열대성 저기압과 기후 변화

Tropical cyclones and climate change
1970년 볼라 사이클론 상륙 전그것은 30만 명 이상의 사상자를 내며 기록된 가장 치명적인 열대성 사이클론이 되었다.

기후 변화로 인해 열대성 저기압은 강도가 증가하고, 강우량이 증가하고, 폭풍 해일이 커질 가능성이 높지만, 전 세계적으로 열대성 저기압의 감소로 이어질 수도 있다.열대성 저기압은 또한 더 빠르게 강해질 수 있으며 위도가 더 높은 곳에서 발생한다.이러한 변화는 해수 온도 상승과 공기가 가열됨에 따라 대기의 최대 수증기 함량이 증가함에 따라 발생합니다.2018년 미국 국립기후변화평가(National Climate Change Assessment)는 "1970년 [1]이후 온실가스의 증가와 대기 오염 감소가 대서양 허리케인 활동 증가에 기여하고 있다"고 보고했다.

열대성 저기압은 대서양북동 태평양허리케인, 북서 태평양의 태풍, 남태평양이나 인도양[2]태풍으로 알려져 있다.근본적으로, 그것들은 모두 같은 종류의 폭풍이다.

배경

열대 저기압은 저압 중심, 폐쇄된 저층 대기 순환을 특징으로 하는 빠르게 회전하는 폭풍 시스템이다.

해양 상부 700m의 전지구 해양 열 함량.

강한 바람과 폭우나 돌풍을 일으키는 소용돌이 모양의 뇌우 배치이러한 시스템의 대부분은 다양한 기상 서비스 및 경보 센터에서 모니터링하는 7개의 열대 사이클론 분지 중 하나에서 매년 형성된다.

열대성 사이클론 활동을 결정하는 요인은 비교적 잘 알려져 있다. 즉, 해수면이 따뜻하면 열대성 사이클론이 유리할 뿐만 아니라 불안정하고 습한 중층권도 유리할 만 아니라 수직 윈드 시어가 열대성 사이클론을 억제한다.이러한 모든 요인들은 기후변화 하에서 변화할 것이지만, 어떤 요인들이 [3]지배적인지 항상 명확하지는 않다.

데이터 및 모델

전력 소산 지수, 1949–2015에 따른 북대서양 열대 저기압 활동.해수면 온도는 PDI와 함께 도표로 표시되어 비교 결과를 보여 줍니다.선은 중간 연도에 표시된 5년 가중 평균을 사용하여 평활화되었습니다.
누적 사이클론 에너지 지수, 1950–2015에 따른 북대서양 열대 저기압 활동.글로벌 ACE 그래프는 이 링크를 참조하십시오.

측정.

위성 사진을 기반으로 한 드보락 기법은 열대 저기압 강도를 [4]전 세계적으로 추정하는 데 사용되는 주요 기법이다.

열대성 사이클론의 잠재 강도(PI)는 주로 온도, 습도 및 해수면 온도(SST)의 수직 프로파일에서 도출된 관측 데이터를 통해 계산할 수 있다.대류 가능 잠재 에너지(CAPE)는 1958년부터 1997년까지 열대 일부 지역의 라디오존드 관측소에서 계산되었지만 품질이 낮은 것으로 간주된다.Power Disposition Index(PDI; 전력 소산 지수)는 북대서양 및 북태평양 서부의 [5]총 전력 소산을 나타내며 열대 SST와 강한 상관관계가 있습니다.시스템을 분류하기 위해 다양한 열대성 사이클론 비늘이 존재한다.

과거 기록

1970년경 시작된 인공위성 시대 이후 폭풍과 해수면 온도와의 연관성에 관한 경향은 충분히 강하다고 여겨진다.더 먼 과거에 폭풍우가 활발한 시기가 있었다는 것에 동의하지만, 해수면 온도와 관련된 [5]전력 소산 지수는 높지 않았다.고생대학은 지질학적 대리(홍수 퇴적물) 또는 난파선이나 나무 고리 이상과 같은 역사적 기록물을 통해 과거 열대 저기압 활동을 과학적으로 다룬다.2019년 현재, 고 기후 연구는 아직 더 넓은 지역에 대한 결론을 도출하기에 충분히 일관성이 없지만, 특정 [6]위치에 대한 유용한 정보를 제공한다.

