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수확이 한창인 10월 중순에도 비가 연달아 내려 농산물 피해가 급증하고 있다. 사진은 지난 14일 경기 여주시의 한 논에 벼가 가을 비바람에 쓰러져 있는 모습./뉴스1





전국이 가을 장마로 울상이다. 특히 농작물 피해가 커지고 있다. 마늘로 유명한 충남 홍성에는 지난달 이후 비가 519㎜나 내렸다. 평년 가을 강수량의 두 배다. 일본 연구진이 가을 장마의 과학적 근거를 발견했다.
다케미 데쓰야(Tetsuya Takemi) 교토대 교수 연구진은 ‘기온이 오르면 폭우가 세진다’는 물리 법칙이 실제 기후 데이터에서도 뚜렷하게 나타났다는 사실을 확인했다고 16일 국제 학술지 ‘사이 학습관리 언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 발표했다.
쉽게 말해 공기가 따뜻할수록 더 많은 수증기를 품고, 그만큼 비가 한꺼번에 쏟아질 가능성이 커진다는 뜻이다. 이번 발견은 단순히 ‘더운 날에 비가 많이 온다’는 상식적인 경험을 과학적으로 수치로 증명했다는 점에서 의미가 있다.
연구진이 입증한 법칙은 ‘클라우 상호저축은행중앙회 지우스–클라페이론(Clausius–Clapeyron) 관계’로 불린다. 이에 따르면 기온이 섭씨 1도 오를 때 공기가 품을 수 있는 수증기량은 약 7% 증가한다. 이른바 ‘7% 법칙’으로 불리는 이 현상은 대체로 25도 전후의 온도 범위에서 가장 뚜렷하게 나타난다.
하지만 지금까지는 대기 각 층에서 수증기가 얼마나, 어떻게 변하는지 정확하 회사원 줄거리 게 조사한 연구가 거의 없었다. 대부분의 연구는 땅 바로 위나 전체 대기의 평균 수증기량만 살펴봤고, 고도별 변화는 측정 자료가 부족해 제대로 분석하지 못했다.
또한 일반적으로 사용하는 상대습도는 공기가 담을 수 있는 최대 수증기량에 따라 값이 크게 달라지기 때문에, 온도 오차가 조금만 생겨도 정확도가 떨어지는 단점이 있다. 연구진은 대신 인천직장인영어 공기 1kg에 실제 들어 있는 수증기 양을 나타내는 특정습도를 사용해, 수증기 변화가 폭우에 미치는 영향을 분석했다.



기온 상승이 일본의 강수량에 어떤 영향을 미칠지 설명하는 개념도./교토대


연구진은 일본을 해안과 192.168.10.1 내륙을 포함한 7개 지역으로 나누어, 1951년부터 2010년까지의 관측 자료와 2051년부터 2110년까지의 미래 기후 예측 자료를 분석했다. 자료는 아시아 고해상도 강수 관측 통합 데이터(APHRODITE)와 일본의 ‘기후변화 정책결정 데이터베이스(d4PDF)’를 활용했으며, 각각 50회와 90회에 걸친 반복 실험으로 신뢰도를 높였다.
분석 결과, 현재 기후에서도 대부분의 지역에서 기온이 오르면 폭우 강도가 함께 증가하는 경향이 확인됐다. 평균 기온이 4도 상승한다고 가정한 미래 기후 시나리오에서는 이 관계가 더 뚜렷해져, 기온 1도당 폭우 강도가 평균 7% 이상 증가할 것으로 나타났다. 이는 일본뿐 아니라 한반도를 포함한 동아시아 지역 전체에 ‘물폭탄’이 내릴 가능성이 크게 커질 수 있음을 시사한다.
연구진은 원인을 보다 구체적으로 확인하기 위해, 미 항공우주국(NASA)의 현대기후 재분석 자료(MERRA-2)를 이용해, 1980년부터 2022년까지의 대기 수증기 분포를 재검증했다. 그 결과, 약 1.5㎞ 상공의 저층 대기에서는 기온이 오를수록 수증기가 가장 많이 늘어나는 것으로 나타났다. 이 구간에서 수증기량은 기온 1도 상승마다 평균 8.3% 정도 증가했다. 높은 고도에서는 이런 관계가 거의 나타나지 않았다.
연구진은 이번 연구가 일본 전역에서 기후변화로 인한 극심한 폭우가 공통적으로 강화될 것을 보여준다고 설명했다. 특히 수증기량이 충분한 따뜻하고 습한 날이 점점 늘어나면서, 앞으로 폭우와 홍수의 빈도와 규모가 모두 커질 것이라고 전망했다.
다케미 교수는 “이번 분석은 극한 강수를 일으키는 대기 역학의 수직적 구조를 정량적으로 보여준 첫 연구”라며 “지역별 특성에 맞춘 기후 적응 계획을 세우는 데 중요한 과학적 근거가 될 것”이라고 말했다.
연구진은 이번 연구가 20㎞ 격자의 중해상도 데이터를 기반으로 한 만큼, 앞으로 더 정밀한 기후 모델과 구름 미세물리 자료를 결합해 폭우 발생 메커니즘을 규명할 계획이다. 구름 미세물리 자료란 구름 속 작은 물방울과 얼음 결정이 얼마나 모여 있고, 어떻게 움직이는지를 정밀하게 보여주는 데이터다.
참고 자료
Scientific Reports(2025), DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-22287-6
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