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| 2017년 6월 18일 충남 서북부지역의 식수원 역할을 하는 보령호가 계속된 가뭄으로 바닥을 드러낸 뒤 마른 바닥에 풀이 올라와 숲을 이루고 있다./ 조선DB |
2012년 6월 말, 두 달 가까이 비가 내리지 않고 가뭄이 한 창일 때 “지금 가뭄은 몸 풀기 수준이고, 2015년에 진짜 큰 가뭄이 온다”고 주장한 학자가 있었다. 부경대 변희룡 환경대기과학과 교수(전 한국기상학회장)가 그 주인공.
변 교수는 우리나라의 모든 가뭄 기록을 분석해 가뭄에도 주기가 있다는 소위 ‘가뭄주기설’을 주장해온 기상학자다.
변 교수는 2008년 10월과 2009년 3월 두 차례에 걸쳐 월간조선에 기고문을 내 “우리나라의 가뭄 기록을 분석한 결과 한반도에서 가뭄은 6년(평가뭄), 12년(중가뭄), 38년(대가뭄), 124년(극대가뭄) 주기로 나타났으며, 특히 38년 주기의 대가뭄은 그 중심이 2015년과 2020년이고, 그 시작은 2012~2013년쯤이 될 것”이라고 주장한 적도 있다.
그는 당시 기고문에서 “<조선실록>과 <고려사> <삼국사기> 등의 기록을 분석한 결과 우리나라의 극대가뭄은 거의 정확하게 124년 간격을 유지했다”며 “1901년에 중심을 둔 극대가뭄은 1882년에 시작하여 29년간 지속되었기 때문에, 이런 상황이 반복된다고 가정했을 때, 다음 극대가뭄 주기는 2012년 또는 2015년에 시작하여 2025년에 중심이 될 것”이라고 분석했다.
변 교수의 예측은 여러 대중매체에 거듭 발표되었고, 그 예측은 적지 않은 관심을 모았다. 성서 창세기에도 요셉이 이스라엘 7년 가뭄을 7년 전에 예측한 기록이 있다. 그런 신화 같은 역사가 현대에 과연 재현될 수 있을까?
7년 전에 2012년에 이어, '2015년 대가뭄' 예측도 적중
여론은 기대 반 호기심 반으로 지켜보았다. 2012년 예측은 적중하였다. 더구나 매일 가뭄상황을 분석해 방송해 온 부경대학의 가뭄 사이트는 피해가 발생한 지역을 정확하게 지적하였다는 점에서 한 번 더 관심을 끌었다. 이렇게 정확한 진단은 아직 국내외에 없었기 때문이다.
그 후 2015년, 아주 강한 가뭄이 발생할 것이란 예측마저 적중하였다. 기상청에 따르면 올해 우리나라 중부지방의 강우량은 예년의 절반 수준이며, 영동지방의 경우 40% 수준에도 못 미치는 극심한 가뭄에 시달리고 있다. 북한 지역도 극심한 가뭄에 시달리고 있다는 소식도 보도되고 있다. 변 교수가 수년 전 경고한 ‘2015년 대가뭄’이 현실이 된 것이다.
하지만 변 교수의 예측이 적중한 것보다 더 중요한 사실이 있다. ‘2025년이 가뭄의 정점이 될 것이며 2041년까지 간헐적으로 그리고 빈번히 가뭄이 발생할 것이란 예측’이 추가되어 있다는 사실이다. 우리가 대재앙을 피해 살아남기 위한 대비활동의 중요성이 더 이상 남의 일이 아닌 현실로 다가오고 있는 것이다.
변 교수에게 전화를 걸어 현재의 가뭄상황과 그의 독창적인 가뭄진단방법, 대비책 등에 대해 들어보았다.
그는 “현재의 가뭄은 2013년 8월11일 이후부터 이어진 것”이라며 “현재 가뭄은 단기간에 비가 오지 않아서 생긴 것이 아니라, 강수량 부족이 상당히 오래 누적되어 나타난 현상”이라고 말했다. 관심은 당장 올해 가뭄의 해갈문제에 먼저 집중된다.
“올해와 유사한 형태의 가뭄이 1939년과 1977년에 나타났는데, 1939년의 가뭄은 해갈(解渴)이 제대로 되지 않고, 3년을 지속했고, 1977년의 가뭄은 장마철에 해갈이 잠시 되었지만, 이듬해인 1978년까지 지속되었습니다. 가뭄주기설에 따라 올해 가뭄이 과거 두 개 가뭄과 유사한 형태를 나타낸다고 볼 때, 어쨌든 내년까지는 가뭄이 지속될 것이라는 결론을 도출할 수 있습니다. 지금의 가뭄 상태는 위 두 개 사례보다 훨씬 심각합니다.”
질의: 지난 6월19일 전국적으로 비가 왔지만, 해갈에는 부족합니다. 올해 장마는 언제쯤 시작될 것으로 보시는지요.
