ⓒ www.jadam.kr 2013-03-20

당신이 가장 가까운 거대 도시(large city)에서 1,000마일 이상 떨어진 곳에 거주한다고 하더라도, 거대 도시는 당신이 거주하는 지역의 기후에 영향을 끼칠 수 있다.

새로운 연구는 인간의 활동이 대기에 영항을 초래하는 정도를 보여주었으며, 과학자들은 대도시권(metropolitan areas)에서 일상 활동에 의해 생성된 열이 제트 기류(jet stream)와 다른 중요한 대기 시스템의 특성을 변경시킨다고 결론지었다. 변경된 특성은 수천 마일 이상 떨어진 지역의 기온(temperature)에 영향을 끼쳐 일부 지역은 온난화시키고, 일부 지역은 냉각시킨다고 Nature Climate Change 저널에 발표된 연구는 제안했다.

주요 북반구 도시 지역의 건물, 자동차 및 기타 발생원으로부터 생성된 여분의 폐열(waste heat)이 북아메리카 북부와 아시아 북부의 거대 지역에 걸쳐 겨울철 온난화(winter warming)를 유발한다. 미국 스크립스 해양 연구소(Scripps Institution of Oceanography), UCSD(University of California, San Diego), 플로리다 주립대학(Florida State University) 및 국립기상연구센터(NCAR; National Center for Atmospheric Research) 소속의 연구진은 일부 멀리 떨어진 지역에서 기온을 1℃ 가까이 증가시켰다고 밝혔다. 동시에, 폐열에 의해 유발된 대기 순환(atmospheric circulation)의 변화는 가을철 발생하는 기온 감소와 함께 1℃ 가까이 유럽 일부 지역을 냉각시킨다.

지구 평균 기온(global mean temperature)의 순효과는 전 세계 평균 증가가 단 0.001 ℃로 거의 무시할만하다. 이러한 현상은 전체 인간이 유발한 폐열이 대기 및 해양 순환에 의해 보다 더 높은 고위도 지역으로 열의 약 0.3%를 이동시키기 때문이다.

그러나 지역적인 기온에 대한 뚜렷한 영향은 일부 지역이 기후 컴퓨터 모델에 의해 예측됐던 것보다 더 높은 겨울철 온난화를 경험하는지에 대한 이유를 설명할 수 있을 것이라고 연구진은 결론지었다. 연구진은 기후 모델이 폐열의 영향을 고려하여 수정되어야 한다고 제안했다.

화석 연료의 연소가 온실가스를 배출할 뿐 아니라, 건물과 자동차 같은 오염원으로부터 탈출하는 열을 이유로 기온에 직접적으로 영향을 끼친다고 NCAR 소속의 과학자이며 이 연구의 공동 저자인 Aixue Hu는 밝혔다. 비록 이러한 폐열이 대도시 지역에 집중된다고 하더라도, 폐열이 상당한 거리를 가로질러 기온을 증가 또는 낮추는 방식으로 대기 유형을 변화시킬 수 있다고 Hu는 밝혔다.

연구진은 폐열의 효과가 소위 도시 열섬 효과(urban heat island effect)와는 구별된다고 강조했다. 이러한 열섬은 주로 보도, 건물 및 다른 도시 구조물에 의해 다시 내뿜어지고 수집된 열의 기능에 따라 발생하는 반면, 새로운 연구는 수송, 난방과 냉각 유닛 및 다른 활동 등으로부터 직접적으로 생성된 열을 조사했다.

관련 연구는 “에너지 소비와 아시아 북부와 북아메리카 상공의 설명되지 않는 겨울철 온난화”라는 제목의 논문으로 발표될 예정이다. 이 연구는 미국 에너지부(DOE; Department of Energy)와 해양 대기청(NOAA; National Oceanic and Atmospheric Administration)뿐 아니라 미국 국립과학재단(NSF; National Science Foundation)과 NCAR 스폰서 등의 후원을 받았다.

주저자인 스크립스 해양 연구소 소속의 Guang Zhang과 플로리다 주립대학 소속의 Ming Cai는 건물의 난방에서부터 자동차에 동력을 공급하는 것에 이르기까지 폐열 방출을 생성시키는 에너지 소비(energy consumption)를 분석했다. 전 세계 2006년 전체 에너지 소비는 16테라와트(TW; terawatt)의 일정한 사용 비율에 상응했다. 그 중 6.7TW의 평균 비율이 북반구에서 86개 대도시 지역에서 소비됐다. 대기의 컴퓨터 모델을 이용하여, 저자들은 이러한 폐열의 영향이 제트 기류를 확대할 수 있다는 사실을 발견했다.

연구진이 확인한 것은 다수의 도시 지역으로부터 수집된 에너지 사용이 에너지 소비 지역으로부터 수천 마일 떨어져 있는 대기를 온난화시킬 수 있다는 점이라고 Zhang은 밝혔다. 대기의 온난화가 대기 순환 변화를 통하여 이루어졌다고 Zhang은 덧붙였다.

폐열의 배출이 대기로 자연적으로 분포된 에너지와는 다르다고 연구진은 지적했다. 열의 가장 큰 공급원인 태양 에너지는 지구 표면을 따뜻하게 하고, 대기 순환은 한 지역에서 다른 지역으로 에너지를 재분배한다. 인간 에너지 소비는 주로 오일 또는 석탄의 형태에서 수백 만 년 동안 격리 및 휴면기에 있는 에너지를 분배한다.

인간이 생산한 에너지의 양이 자연에 의해 수송되는 에너지의 매우 낮은 비율이라고 하더라도, 도시 지역에 대단히 집중된다. 북반구에서, 도시 지역 대다수는 주요 대기 기압골과 제트 기류 하에 직접적으로 놓인다.

전 세계 가장 인구가 밀집되어 있으며, 에너지 집약적인 대도시 지역은 가장 우세한 대기 순환 기압골과 기압 마루 아래 있는 북아메리카와 유라시아 대륙의 동부 및 서부 연안을 따라 분포한다고 Cai는 밝혔다. 이러한 집중된 폐기 에너지의 방출은 일반적인 대기 순환 시스템에 대한 뚜렷한 방해의 원인이 되고 폐열이 발생되는 장소로부터 멀리 떨어져 있는 지역의 표면 기온의 변화로 이어질 수 있다고 Cai는 밝혔다.

그림1> 400개의 인공위성 이미지로 집계된 지구의 밤의 모습. 새로운 연구는 이미지에서 야간에 빛을 내는 지역에 상응하여 주요 도시가 기온에 대한 지대한 영향을 끼칠 수 있다는 것을 보여주고 있다.

출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

원문: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-01/ncfa-cat012413.php

제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2013.03.20 17:06

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