지구에는 극동풍, 편서풍, 무역풍이 불죠…대기와 해수 순환도 바람에 달려 있지요

강신종 쌤의 '재미있는 과학이야기' (39) 대기와 해수순환

지난주 100m 높이의 모래 폭풍이 중국 간쑤성의 아파트를 덮치는 사진을 보 았습니다. 이것을 보면서 1999년 상영된 영화 ‘미이라’에서 이모텝의 주술로 거 대한 높이의 모래폭풍이 만들어지고 주인공들을 공격하는 영화의 한 장면이 떠올랐습니다.

모래폭풍이 이는 이유

간쑤성을 덮친 100m 높이의 모래 폭풍은 몽골에 있는 고비(Gobi) 사막의 모래 때문에 발생하였습니다. 특히 중국과 몽골 내륙에서 모래 먼지가 편서풍을 타고 우리나라로 유입되는데, 이를 황사(黃砂)라고 합니다.

황사가 발생하는 가장 큰 원인은 사막 주변의 토지가 황폐해져 서서히 사막으로 변하는 사막(砂漠)화 때문입니다. 기후의 변화 등이 사막화의 주요 원인이며, 기후의 변화는 지구 온난화 등으로 인한 대기 대순환의 변화를 의미합니다.

지구는 위도에 따라 복사에너지의 양이 다르며, 이로 인해 고위도와 저위도 사이에 에너지의 불균형이 나타나게 됩니다. 저위도에서는 지구 복사에너지보다 태양 복사에너지가 많기 때문에 저위도 지역에서는 에너지가 과잉 상태가 유지됩니다. 반면 고위도에서는 태양 복사에너지보다 지구 복사에너지가 더 많기 때문에 고위도 지역에서는 에너지가 부족한 상태가 됩니다.

복사에너지도 달라요

지구에 “세 개의 순환 세포로 이루어진 대기의 흐름”을 대기 대순환이라고 부릅니다. 위도 60도와 극지방 사이에서는 극동풍, 위도 60도와 30도 사이에는 편서풍, 위도 30도와 적도 사이에는 무역풍이 불고 있습니다.

지표면 근처에서 부는 바람에 의해 표층 해수는 이동하게 됩니다. 고위도에 부는 극동풍과 위도 30도와 적도 사이에서 부는 무역풍은 표층 해수를 동쪽에서 서쪽으로 이동시키며, 위도 60도와 30도 사이에서 부는 편서풍은 표층 해수를 서쪽에서 동쪽으로 이동시킵니다. 대기의 순환으로 동, 서쪽으로만 이동하는 표층 해류가 대륙을 만나게 되면 방향을 남북 방향으로 바꿔 이동하게 됩니다.

이처럼 표층 해수의 흐름은 대기의 순환에 의해 결정되며, 해수의 순환과 대기의 순환은 에너지를 저위도에서 고위도로 이동시키며 이로 인해 지구는 에너지 평형을 이루게 됩니다.

반대로 해수와 대기 순환은 자연재해를 일으키기도 하는데 엘니뇨(El nio)가 대표적인 사례입니다. 정상적인 무역풍은 위도 30도와 적도 사이의 저위도에서 불며, 표층 해수는 동쪽에서 서쪽으로 이동하게 됩니다. 12월에서 3월 사이에 불규칙적인 주기로 무역풍이 약해지면 표층 해수는 서쪽에서 동쪽으로 반대로 움직이게 됩니다. 이런 이유로 페루 연안(동태평양) 표층 수온의 온도가 올라가게 되며, 수온이 높은 상태로 오랫동안 지속되면 엘니뇨가 나타납니다.

엘니뇨, 황사의 원인

페루 등 엘니뇨가 발생한 지역에서는 집중 호우 등의 영향으로 강수량이 증가하지만 반대 지역에서는 비가 내리지 않아 강수량이 감소하거나 혹은 가뭄이 지속되는 기상 이변을 맞이하게 되는 것입니다. 엘니뇨는 페루 등 인근 국가에 기상 이변 등의 직접적인 영향을 미치거나 우리나라를 포함한 전 세계에 영향을 미치기도 합니다.

정리하면 일반적으로 고위도로 갈수록 춥고 저위도로 갈수록 더우며, 이는 위도에 따른 태양 복사에너지와 지구 복사에너지 차이 때문입니다. 그러나 대기와 해수의 순환으로 에너지는 평형을 이룹니다.

그러나 무역풍이 약해져 페루 연안 해수의 온도가 상승하는 엘니뇨 등의 자연재해가 발생할 수 있습니다. 엘니뇨는 페루 이외에도 여러 나라에 기상이변을 일으킵니다. 또한 대기 순환의 변화는 사막화 원인이 되기도 합니다.

황사, 사막화, 엘니뇨 등 우리가 알고 있는 기상 이변은 서로 독립된 하나의 자연 현상이 아니라 서로 유기적으로 결합한 자연 현상입니다. 따라서 기상 이변 등의 문제를 이해하기 위해서는 지구 시스템을 이해하는 등의 복합적인 사고력이 필요합니다.

■ 이 글은 고등학교 1학년 학생들 이 배우는 통합과학 내용을 중심 으로 구성되었다. 이번 호는 “엘니 뇨, 사막화 등과 같은 현상이 지구 환경과 인간 생활에 미치는 영향 을 분석하고 이와 관련된 문제를 해결하기 위한 다양한 노력을 찾 아 토론할 수 있다”는 성취기준을 중심으로 생태계와 환경에 대해 이야기한다.

강신종 < 용화여고 교사 >