[지금은 기후위기] 삼한사미(三寒四微)…30년 동안 기상패턴에 답 있었다

[아이뉴스24 정종오 기자] 차가운 공기보다 따뜻한 대륙성 공기가 한반도 주변 미세먼지 농도를 상승시키는 데 보다 큰 영향을 미친다는 연구결과가 나왔다. 30년 관련 데이터를 분석한 결과, 대륙성 온난·열대 기단이 한반도 대기질을 더 악화시켰다.

광주과학기술원(GIST)이 참여한 한미 공동 연구팀이 지난 30여 년 동안의 계절별 기상 패턴과 미세먼지 농도의 관계를 분석한 결과 이 같이 나타났다. 날씨 예보를 미세먼지 예측에 활용하는 데 이바지할 것으로 기대된다.

대기질 개선 정책에 따라 미세먼지 농도가 점차 감소하고 있는데 여전히 고농도 미세먼지 사례가 발생하고 있다. 정확한 원인이 아직까지 밝혀지지 않아 과학적 논쟁이 진행 중이다.

선행 연구에서 미세먼지의 배출량 변화 혹은 장거리 수송량의 변화로 인한 미세먼지 농도 변화에 대해 많은 연구가 진행됐었다. 주요한 요인으로 지목되고 있는 기상 패턴의 역할에 대해서는 삼한사온 대신 삼한사미(三寒四微, 사흘은 춥고 나흘은 미세먼지)라는 말이 회자될 만큼 관심이 컸는데 체계적 연구는 부족한 실정이다.

GIST 지구‧환경공학부 윤진호 교수 연구팀, 차세대융합기술연구원(원장 김재영, 융기원) 이다솜 선임연구원, 국립환경과학원 대기질예보센터, 서울기술연구원, 전남대와 부경대, 미국 국립해양대기청(NOAA), 메릴랜드대 등의 공동 연구팀은 계절별 기상 패턴에 따른 미세먼지의 변동성을 분류하고 그 메커니즘을 규명했다.

연구팀은 한반도에 영향을 끼치는 다양한 종관기상(1천km x 1천km 이상의 공간 규모와 며칠 정도의 시간 규모를 갖는 기상상태) 패턴 중 비교적 따뜻한 날씨를 만드는 대륙성 온난 기단(Dry Moderate, DM)과 대륙성 열대 기단(Dry Tropical, DT)이 한반도 주변 미세먼지 농도를 높이며 대기질이 악화될 수 있음을 확인했다.

대륙성 온난 기단은 온난 건조한 날씨, 대륙성 열대기단은 대륙성 온난 기단보다 더 더운 날씨 조건을 불러온다. 연구팀은 1988년 이후 30여 년 동안의 종관기상패턴 분류(Spatial Synoptic Classification, SSC) 자료를 이용했다.

계절별 종관기상패턴과 미세먼지 농도의 관계를 체계적으로 분류한 결과, 겨울철 고농도 미세먼지 사례는 고기압성 순환 발달과 북풍 계열 바람을 약화시키는 대륙성 온난 기단과 관계가 깊었다. 저농도 미세먼지 사례는 북풍 계열 바람을 강화시키는 대륙성 한랭 기단과 밀접한 관련이 있음을 확인했다.

봄철 고농도 미세먼지 사례는 고기압성 순환 발달, 대기안정도를 강화시키는 대륙성 온난과 열대 기단과 관계가 있었다. 특히 대륙성 열대 기단은 대기안정도를 매우 강하게 발달시켜 매우 높은 농도의 미세먼지 발생과 관련이 있음을 확인했다.

윤진호 교수는 “과거 자료의 분석을 통해 날씨와 미세먼지의 관계를 체계적으로 규명했으며 특정 날씨 패턴이 어떤 이유로 겨울철과 봄철 미세먼지를 악화시키는지 확인한 것”이라며 “이번 연구 성과는 일상에서의 날씨 예보를 미세먼지의 농도를 예측하는 데 활용할 수 있음을 시사한다”고 말했다.

연구 결과(논문명: Relationship between synoptic weather patter and surface Particulate Matter (PM) concentration during winter and spring seasons over South Korea)는 대기과학 분야의 국제 학술지인 ‘Journal of Geophysical Research: Atmosphere’에 2022년 12월 15일 온라인으로 실렸다.