열대성 사이클론 모델링

기후 모델은 사이클론 활동에서 예상되는 미래의 변화를 연구하는 데 사용됩니다.저해상도 기후 모델은 대류를 직접 나타낼 수 없으며, 대신 매개 변수를 사용하여 더 작은 규모의 프로세스를 근사합니다.대류가 열대 저기압 물리학의 필수적인 부분이기 때문에 열대 저기압에 어려움이 있다.

고해상도 글로벌 모델과 지역 기후 모델은 컴퓨터 집약적인 실행이 가능하기 때문에 강력한 통계 분석을 위한 충분한 열대성 사이클론 시뮬레이션이 어려울 수 있다.그러나 기술이 발전함에 따라 기후 모델은 열대성 사이클론 빈도와 [7][8]강도에 대한 시뮬레이션 능력을 향상시켰다.

과학자들이 모델링할 때 직면하는 한 가지 과제는 최근 열대성 저기압의 변화가 인위적인 힘과 관련이 있는지, 아니면 이러한 변화가 여전히 그 [9]자연적 변동성 안에 있는지를 결정하는 것이다.이는 더 긴 시간 분해능에서 열대성 사이클론을 조사할 때 가장 뚜렷하다.한 연구는 한 세기 동안 [10]호주 동부 해안을 따라 발생한 열대성 폭풍의 감소 추세를 발견했다.

열대성 저기압의 변화

기후 변화는 다양한 방식으로 열대 저기압에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 강우 및 풍속의 강화, 전체 빈도의 감소, 매우 강한 폭풍의 빈도 증가, 그리고 저기압이 최대 강도에 도달하는 극방향 확장은 인간이 초래하는 기후 [11]변화의 가능한 결과 중 하나이다.

강우량

따뜻한 공기는 더 많은 수증기를 보유할 수 있다: 이론적으로 최대 수증기 함량은 클라우시우스-클라페이론 관계에 의해 주어지며, 1°[12][13]C 온난화 시 대기 중 수증기가 7% 이상 증가한다.2019년 검토 논문에서 평가된 모든 모델은 시간당 [11]내리는 비인 미래의 강우율 증가를 보여준다.세계기상기구는 2017년허리케인 하비의 강우량이 기후 [14][15]변화로 인해 증가했을 가능성이 매우 높다고 발표했다.

열대 저기압의 강우 면적(속도 대비)은 주로 상대 해수면 온도라고 불리는 열대 평균 SST에 상대적인 환경 해수면 온도(SST)에 의해 제어된다.강우량은 상대 SST가 증가함에 따라 외부로 확대되며 폭풍장의 확장과 관련된다.가장 큰 열대성 저기압은 상대 SST와 대류권 중간 상대 습도 값이 가장 큰 서북태평양 열대 지방에서 관측된다.해수 온도가 균일하게 상승한다고 가정할 때, 온난한 기후가 [16]강우 지역에 영향을 미칠 가능성은 낮다.

강렬함

열대성 사이클론은 따뜻하고 습한 공기를 연료로 사용합니다.기후 변화가 해양 온도를 따뜻하게 하고 있기 때문에,[17] 잠재적으로 이 연료의 사용 가능한 양이 더 많을 수 있습니다.2012년에 발표된 연구에 따르면 사이클론은 해양 유역 [18]온도에 민감하기 때문에 SST가 열대성 사이클론의 잠재적 강도(PI)를 측정하는 대용품으로 유용할 수 있다.1979년과 2017년 사이에 사피르-심슨 규모에서 카테고리 3 이상의 열대 저기압의 비율이 전 세계적으로 증가했다. 사피르-심슨 등급은 시간당 178km 이상의 풍속을 가진 저기압이다.이러한 추세는 북대서양과 남인도양에서 가장 뚜렷했다.북태평양에서는 열대성 저기압이 차가운 물속으로 극지방으로 이동하고 있으며 이 [19]기간 동안 강도가 증가하지 않았다.2°C 온난화로 열대성 사이클론의 더 많은 비율(+13%)이 카테고리 4와 5 [11]강도에 도달할 것으로 예상된다.

