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기후변화에 따른 한반도 해양환경 변화

기사승인 [582호] 2018.10.11  08:49:53

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- 수산업에 미치는 영향에 대한 선제적 판단과 정책적 보완 해야

▲ 한인성 국립수산과학원 연구관

[현대해양] 지난 여름 폭염의 영향에 의한 고수온 발생으로 해양수산 분야에서도 기후변화에 대한 관심과 우려가 높아지고 있다. 폭염 및 이상기후에 따른 고수온 현상을 Marine heat waves라 부르며 우리나라뿐만 아니라 북아메리카와 유럽 쪽에서도 중요한 해양문제로 대두되고 있다.

정부간기후변화협의체(IPCC; Intergovernmental Panel on Climate Change)에서는 장기적인 해양의 기후변화 영향과 최근 급격한 해양 변화를 이해하기 위해 2019년 9월을 목표로 ‘기후변화와 해양 및 빙권에 관한 특별보고서(Special Report on Oceans and Cryosphere)’를 준비하고 있다. 모두 6개의 장으로 구성되어 있는 이 보고서의 가장 핵심적인 5장은 ‘해양과 해양생태계의 변화’를 다루고 있으며, 6장은 ‘급격하고 극심한 해양변화와 그에 따른 리스크 관리’를 다루고 있다. 즉 5장은 장기적인 기후변화의 영향에 대하여, 6장은 폭염, 한파 등과 같은 이상기후에 따른 극한 환경을 다루는 것이다. 따라서 본 원고에서도 우리나라 해양의 장기적인 변화와 최근 발생하는 우리나라 해역의 극한 환경에 대하여 살펴보고자 한다.


세계에서 가장 빨리 수온 상승하는 우리나라

국립수산과학원의 정선해양관측 자료를 기반으로 우리나라는 최근 50년(1968~2017년) 사이 연평균 표층수온 상승이 1.23℃에 달하며, 전 세계 평균(0.48℃)에 비해 약 2.6배 높은 경향을 보이는 전 세계에서 가장 높은 수온 상승률을 보이는 해역 중 하나다. 이렇게 우리나라 주변해역의 높은 수온 상승률은 장기적인 겨울철 몬순의 약화에 의한 겨울철 수온 상승이 원인의 큰 부분을 차지하였으며, 그 외에도 저위도에서 우리나라 해역으로 열을 수송하는 역할을 하는 대마난류의 세기가 지난 1980년대 중반부터 강한 세력을 유지하는 것도 하나의 원인이었다.

▲ 한반도 주변해역 전체(상) 및 해역별(하) 연평균 표층수온 변동 경향(1968~2017년

또한 서해와 동해처럼 우리나라 해역은 반폐쇄적인 해역을 가지고 있어 기상이나 기후의 영향을 직접적으로 받고 있으며, 최근 주변 국가들의 산업화로 인한 온실가스 배출의 지역적 증가도 원인으로 추정하고 있다. 반면 동해에서의 50m층에서의 수온은 최근 50년간 큰 변화가 없었으
며, 100m층에서는 오히려 수온이 하강하는 경향을 나타내고 있다. 즉, 표층은 매우 수온이 높게 상승하고 수심 100m 내외의 중층은 수온이 하강해 표층과 중층간의 수온차가 증가, 강한 성층을 이루고 있는 특징을 보이고 있다.

장기적으로 수온이 상승하는 것은 다양한 차원에서 해양생태계에 영향을 줄 것으로 판단된다. 우선 정착성 해양생물의 서식지가 점차 북쪽으로 이동할 것이며, 대부분 상업성 어종에 해당하는 회유성 어종들의 회유경로가 달라질 것이다. 또한 주요 어종들의 생리, 생태에도 변화를 줌으로써 산란시기와 산란장의 변화에도 영향을 줄 것으로 생각된다.

