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| 기후과학 난제 풀었다(Climate Science Puzzle Solved) | |||
| 작성자 | 대외홍보센터 | 작성일 | 2025-12-05 |
| 조회수 | 284 | ||
| 기후과학 난제 풀었다(Climate Science Puzzle Solved) | |||||
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대외홍보센터 |  |
2025-12-05 |  |
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국립부경대, 기후과학 난제 ‘해들리 순환’ 규명
- 문우석 교수 연구팀 … 열대 지역 확장 원인 ‘중위도 폭풍’ 밝혀
△ 중위도 폭풍(Baroclinic Eddies)이 해들리 순환(HC)에 미치는 열적 효과를 나타낸 개략도. ET는 본 연구에서 정의한 에디 유도 열 과정(eddy-induced thermal process)을 의미한다. HC가 중위도 폭풍과의 열적 상호작용을 통해 열을 흡수(방출)하면, 그에 따라 HC는 확장(수축)된다.
지구 기후 시스템의 핵심 순환 구조인 ‘해들리 순환(Hadley cell)’이 왜 점차 극 방향으로 확장되는지에 대한 새로운 설명이 제시됐다.
국립부경대학교 문우석 교수(환경대기과학전공) 연구팀은 기후 과학의 오랜 난제로 불리는 해들리 순환의 원인이 중위도 폭풍(Baroclinic Eddies)에 있다고 밝혔다.
해들리 순환은 열대 상승 기류와 아열대 하강 기류로 이루어진 거대 대기 순환으로, 전 지구의 강수 분포, 사막 형성, 제트기류 위치 등 다양한 기후 요소를 결정한다.
지난 수십 년 동안 관측과 모델에 따르면 해들리 순환의 경계는 꾸준히 극 쪽으로 이동하고 있지만, 그 원인은 명확히 밝혀지지 않았다. 기존의 대표적 이론은 1980년 Held & Hou 모델이었지만, 이는 실제 대기에서 중요한 중위도 폭풍의 역할을 포함하지 못했다.
문 교수는 이 고전적 이론을 확장해 중위도 폭풍의 열·운동량 수송을 포함하며, 해들리 순환의 확장과 수축을 결정하는 에너지 기반 메커니즘을 처음으로 제시했다.
연구에 따르면 중위도 폭풍이 중위도에 더 많은 에너지를 수송하면 해들리 순환은 수축되면서 세기는 강화되고, 에너지 수송량이 줄어들면 극 방향으로 확장하면서 세기는 약화된다. 지구 온난화가 진행되면서 중위도 폭풍의 빈도수와 세기가 약화되면서 적도에서 중위도로 에너지 수송이 약화되고 있는데, 이는 해들리 순환의 확장을 불러일으키는 것으로 추측된다. 이 발견은 해들리 순환 변화가 단순한 열대 문제를 넘어 중위도 날씨 시스템과 긴밀히 연결된 현상임을 분명히 보여준다.
문우석 교수의 연구는 중위도 폭풍의 변화가 향후 열대 확장의 핵심 동력이 될 수 있음을 명확하게 보여준다. 해들리 순환의 변동은 전 지구 강수 패턴, 가뭄 지역 확대, 제트기류 이동 등 주요 기후 요소에 직접적 영향을 미치기 때문에, 이러한 새 메커니즘은 기후변화 시대의 미래 예측에 큰 의미를 갖는다.
문우석 교수는 이 같은 연구 결과를 담은 논문 ‘Influence of Baroclinic Eddies on the Hadley Cell Edge’와 ‘Midlatitude Interactions Expand the Hadley Circulation’을 최근 지구과학 분야 저명 국제 학술지인 <Journal of Climate>와 <Journal of the Atmospheric Sciences>에 각각 출간했다. 두 논문 모두 해들리 순환의 경계 형성에 있어 중위도 폭풍이 갖는 역할을 정량적으로 규명한 최초의 연구라는 점에서 큰 주목을 받는다.
이번 연구는 교육부가 지원하고 한국연구재단이 주관하는 글로벌-러닝 석·박사 및 포닥 학문연구기관(LAMP) 프로그램(No. RS-2023-00301702)의 지원을 받아 수행된 것으로, 기후 과학의 오랜 난제를 해결하는 중요한 전환점을 마련했다는 평가를 받는다. <부경투데이>
Pukyong National University Identifies Key Mechanism of ‘Hadley Circulation,’ a Longstanding Climate Science Challenge
？ Professor Moon Woo-seok’s Research Team Reveals Mid-Latitude Storms as the Cause of Tropical Expansion
A new explanation has been proposed for why the Hadley cell―a fundamental component of Earth’s climate system―is expanding toward the poles.
Professor Moon Woo-seok from the Department of Environmental Atmospheric Sciences at Pukyong National University and his research team have revealed that mid-latitude storms, also known as baroclinic eddies, are the main cause of this phenomenon, which has long been considered one of climate science’s great mysteries.
The Hadley cell is a large-scale atmospheric circulation system composed of rising air in the tropics and sinking air in the subtropics. It plays a crucial role in shaping global precipitation patterns, desert formation, and the position of jet streams.
Although observations and models over the past few decades have consistently shown that the boundary of the Hadley cell is shifting poleward, the cause of this phenomenon has remained unclear. The dominant explanation until now has been the 1980 Held & Hou model, but it fails to account for the critical role of mid-latitude storms in the actual atmosphere.
Professor Moon extended this classical theory by incorporating the heat and momentum transport of mid-latitude storms and, for the first time, proposed an energy-based mechanism that determines the expansion and contraction of the Hadley circulation.
According to the study, when mid-latitude storms transport more energy into the mid-latitudes, the Hadley cell contracts and strengthens; conversely, when less energy is transported, the Hadley cell expands toward the poles and weakens. As global warming progresses, the frequency and intensity of mid-latitude storms are decreasing, weakening the energy transport from the equator to the mid-latitudes―this is presumed to be driving the expansion of the Hadley circulation. This finding clearly demonstrates that changes in the Hadley cell are not merely a tropical issue but are closely linked to mid-latitude weather systems.
Professor Moon Woo-seok’s research clearly demonstrates that changes in midlatitude storms may become a key driver of future tropical expansion. Since variations in the Hadley circulation directly impact major climate factors such as global precipitation patterns, the expansion of drought-prone regions, and shifts in jet streams, this newly proposed mechanism carries significant implications for future predictions in the era of climate change.
Professor Moon published the findings in two papers titled ‘Influence of Baroclinic Eddies on the Hadley Cell Edge’ and ‘Midlatitude Interactions Expand the Hadley Circulation’, which were recently featured in the prestigious international journals <Journal of Climate> and <Journal of the Atmospheric Sciences>, respectively. Both studies are drawing considerable attention as the first to quantitatively identify the role of midlatitude storms in shaping the edge of the Hadley cell.
This research was supported by the Global Learning and Academic Mobility Program (LAMP, No. RS-2023-00301702), funded by the Ministry of Education and organized by the National Research Foundation of Korea. It is being recognized as a major turning point in resolving one of climate science’s long-standing challenges. <Pukyong Today>