기후 변화는 대서양 유역에서 열대성 사이클론의 급격한 격화 추세를 주도하고 있으며, 1982년에서 [20][21]2009년 사이에 격화 중인 폭풍의 비율은 거의 두 배로 증가했다.급속히 심해지는 사이클론은 예측하기 어렵고 해안 지역에 [22]추가적인 위험을 초래한다.폭풍은 또한 상륙하면 더 천천히 소멸하기 시작하여 [23]과거보다 내륙의 더 먼 지역을 위협하고 있다.2020년 대서양 허리케인 시즌은 이례적으로 활발했고 폭풍의 [24]빈도와 강도에 관한 수많은 기록을 깼다.

빈도수.

기후 변화가 열대성 [11]저기압의 전반적인 빈도에 어떻게 영향을 미칠지에 대한 공감대는 없다.대부분의 기후 모델은 향후 [6]예측에서 빈도가 감소했음을 보여줍니다.예를 들어, 9개의 고해상도 기후 모델을 비교한 2020년 논문은 남인도양과 남반구에서 주파수가 더 일반적으로 크게 감소하는 반면 북반구 열대 저기압에 [25]대한 혼합 신호를 발견했다.관측 결과 [26]전 세계적으로 열대성 저기압의 전반적인 빈도는 거의 변하지 않았다.

2015년에 발표된 연구에 따르면 더 서늘한 기후에서 열대성 사이클론이 더 많이 발생할 것이며, 해수면 온도가 26°[27][28]C 미만일 때 열대성 사이클론의 발생이 가능하다는 결론을 내렸다.특히 남반구의 해수면 온도가 따뜻해짐에 따라 이산화탄소 수치가 높아짐에 따라 앞으로 [18][29]열대 저기압의 빈도가 줄어들 것으로 보인다.

2015년 열대성 사이클론과 세 개의 카테고리 4 허리케인이 동시에 발생한 동태평양의 허리케인 시즌 이후 무라카미 등이 수행한 연구는 온실가스의 강제 작용이 극도의 열대성 태평양 온난화를 증가시킨다는 결론을 내렸습니다.열대성 저기압의 영향을 받습니다.[30]

스톰 트랙

기후 [31]변화와 관련이 있을 수 있는 열대성 저기압의 최대 강도가 발생하는 위도가 극으로 확장되었다.북태평양에서도 동쪽으로 [32]확장될 수 있습니다.1949년과 2016년 사이에 열대성 사이클론 이동 속도가 느려졌다.이것이 기후 변화에 어느 정도 기인할 수 있는지는 아직 불분명합니다. 기후 모델이 모두 이러한 [6]특징을 보이는 것은 아닙니다.

폭풍 해일 및 홍수 위험

추가적인 해수면 상승은 폭풍 해일의 [32][33]수위를 증가시킬 것이다.극단적인 풍파가 열대성 저기압의 변화의 결과로 증가하여 해안 [6]지역에 대한 폭풍 해일의 위험을 더욱 악화시키는 것은 타당하다.1923년과 2008년 사이에 미국 대서양 연안에서 발생한 폭풍 해일 사건은 긍정적인 [34]경향을 보였다.2017년 연구에서는 홍수, 폭풍 해일, 지상의 홍수(리버)에 의한 복합 영향을 조사했으며, 기후 [33][35]변화로 인한 증가를 예측했다.그러나 과학자들은 최근의 폭풍 해일의 증가가 인위적인 기후 [36]변화에 대한 반응인지는 여전히 불확실하다.

다양한 분지에 있는 열대성 사이클론 발생

2020년 9월 16일, 6개의 열대 저기압이 2개의 분지 위를 회전합니다.