수온상승은 적조 또는 해파리의 대량 번식과도 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있으며, 최근 문제가 되고 있는 패독 발생과도 관련이 있다. 또한 새로운 유해성 해양생물의 출현과 번식도 염려되는 부분이다. 따라서 수온상승에 따른 아열대성 수산질병 부분은 향후 또 다른 문제의 소지가 있어 이에 대한 철저한 대응이 필요할 것이다.

▲IPCC AR5에서 제시된 미래에 예상되는 해양 수괴 및 해수면 물질교환 모식도(참고: IPCC 5th Assessment Report WG-Ⅱ(2014))


수온상승이 태풍과 해수면 상승 유도해

해양생태계뿐만 아니라 수온 상승은 다른 부문에도 큰 영향을 줄 수 있는데 우선 태풍 세기의 강화와 해수면 상승이 우려된다. 태풍의 세기는 이동경로 상의 표층수온 경향에 큰 영향을 받고 있다. 지난 2002년과 2003년 우리나라에 내습한 루사와 매미의 경우에도 평년 대비 2~4℃ 높은 동중국해의 표층수온이 큰 영향을 미친 것으로 판단되고 있다.

또한 해수면 상승을 일으키는 가장 큰 원인 두 가지는 융빙(Ice Melting)과 열팽창(Thermal Expansion)으로 알려져 있다. 우리나라의 해수면 상승은 융빙보다는 열팽창이 훨씬 큰 작용을 하고 있으며, 따라서 높은 수온 상승은 해수의 부피를 팽창시켜 해수면 상승을 가속화하는데 큰 역할을 할 것으로 판단된다.

IPCC에서는 기후변화에 의하여 미래의 해양환경은 온실가스 흡수량이 증가하고, 빛의 투과율이 감소하며 표층과 중층 사이의 성층이 강화되면서 저층으로부터의 영양급 공급이 현저히 줄어들 것으로 예측하고 있다. 최근 우리나라에서 일어나는 수온의 장기적인 변화도 이를 증명하고 있다.

또한 일부 해역에서는 표층의 영양염 농도가 줄어들고 있어 전형적인 기후변화의 영향으로 판단되고 있다.

또한 최근 수십 년간의 표층 염분의 변동을 살펴보면 우리나라 해역은 대부분 염분이 감소하는 추세를 보이고 있다. 이를 좀 더 자세히 살펴보면 여름철 서해와 남해의 염분감소가 지배적으로 나타나고 있다. 이는 여름철 서해와 남해의 염분에 매우 큰 역할을 하는 중국 대륙으로부터의 담수 유입량 증가, 즉 양자강 유출수의 증가가 원인으로 판단된다.

양자강 유출수에 의한 표층 염분의 변화는 동중국해를 비롯한 서해와 남해의 해양생태계에 큰 영향을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

▲ 국립수산과학원 장기해양기후모델에 의한 2030, 2050 및 2100년의 현재 대비 수온 상승 경향 분포도.


2100년 우리나라 수온, 오키나와 열도에 상응

국립수산과학원에서 구축한 해양기후모델을 기반으로 온실가스 배출이 가장 심한 시나리오(RCP8.5; Representative Concentration Pathways)에서 우리나라의 2100년 예측 표층수온은 현재에 비해 약 3~5℃ 정도 높을 것으로 예상된다. 이는 같은 시나리오 상에서의 2100년까지 전
지구 평균 수온 상승(2~3℃)보다 월등히 높은 수준이다.

즉, 현재도 수온 상승률이 매우 높은 우리나라가 앞으로도 수온 상승이 더 높아질 것이라는 것이다. 예측모델을 기반으로 보면 2100년에 우리나라는 현재 일본 오키나와 열도의 연평균 수온과 비슷한 규모가 될 것으로 판단된다.

하지만, 최근 기후변화의 이슈는 이와 같은 장기적인 수온과 염분의 변화보다는 기후변화에 기인한 이상기후로 인한 문제들이 더욱 심각하게 다가오고 있다. 지난 여름 우리는 유례없이 길고 강한 폭염을 경험했고, 바다에서는 고수온 현상이 심각하게 나타났었다. 우리나라에 고수온 현상이 심각하게 나타난 것은 지난 2016년 여름부터였으며, 올해로 3년째 여름동안 가장 큰 수산재해 이슈로 자리잡았다.

