태평양 적도 해역의 수온이 몇 도 변하면 전 세계 날씨가 바뀝니다. 페루에 홍수가 나고, 인도네시아에 가뭄이 들며, 아프리카에서 메뚜기 떼가 창궐하고, 미국에 허리케인이 줄어듭니다. 이 모든 것이 엘니뇨와 라니냐 때문입니다. 엘니뇨는 스페인어로 '아기 예수'를 뜻하며, 크리스마스 무렵 페루 어부들이 따뜻한 바닷물을 발견하며 붙인 이름입니다. 평소에는 동태평양이 차갑고 서태평양이 따뜻하지만, 엘니뇨 때는 동태평양도 따뜻해집니다. 차이는 수 도에 불과하지만, 영향은 막대합니다. 대기 순환이 바뀌고, 전 세계 강수 패턴이 재편되며, 수백만 명이 홍수와 가뭄에 시달립니다. 라니냐는 '여자아이'를 뜻하며 엘니뇨의 반대입니다. 동태평양이 평소보다 더 차가워지고, 영향은 엘니뇨와 반대 방향입니다. 엘니뇨와 라니냐는 엘니뇨-남방진동 또는 ENSO라는 자연 현상의 양극단이며, 2~7년 주기로 불규칙하게 나타납니다. 예측이 어렵고, 강도도 매번 다릅니다. 1997-98년 슈퍼 엘니뇨는 역사상 가장 강력했으며, 전 세계적으로 2만 명이 사망하고 360억 달러 피해를 냈습니다. 인도네시아 산불 연기가 동남아를 뒤덮었고, 페루 해안에 폭우가 쏟아졌으며, 아프리카와 중미에 가뭄이 들었습니다. 엘니뇨는 기후 변동 중 가장 강력하며, 인류는 수천 년간 영향을 받아왔지만 원인을 이해한 것은 20세기 후반입니다. 이제 어느 정도 예측하고 대비할 수 있지만, 여전히 수수께끼가 많습니다. 이 글에서는 엘니뇨와 라니냐의 메커니즘, 전 세계 영향, 예측 방법, 그리고 기후 변화와의 관계를 상세히 알아보겠습니다.
엘니뇨와 라니냐의 메커니즘
평상시 태평양 적도 해역은 무역풍이 동쪽에서 서쪽으로 붑니다. 바람이 표층 따뜻한 물을 서쪽으로 밀어 인도네시아와 호주 근처 해수면이 동태평양보다 약 50센티미터 높고, 수온도 28~29도로 동태평양보다 6~8도 높습니다. 동태평양 페루와 에콰도르 연안에서는 따뜻한 표층수가 밀려가며 차가운 심층수가 용승하여 수온이 22~24도로 낮습니다. 이 차가운 물은 영양분이 풍부하여 플랑크톤이 번성하고 물고기가 모입니다. 페루가 세계 주요 어업국인 이유입니다. 대기는 바다와 연결됩니다. 따뜻한 서태평양에서 수증기가 많이 증발하여 상승하고, 적도 수렴대에서 구름과 비를 만듭니다. 인도네시아, 필리핀, 북호주는 비가 많고, 상승한 공기는 상층에서 동쪽으로 이동하다 동태평양에서 하강하며 고기압을 만듭니다. 페루와 에콰도르는 건조합니다. 이 순환을 워커 순환이라 하며, 영국 기상학자 길버트 워커가 1920년대 발견했습니다. 엘니뇨가 시작되면 무역풍이 약해집니다. 이유는 복잡하고 완전히 이해되지 않았지만, 바다와 대기의 되먹임으로 추정됩니다. 바람이 약해지면 따뜻한 물이 동쪽으로 밀려가지 않고 제자리에 있거나 동쪽으로 되돌아옵니다. 켈빈파라는 해양 파동이 적도를 따라 동쪽으로 전파되며 따뜻한 물을 운반하고, 2~3개월 만에 남미 해안에 도달합니다. 동태평양 수온이 올라가고 용승이 약해지며, 물고기가 사라집니다. 따뜻한 물이 증발하여 동태평양에 구름과 비가 생기고, 워커 순환이 약해지거나 역전됩니다. 인도네시아는 고기압이 되어 건조해지고, 남미는 저기압이 되어 습해집니다. 무역풍이 더 약해지며 되먹임이 강화됩니다. 엘니뇨는 보통 9~12개월 지속되며, 길게는 2년 이상 갑니다. 강도는 동태평양 수온 상승 정도로 측정하며, 평년보다 0.5도 이상 높으면 약한 엘니뇨, 1.5도 이상이면 중간, 2도 이상이면 강한 엘니뇨입니다. 1997-98년은 수온이 3도 이상 올라 슈퍼 엘니뇨였습니다. 라니냐는 반대로 무역풍이 평소보다 강해집니다. 따뜻한 물이 더 많이 서쪽으로 밀려가고, 동태평양 용승이 강화되어 수온이 평년보다 낮아집니다. 서태평양은 더 따뜻하고 습해지며, 동태평양은 더 차갑고 건조해집니다. 워커 순환이 강해지고, 영향은 엘니뇨와 대체로 반대입니다. 라니냐도 9~12개월 또는 그 이상 지속되며, 때로는 엘니뇨 다음에 옵니다. 중립 상태는 평년 조건으로 엘니뇨도 라니냐도 아닙니다. 대부분의 시간은 중립이며, ENSO는 2~7년 주기로 불규칙하게 왔다 갔다 합니다. 완벽한 주기는 없고, 예측이 어렵습니다. 남방진동지수 SOI는 타히티와 다윈 기압 차이입니다. 평상시 타히티는 고기압, 다윈은 저기압이지만 엘니뇨 때 반대로 되며, SOI가 음수입니다. 라니냐는 양수이고, 이를 모니터링하여 ENSO 상태를 파악합니다.
