- 동굴의 암석 및 호수의 침전물에서 밝혀냄 - 

태평양 북미 패턴(PNA 패턴, Pacific North America Pattern)은 북태평양, 캐나다 서부, 북미 동해안 부근에 동서로 열(列)을 만드는 것처럼 나타나 수일부터 수 주간 정도 변화하는 기온 및 기압 편차의 패턴이다. 이 현상에 의해 북미의 기후가 크게 영향을 받기 때문에 많은 연구가 이루어져왔다. 그 결과 엘리뇨 및 라니냐 현상에 의해 발생한 것으로 지구대기가 가진 고유 진동이라고 이해되었지만, PNA 패턴 그 자체가 수십 년 및 수백 년, 수천 년이라는 장시간 어떻게 변동해 왔는지 알지 못하였다. 

도쿄대학 대기해양연구소 연구팀은 미국 서버지니아주 벅아이크리크(벅아이크리크) 동굴과 오레곤주 오레곤 동굴 천연기념물에서 채취된 석순과 뉴질랜드주 그리넬호(Grinnell Lake) 및 캐나다 유콘(Yukon)주 젤리빈 호수에서 채취된 호수 바닥 퇴적물의 산소 안정동위체비 데이터를 북미의 동측 데이터와 서측 데이터를 쌍(pair)으로서 조합시켜 이용하면 PNA 패턴의 대체 지표가 된다는 것을 알아내었다. 그리고 석순과 호수 바닥 퇴적물의 데이터로부터 과거 8,000년 사이에 PNA 패턴이 북미 동해안에서 고온, 캐나다 서측에서 저온이 되는 부(負)의 상태에서 북미 동해안에서 저온, 캐나다 서측에서 고온이 되는 정(正)의 상태로 변화되었다는 것을 발견하였다. 

이 변화를 연구팀이 개발한 모델에 의한 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 확인하였다. 이 모델은 물의 산소 동위체비의 물리적인 변동 메커니즘을 적용한 기후모델로 동위체 대순환모델이라고 한다. 대기해양결합모델에 의해 재현된 완신세(Holocene epoch) 중기(약 8,000년 전)와 현재의 해수면 분포를 경계조건으로서 이용한 시뮬레이션 결과, 두 시대 강수의 산소 안정동위체비의 차이가 확실하게 현대의 부(負) PNA 패턴과 정(正) PNA 패턴 차이와 유사하다는 것을 판명하였다. 

그리고 이러한 석순과 호수 바닥 퇴적물의 산소 안정동위체비 데이터의 변동을 교차 스펙트럼 해석하면 어떤 쌍(pair)이라도 약 200년의 주기로 변동이 동기한다는 것을 알았다. 그래서 동서(東西) 차이의 큰 주기변동은 거의 동일한 주기의 태양활동과 동조하고 있다는 것을 시사하였다. 이러한 결과로부터 PNA 패턴은 현실적으로 대기순환의 수개월 규모의 변동을 나타내는 지표임에도 불구하고 그것이 수천 년 규모에서도 지구 규모의 기후변화 영향을 받아 크게 변화하고 있다는 것을 밝혀내었다. 

이러한 PNA 패턴의 장기적인 변동을 밝혀내려는 연구는 과거 큰 기후변동에 의해 대기순환이 대륙규모로 어떻게 변동했는지를 해명할 수 있는 큰 실마리가 된다. 또한 현재 지구온난화에 의해 PNA 패턴이 어떻게 변화하고, 그 결과 강수량 분포 및 기온 분포가 어떻게 변화될 것인지 예측할 수 있다. PNA 패턴은 본질적으로 엘리뇨 현상과 관련이 깊기 때문에 PNA 패턴과 관련된 기후변화는 북미뿐만 아니라 일본지역에도 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 따뜻한 겨울 및 추운 겨울이 되는 하나의 요인으로 알려져 있다. 앞으로는 북미와 별도의 지역에서 나타나는 기후 패턴에 관해 동일한 방법을 이용하는 것을 검토하고 잇다. 

* 자료 - KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』