최근 3년간 우리나라에 심각한 고수온이 나타난 원인은 크게 3가지로 판단된다. 우선 북태평양 고기압의 세력 확장 및 중심 세력 위치에 따른 강한 폭염 발생이 있으며, 둘째로는 최근 수년간 태풍이 7~8월 사이 우리나라 해역에 큰 영향을 주지 못함에 따라 가열된 표층 수온과 상대적으로 낮은 중층 수온을 서로 섞어주지 못함에 따라 발생했다. 셋째로는 저위도에서 우리나라로 열을 공급하는 대마난류의 세기가 지난 3년간 여름철 비정상적으로 강하였다는 것이 원인으로 판단된다.

 

해마다 폭염 가능성 높아져

▲ 2018년 7월초부터 8월말까지 우리나라 주변해역의 수온 평년편차 변동 경향 (참고 : Japan Meteorological Agency)

올해 여름 우리나라 주변해역의 수온 변화를 살펴보면, 7월 상순에는 평년에 비해 전반적으로 낮은 수온을 보였던 것에 비해 7월 중순부터 급격히 수온이 오르는 경향을 보였다. 7월 하순에는 우리나라 해역의 수온이 평년에 비해3~5℃ 이상 높은 수온을 나타냈으며, 8월 중순까지 평년 대비 매우 높은 수온을 유지하다 제19호 태풍 솔릭의 통과 및 폭염 현상이 소강상태를 보인 8월 하순부터 서서히 평년 수온에 가까워진 것으로 판단된다.

8월 중순 기준으로 태평양에서 평년에 비해 가장 높은 수온 편차를 보이는 곳은 바로 우리나라 주변해역과 미국의 캘리포니아 주변으로 넓은 태평양 내에서 가장 높은 고수온이 우리나라 주변에 나타나고 있는 것이다.

또한 2018년 우리나라 해역은 경기도와 충남 북부 일부 해역을 제외한 대부분의 해역이 고수온 특보발령 해역으로 고수온이 나타나지 않는 해역을 찾기 어려워졌다.

지난 2년에 비해 7월 중순과 하순에 매우 높은 수온을 나타내게 된 이유는 평년에 비해 2주 정도 빨리 장마가 소멸되면서 시작된 강력한 폭염이 원인으로 지목된다. 즉, 장마 이후부터 8월 중순까지 우리나라가 한여름으로 생각됐던 시기에서 올해는 7월 중순부터 8월 중순까지 한 달 이상 한여름의 기상을 나타낸 것이다.

많은 기상학자들은 올해 매우 빠르게 소멸된 장마와 이른 폭염 시작의 원인을 북태평양 고기압과 티베트 고기압의 복합 작용에 의한 열돔(Heat Dome) 현상에서 찾고 있다.

여름철 우리나라에 영향을 주는 이들 고기압 세력은 봄철 아시아 대륙 내측의 적설량 분포와 장기적인 사막화 등에 의한 영향을 추정되고 있으며, 기후변화에 의하여 아시아 대륙 내측의 적설량과 사막화는 향후에도 가속화 될 것으로 생각되고 있다. 즉, 우리나라의 여름철은 폭염에 노출
될 수 있는 가능성이 더욱 높아질 것이며, 이와 같은 원인은 기후변화에서 찾고 있다.