전 세계 영향
엘니뇨와 라니냐는 전 지구적 영향을 미칩니다. 열대 태평양에서 시작하지만, 원격 상관으로 먼 지역까지 도달합니다. 남아메리카는 엘니뇨 때 페루와 에콰도르 해안에 폭우가 쏟아집니다. 평소 사막인 곳에 강이 생기고 산사태가 일어나며, 1982-83년과 1997-98년 엘니뇨는 수천 명을 죽이고 수십억 달러 피해를 냈습니다. 반면 남부 브라질과 아르헨티나는 평소보다 습해집니다. 라니냐 때는 반대로 페루와 에콰도르가 건조하고, 콜롬비아와 베네수엘라가 습합니다. 동남아시아와 호주는 엘니뇨 때 가뭄을 겪습니다. 인도네시아, 필리핀, 말레이시아는 평소 비가 많지만 엘니뇨 때 강수가 절반 이하로 줄어듭니다. 1997-98년 인도네시아 가뭄은 최악이었고, 농부들이 화전을 일으켜 산불이 통제 불능으로 번져 수백만 헥타르 열대림이 타고 연기가 동남아 전역을 뒤덮었습니다. 수백만 명이 호흡기 질환을 앓았습니다. 호주 동부도 가뭄이 들어 농작물이 실패하고 산불이 증가합니다. 라니냐는 반대로 습하며, 2010-11년 라니냐는 호주 동부에 대홍수를 일으켜 브리즈번이 침수되었습니다. 인도와 동남아시아 몬순은 엘니뇨에 약해집니다. 인도 여름 몬순 강수가 줄어 가뭄이 들고, 농업에 의존하는 수억 명이 영향받습니다. 1987년 엘니뇨는 인도 가뭄을 일으켜 농작물 수확량이 급감했습니다. 라니냐는 몬순을 강화하여 홍수를 일으킵니다. 아프리카는 복잡합니다. 동아프리카는 엘니뇨 때 비가 많아 홍수가 나고, 1997-98년 케냐와 탄자니아 홍수로 수천 명이 죽었습니다. 모기가 번식하여 말라리아와 리프트 밸리 열병이 확산되었습니다. 남아프리카는 건조해지며, 라니냐는 반대입니다. 엘니뇨 후 습한 조건은 메뚜기 떼를 촉진하여 2019-20년 동아프리카와 중동에 수십 년 만의 최악 메뚜기 떼가 발생했습니다. 북아메리카는 엘니뇨 때 제트 기류가 남쪽으로 이동합니다. 미국 남부는 습하고 시원하며 북부는 따뜻하고 건조합니다. 겨울이 온화하고 눈이 적으며, 허리케인 시즌이 조용합니다. 대서양 수직 윈드 시어가 강해져 허리케인 발생을 억제합니다. 라니냐는 반대로 북부가 춥고 남부가 건조하며, 허리케인이 증가합니다. 2005년 카트리나는 라니냐 해였습니다. 전 세계 평균 기온은 엘니뇨 때 올라갑니다. 따뜻한 열대 태평양이 대기에 열을 방출하여 전 지구 온도를 0.1~0.2도 높입니다. 1998년과 2016년은 역사상 가장 더운 해였고, 둘 다 강한 엘니뇨 해였습니다. 라니냐는 약간 낮춥니다. 산호초는 엘니뇨 때 백화됩니다. 수온 상승으로 산호가 공생 조류를 방출하며, 1998년과 2016년 전 세계 산호초가 심각한 백화를 겪었습니다.