허리케인

2008년과 2016년에 수행된 연구는 대서양 허리케인 계절의 지속시간을 조사했으며, 특히 30°N 남쪽과 75°W 동쪽에서 더 길어지고 있거나 해수면 온도 온난화와 관련하여 더 이른 계절과 늦은 계절의 폭풍우가 발생하는 경향을 발견할 수 있었다.그러나, 불확실성은 여전히 높으며, 한 연구는 추세가 없고,[37] 또 다른 결과는 엇갈린다.

2011년 연구는 북대서양에서 강렬 허리케인의 활동 증가와 아프리카 동파(AEW)[38]의 대류 활동 증폭을 연관시켰다.2014년 연구에서는 고배출 시나리오에 대한 AEW의 반응을 조사했으며, 아프리카 열대 전선을 따라 지역적 온도 구배, 수렴 및 상승이 증가하여 아프리카 동파가 강화되어 서아프리카와 대서양 [39]분지의 기후에 영향을 미쳤다.

2017년 연구에 따르면 2015년 허리케인 시즌이 강력한 엘니뇨 사건 때문만은 아닌 것으로 나타났다.대신, 아열대 온난화 역시 기후 변화의 결과로 더 흔한 [30]특징인 중요한 요소였다.2019년 연구에 따르면 증발이 증가하고 기후 변화와 관련된 수증기를 보유할 수 있는 대기의 능력이 커지면서 허리케인 카트리나, 이르마, 마리아로 인한 강우량이 이미 4~9% 증가했다.향후 최대 30%의 증가가 [40]예상되었습니다.

2018년 연구에 따르면 1900년 이후 미국 대륙의 상륙 허리케인 빈도나 강도의 유의미한 추세는 발견되지 않았다.게다가 연안 인구와 지역 부의 증가는 허리케인 관련 [41]피해의 관찰된 증가의 압도적인 동인으로 작용했다.

태풍

일본과 하와이의 기록에 따르면 1977년 이후 북서태평양의 태풍이 평균 12~15% 정도 강해진 으로 나타났다.관측된 가장 강한 태풍은 특정 상륙 시스템의 강도가 두 배 또는 세 배 증가하였다.폭풍의 강도는 중국, 일본, 한국, 필리핀연안 인구에 영향을 미쳐 바닷물이 따뜻해졌기 때문이다.저자들은 지구 온난화로 인해 수온이 어느 정도 상승했는지는 아직 명확하지 않지만 관측 결과는 IPCC가 해수면 [42]온도의 온난화를 예측한 것과 일치한다고 지적했다.수직 풍속은 중국 내외에서 감소 추세를 보여 열대성 저기압에 더 유리한 조건을 만들어 내고 있다.이는 주로 지구 [43]온난화의 결과인 동아시아 여름 몬순의 약화에 대한 반응이다.

리스크 관리 및 적응

위험을 관리하기 위한 가장 효과적인 전략은 조기 경보 시스템의 [44]개발이었다.홍수의 위험을 완화하는 또 다른 정책은 지역사회의 토양을 강화하고 해안 [45]침수를 줄이기 위해 내륙 지역을 다시 조림하는 것이다.또한 지역 학교, 교회 및 기타 지역 사회 기반 시설은 사이클론 [45]대피소가 될 수 있도록 영구적으로 설치될 것을 권고한다.영향을 받는 사람들을 즉시 구제하기 위해 자원을 사용하는 것에 초점을 맞추는 것은 보다 장기적인 해결책에서 주의를 돌릴 수 있습니다.열대성 [45]저기압의 영향을 가장 많이 받기 때문에 저소득 지역사회와 국가에서는 이러한 현상이 더욱 악화된다.