▲ 2018년 8월 13일 기준 태평양 전역의 표층수온 평년편차 분포 (참고 : National Oceanic and tmospheric Administration/National Environmental Satellite, Data and Information Service)

북극 온난화가 한파의 주 원인
겨울철은 어떤가? 2010년에 접어들면서 겨울철 심각한 혹한 발생이 증가하고 있다. 2010년과 2011년 그리고 2018년 1~2월 사이에도 심각한 한파가 발생했다. 2011년 초에는 약 130억 원, 2018년 초에도 수십억 원의 양식폐사가 발생했다. 2010년대 이후에 나타나는 심각한 저수온 현상은 역시 몇 가지 원인으로 판단된다. 첫째, 북극 온난화에 기인한 음의 북극진동에 따른 제트기류의 약화, 그리고 그에따른 북극 한기류의 남하가 이유로 나타난다. 실제로 북극의 얼음면적은 눈에 띄게 감소하고 있으며, 감소되는 양은 2018년 8월 기준으로 10년에 약 10.4%에 육박한다. 대개북극의 얼음은 9월경에 최소치를 나타내고, 2~3월경에 최대를 나타낸다.

인공위성을 통해 북극 얼음면적을 개시한 1979년 이후 가장 적은 얼음면적을 보인 것이 지난 2012년이었으며, 그외에도 대부분의 2010년대의 9월 북극 얼음면적은 평균을 월등히 밑돌고 있다. 극지방, 특히 북극의 심각한 온난화 현상은 중위도인 우리나라 겨울철 기후에 막대한 영향을 주어 한파 기원의 저수온 현상을 일으키는 것으로 판단되다.

또한 지난 2000년대 중반까지 눈에 띄게 약화되던 시베리아 고기압 세력이 역시 북극의 온난화에 의해 강해지는 겨울이 빈번히 나타나고 있다. 이는 우리나라의 한파 발생에 중요한 원인이 될 것이다. 마지막으로 라니냐 시기에 우리나라의 한파가 많이 발생한다는 것이다. 엘니뇨·라니냐주기 중에 라니냐 시기에는 우리나라 겨울철 극한 환경을 발생시킨다는 통계가 있다.

 

장기적인 수온 변화가 수산업에 미치는 영향

우리는 지난 겨울 심각한 한파를 경험했으며, 그에 따른 연안 저수온 현상을 겪었다. 하지만, 이와 같은 저수온이 나타나는 해역은 주로 서해와 남해 내만 혹은 연안에 국한되며, 동해 및 남해 동부 연안에는 저수온의 영향이 크게 나타나지 않는다. 원인은 이 해역들에 대마난류라는 따뜻한 해류가 지속적으로 영향을 주면서 상대적으로 따뜻한 수온을 유지하는데 큰 역할을 해주기 때문이다.

앞서 장기적인 수온 변화와 최근에 나타나고 있는 여름과 겨울철 극한 수온의 양극화 현상 모두 기후변화에 기인한 것이고, 이를 사람의 힘으로 제어할 수 있는 방법은 없다. 우선 장기적인 수온 변화가 해양생태계 및 수산업에 미칠 리스크는 어떤 것이 있을까? 해양생물 혹은 수산생물의
산란장 및 산란시기의 변화가 나타날 것이다.

이는 수산물의 유통·가공시기 변화로 기가산업에 영향을 주고 어업활동의 연쇄적인 변화로 나타날 것이다. 또한 수산질병 발생 증가 및 새로운 아열대 병원성 미생물 발생이 증가할 것이다. 이로 인해 수출용 수산물 품질 저하로 인한 경제적 피해, 수산물 안전성에 대한 국민 신뢰도 저하 등이 우려될 수 있다. 또한 연안의 해양생물 서식지 감소와 변화가 나타날 것이다. 이는 서식지의 생물 다양성 및 생물종 분포 저하에 영향을 줄 것이다. 이외에 연안 및 심해의 산소 감소 현상과, 어장 형성 해역 변화, 해양산성화 문제 등 다양한 리스크가 나타날 것이다.

여름철과 겨울철 급격한 수온 변화에 따른 리스크는 우선 앞서 언급한 양식생물의 대량 폐사 문제이다. 최근 수년 간 수산재해의 가장 큰 비중으로 다가 온 것이 이상수온 문제로 적조, 해파리, 패독, 빈산소 등 다양한 수산재해 요소보다 훨씬 많은 경제적 피해를 입히고 있다. 갯벌이나 내만 해역의 급격한 수온 상승 혹은 하락은 생물 다양성 측면에도 악영향을 줄 것으로 판단된다.

