변동을 설명할 수 있는 유의미한 인과 요인임을 확인할 수 있었다.

연구팀은 식생의 증가가 낙뢰 발생을 촉진하는 연쇄적 생물물리학적 과정(biophysical processes)임을 구체적으로 제시했다. 고위도 지역에서 증가한 식생(NDVI 증가)은 지표면에서 태양 복사열의 흡수를 증진한다. 이에 따라 지표면 부근의 온도가 상승한다. 상승한 온도는 상승 기류를 활발하게 만들고 대기 불안정성을 증대시키며 뇌우 발달을 촉진한다. 또한 식생 활동의 증가는 ‘증발산(Evapotranspiration)’을 증가시키고, 대기 중 수분 공급과 수렴이 강화한다. 충분한 수분과 수렴도 강력한 상승 기류를 형성하며 대기 불안정성을 높인다. 뇌우 발달에 유리한 조건이다.

연구팀은 이런 연구 결과가 고위도 지역의 식생 변화가 낙뢰 현상을 증가시키는 연쇄적인 생물물리학적 과정을 유발할 수 있음을 강력히 시사한다고 밝혔다. 북극 지역에서 발생하는 낙뢰는 대기 화학 성분 변화, 대형 산불 발생, 나아가 영구 동토층의 해빙을 가속해 온실가스 배출을 증가시키는 등 북극 생태계와 기후 시스템에 중대한 영향을 미친다.

김민주 학생은 “이번 연구는 북극 온난화와 식생 변화라는 두 가지 주요 환경 변화가 낙뢰 활동이라는 위험 현상에 어떻게 복합적으로 기여하는지 정량적으로 밝혀냈다는 점에서 큰 의미가 있다”라며 연구의 의미를 설명했다. 지도교수인 이은걸 교수는 “기후 변화로 인한 지표면 변화가 극 지역의 위험 기상 현상 증가에 미치는 영향을 통합적으로 이해하는 데 중요히 기여할 것”이라고 덧붙였다.

 

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