예측과 기후 변화
엘니뇨 예측
엘니뇨와 라니냐를 예측하는 것은 중요하지만 어렵습니다. 수개월 앞서 알면 농업, 수자원, 재난 관리를 준비할 수 있습니다. 관측 네트워크는 열대 태평양을 모니터링합니다. TAO/TRITON 부이 배열은 약 70개 부이가 적도 태평양에 띄워져 수온, 염분, 해류를 실시간 측정합니다. 인공위성도 해수면 높이와 온도를 관측하며, 켈빈파 전파를 추적합니다. 컴퓨터 모델은 관측 데이터를 입력하여 미래를 시뮬레이션합니다. 대기-해양 결합 모델이 가장 정교하며, 두 시스템의 상호작용을 계산합니다. 6~9개월 앞서 예측이 가능하며, 봄 예측 장벽이 있습니다. 북반구 봄에 예측 정확도가 급격히 떨어지는데, ENSO가 전환되기 쉬운 시기이기 때문입니다. 여름과 가을에 발전하는 경향이 있어 봄에는 불확실합니다. 앙상블 예측은 여러 모델과 초기 조건을 사용하여 확률적 예측을 제공합니다. 엘니뇨 확률 60퍼센트, 중립 30퍼센트, 라니냐 10퍼센트처럼 표현하며, 불확실성을 전달합니다. 미국 기후예측센터와 일본 기상청, 호주 기상청이 정기적으로 ENSO 전망을 발표하고, 대부분 일치하지만 때로 다릅니다. 예측 개선이 계속되며, 머신러닝과 인공지능이 패턴을 찾아 정확도를 높이고 있습니다. 하지만 완벽한 예측은 불가능하며, 카오스적 요소가 있어 장기 예측은 근본적으로 한계가 있습니다.
기후 변화의 영향
지구 온난화가 엘니뇨와 라니냐에 어떤 영향을 줄지는 중요한 질문이지만 답은 불명확합니다. 모델 결과가 일치하지 않고, 관측 기간이 짧아 장기 변화를 파악하기 어렵습니다. 일부 연구는 엘니뇨가 더 빈번하고 강해질 수 있다고 제안합니다. 온난화로 태평양 동부가 더 빨리 따뜻해지면 엘니뇨 조건에 가까워집니다. 1982-83년, 1997-98년, 2015-16년 슈퍼 엘니뇨가 더 자주 발생하는 것처럼 보이지만, 자연 변동인지 온난화 영향인지 불분명합니다. 다른 연구는 라니냐가 강해질 가능성도 제시합니다. 온난화가 무역풍을 강화하면 동서 온도 차이가 커지고 라니냐 빈도가 증가할 수 있습니다. 2020-23년 삼중 라니냐는 3년 연속으로 드물었고, 기후 변화 영향 가능성이 논의됩니다. 극한 현상은 증가할 것입니다. 엘니뇨와 라니냐가 더 극단적이 되거나 변동성이 커지면 홍수와 가뭄이 더 심해집니다. 온난화로 대기가 더 많은 수증기를 머금어 엘니뇨 때 폭우가 더 강하고, 라니냐 때 가뭄이 더 극심할 수 있습니다. 산호초는 이중 위협을 받습니다. 온난화 자체로 수온이 높아지고, 엘니뇨가 더하면 백화가 극심해집니다. 회복 시간이 짧아져 산호초가 살아남기 어렵습니다. 농업과 식량 안보는 위협받습니다. 예측 불가능성이 커지면 대비가 어렵고, 극한 기상으로 작물 실패가 증가합니다. 인도, 동남아, 아프리카 수억 명이 영향받으며, 식량 가격 변동성이 커집니다. 연구가 계속되고 있습니다. 고해상도 모델로 미래 ENSO를 시뮬레이션하고, 고기후 자료로 과거 수천 년 ENSO를 재구성하여 온난화 영향을 이해하려 합니다. 산호 코어와 나무 나이테는 과거 ENSO를 기록하며, 온난화 전 자연 변동성을 보여줍니다. 엘니뇨와 라니냐는 자연의 힘이지만, 인간이 기후를 바꾸며 그 행동도 변할 수 있습니다. 이해하고 적응하는 것이 필수적입니다.