이와 같은 수온 변화에 따른 리스크 감소를 위하여 어떤 노력이 필요할 것인가? 즉, 기후변화에 따른 해양생태계 및 수산업의 적응 대책은 어떤 것들이 있을까? 우선 장기적인 수온 변화에 대응하기 위해서는 정확한 예측 자료 기반의 장기적인 수산자원 관리 대책이 필요할 것으로 보인
다.


리스크·취약성 평가 수행해야

수산업 혹은 해양생태계의 기후변화에서 취약한 부분을 선제적으로 판단하고 그것을 정책적으로 보완하는 작업이 필요할 것이다. 그러기 위해서 리스크 평가 혹은 취약성 평가를 수행하는 것이 매우 중요하며, 현재 다양한 접근 방법을 통해 취약성을 정량적으로 파악하는 작업들을 수행하고 있다.

또한 어장탐색 및 어획기술 개발이 필요할 것이다. 새로운 상업성 어종의 내유와 수온·먹이생물 등에 따른 어장 형성 해역 변경은 어업의 새로운 기술을 요하게 될 것으로 판단된다. 갯녹음 등 서식지 문제에 대하여서도 해조장 조성 등의 사업이 이루어지고 있지만, 향후 더욱 심각하게 다가 올 해양생물 서식지 문제를 해결하기 위한 다양한 연구가 필요할 것이다.

급격한 수온 변화에 대응하기 위해서는 어업인에게 제공할 수 있는 해양정보 시스템의 확대가 무엇보다 필요하다. 현재 기상청이 현업을 위해 육상에 설치한 실시간 기상 관측 시스템은 총 600여 개소에 달하고 있다. 하지만 국립수산과학원이 지자체와 민간기업의 도움을 받아 운영하
는 실시간 수온 관측 시스템은 총 54개소에 불과하다. 물론 올해 기상청과의 업무협약을 통해 기상청 수온 관측 부이 중에 비교적 연안에 위치한 파고부이 44개 자료를 실시간으로 연계하여 현재 총 98개소에 대한 정보 제공이 이루어지고 있다.

하지만, 우리나라의 연안은 매우 복잡한 해저 지형과 해안선을 가지고 있으며, 해역에 따라서는 조석의 영향이 매우 크게 나타나는 등 육지에 비해 수온의 공간적 변동은 매우 크다고 말할 수 있다. 따라서 향후 수온에 따른 수산재해 저감을 위해서는 우선적으로 실시간 정보의 적시 제공이 매우 필요할 것이다.

또한 장기적인 해양모델 결과를 활용해 향후 우리나라 양식생물의 위치가 어떻게 이동하여야 하는가 하는 양식적지 재선정 노력과 단기적인 해양모델을 활용한 폐사 다발 내만에 대한 고해상도 수온 정보 제공이 필요할 것으로 생각된다.


기후변화 대응 연구·기술개발 시급

2016년은 근대적인 관측이 시작된 이후로 전 세계에서 가장 더운 해로 기록되고 있으며, 2017년은 두 번째로 더운해로 기록되고 있다. 올해 2월은 140여년의 기상 관측 사상 6번째로 가장 더운 2월이었지만, 우리나라와 북미, 유럽은 살인적 한파를 경험하기도 했다.

기후변화는 특정한 지역 혹은 해역에서 일어나는 문제로만 생각하던 것이 이제는 계절별로 언제든지 우리에게 영향을 주고 피해를 줄 수 있는 요소로 국민의 인식이 바뀌어가고 있다.

기후를 조절할 수 없다면, 변화하는 기후에 적응할 수 있는 연구와 기술 개발이 시급히 요구되는 때이다.

한인성 국립수산과학원 기후변화연구과 연구관 hdhy@hdhy.co.kr

<저작권자 © 현대해양 무단전재 및 재배포금지>
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