태평양 지역

특정 국가 및 초국가적 결정이 이미 이루어졌고 시행되고 있다.태평양에서의 탄력적 발전 프레임워크(FRDP)는 역내 국가 및 지역사회의 재해 대응 및 기후변화 적응을 강화하고 조정하기 위해 설립되었다.이 정권 하의 통가남태평양 제도 등 특정 국가는 [45][46]기후변화 리스크의 증가에 대한 대응 조정과 실행을 위해 기후변화 및 재해 리스크 관리에 관한 국가 공동행동계획(JNAP)을 수립했다.이들 국가는 자국 내에서 가장 취약한 분야를 특정하고, 이행해야 할 국가 및 초국가적 정책을 수립했으며,[46] 이러한 목표를 달성하기 위한 구체적인 목표와 일정을 제공했다.실시되는 이러한 조치에는 산림 재생, 제방 댐 건설, 조기 경보 시스템 구축, 기존 통신 인프라 강화, 새로운 민물 공급원 발굴, 재생 에너지 확산 촉진 및 보조금 지급, 지속 가능한 농업 촉진을 위한 관개 기술 개선, 공공성 증대 등이 포함된다.지속 가능한 조치에 대한 교육 노력과 재생 에너지원의 [46]사용을 증가시키기 위한 국제적인 로비.

미국

미국에서는 지역 비상 대피소 준비, 모래 언덕 및 제방 건설, 산림 재생 [47]이니셔티브와 같은 허리케인의 강화에 더 잘 대비하기 위한 몇 가지 이니셔티브가 취해졌다.허리케인의 모델링 능력이 향상되었음에도 불구하고 재산 피해는 극적으로 [48]증가했습니다.미국 홍수 보험 프로그램은 사람들이 홍수가 발생하기 쉬운 지역에 집을 다시 짓도록 장려하고, 따라서 허리케인과 해수면 [49]상승으로 인한 위험 증가에 대한 적응을 방해한다.윈드 시어와 폭풍 해일로 인해 건물 외피가 약한 건물은 더 큰 피해를 입게 된다.기후 모델을 이용한 위험 평가는 허리케인이 발생하기 쉬운 [50]지역에서 주거용 건물의 구조적 무결성을 결정하는 데 도움이 된다.

습지, 맹그로브, 산호초와 같은 몇몇 생태계는 해안 침식, 폭풍 해일, [51][52]허리케인에 의한 바람 피해에 자연적인 장애물로 작용할 수 있다.이러한 자연 서식지는 탄소 흡수원 역할을 하고 지역의 [52]생물 다양성을 지원하기 때문에 비용 효율이 더 높은 것으로 보인다.[53] 자연 서식지가 열대성 저기압에 더 이로운 장벽이라는 실질적인 증거가 있지만, 종종 건설된 방어가 정부 [54]기관과 의사결정자에게 주요 해결책이다.텍사스 프리포트의 열대성 사이클론에 대한 자연, 엔지니어링 및 하이브리드 위험 완화의 실현 가능성을 평가한 2015년에 발표된 연구에 따르면 자연 생태계를 위험 완화 계획에 통합하면 홍수 높이를 줄이고 [54]향후 방어 구축 비용을 절감할 수 있는 것으로 나타났다.

미디어와 대중의 인식

허리케인 카트리나, 윌마, 샌디와 같은 21세기 초반 대서양 허리케인의 파괴는 뉴스 미디어와 일반 대중들의 기후 변화와 허리케인의 주제에 대한 상당한 관심을 불러일으켰고, 이러한 사건에서 지구 기후 변화가 중요한 역할을 했을 수도 있다는 우려를 불러일으켰다.2005년과 2017년 허리케인의 영향을 받은 인구를 대상으로 한 관련 여론조사는 2005년 미국인의 39%가 기후변화가 허리케인의 강도를 높이는 데 도움이 된다고 생각했으며,[55] 2017년 9월에는 55%로 증가했다.

2016년 태풍 메란티 이후 중국의 리스크 인식은 증가하지 않았다.그러나 기후 [56]변화에 대한 개인 및 지역사회의 행동에 대한 지지가 분명히 증가했다.대만에서 태풍을 겪은 사람들은 기후 변화에 대해 더 이상의 우려를 나타내지 않았다.이번 조사에서 태풍에 대한 불안감과 기후 [57]변화에 대한 불안감 사이에 긍정적인 상관관계가 발견되었다.

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