“우리나라 기후의 특성상 장마가 지기 전에 건기가 나타나는 북고남저(北高南低)의 기온배치가 나타납니다. 6월17일 오전 지상 1500미터(850hPa)의 등고선을 보면, 우리나라보다 북쪽이 더 고온입니다. 이 북고남저의 기온배치 때문에 장마전선이 올라오지 못하고 있습니다. 이 기온배치는 중국대륙의 가열된 공기가 북만주로 향하기 때문입니다. 이 기온배치는 해마다 6월 초에 발생하는데 평균적으로 15일 이전에 사라집니다. 그런데 올해는 지금까지도 아주 강력합니다. 이것이 사라져야 장마가 오는데 아직 사라질 기미가 보이지 않습니다.”
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| 6월17일 오전 지상 1500미터(850hPa)의 등고선./자료=변희룡 |
질의: 다가올 7월이나 8월에 비가 많이 오면 해갈이 되는 것 아닌가요.
“우리나라 기후는 거의 항상 그랬지요. 올해도 그렇게 해갈이 되었으면 좋겠는데, 유사연도 즉 1939년과 1977년도 충분히 해갈이 안 되고, 가뭄이 이듬해까지도 지속됐으니 염려하지 않을 수 없지요.”
"가뭄에 대한 정확한 정의부터 세워야"
질의: 가뭄발생을 이렇게 정확히 예측한 특별한 비결이라도?
“저의 가뭄 예측은 당연한 결과입니다. 지금까지의 가뭄진단법, 강수량 진단법에 어디가 문제가 있는지를 분석하여 그 점을 보완한 결과이기 때문입니다.”
즉, 단순히 과거의 가뭄 기록을 분석하고 패턴을 연구하는 것만으로 가뭄예측을 하는 것이 아니라는 것이다. 변희룡 교수는 최근 <4차원강수지수를 이용한 수문기후(hydro-climatology) 연구의 혁명적 진화>라는 자신의 연구내용을 올해 수자원학회에서 발표했다. 그는 이른바 ‘4차원강우지수’라는 독창적인 가뭄과 강수량 진단법을 개발해 이를 학계와 대중에게 전파 중이다. 변 교수의 설명이다.
“현재까지 강수량 측정은 단순히 특정 기간의 강수량을 합하는 방식이 사용되어 왔습니다. 1년 전에 내린 비와 어제 내린 비가 똑같은 비중으로 합산하는 방식입니다. 이 방법은 현재 물이 풍부한지 아니면 모자라는지를 진단할 능력을 가지지 못하고 있습니다. 그러니 가뭄과 홍수의 위험도 감지하지 못하지요.
예를 들어 9월 1일 시점에서 물 환경을 알고 싶은 경우를 가정해 봅시다. 8월1일 하루만 비가 300mm 오고, 나머지 30일 동안 비가 오지 않았다고 하면, 당연히 9월1일은 물이 부족한 가뭄상태가 됩니다. 반대로 8월 내내 비가 오지 않다가 마지막 날인 31일 비가 300mm가 내렸다고 할 때 9월1일 시점은 홍수가 됩니다. 같은 양의 비가 왔는데 결과는 극과 극이 됩니다.”
즉, 강수량을 단순히 합하는 계산으로 가뭄상태를 판단하는 것은 합리적이지 않으며, 시간분포를 고려해서 합산해야 그 시각에 사용 가능한 수자원 량을 정확히 알 수 있고, 이를 바탕으로 계산해야 물이 평균치보다 많은지 모자라는지(즉 가뭄인지 아닌지)를 판단할 수 있다는 개념이다.
질의: 무조건 전년대비 비가 적게 내렸다고 해서 혹은 당해 연도에 오랫동안 비가 오지 않았다고 해서 ‘가뭄이다. 아니다’라고 판단하면 안 된다는 의미이군요.
“4차원강우지수에서는 먼저 유효수자원지수(AWRI)를 계산합니다. AWRI는 매일 매일, 지금까지 온 빗물 중에 증발, 유출 등으로 빠져나가고 남은 물이 얼마나 되는지를 계산한 것입니다. 한마디로 줄여서, 강수량을 합산하되, 어제 온 빗물은 많이 남아있고 1년 전 내린 빗물은 적게 남아 있을 것이니 강수량에 시간감소함수를 적용하여 합산한 것입니다.
강수량을 단순 합산한 것과는 시간개념이 들어갔다는 점이 다릅니다. 그래서 ‘4차원’이라 하는 것입니다. 이렇게 계산된 AWRI를 그 날짜의 평균치(기상학에서는 평년치라 함)와 비교한 것이 효과가뭄지수(EDI)입니다.(전문용어로는 표준화라 함. 평년치에 대한 편차를 표준편차로 나눈 것).
질의: EDI를 사용했기 때문에 가뭄주기를 볼 수 있었다는 말로 이해됩니다.
“그렇습니다. 현재 남아있는 물의 양이 적은 지 많은지는 AWRI로, 그것이 평년치보다 많은지 적은지는 EDI로 알 수 있습니다. 지금까지 나와 있는 다른 가뭄지수 (SPI, PDSI 등)에는 이렇게 시간개념이 들어간 것을 본 적이 없습니다. 거의 모두 강수량을 단순 합산해 왔습니다.”
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| 중부지방의 가뭄이 계속되면서 소양강댐의 수위가 역대 최저 수준으로 떨어진 2015년 6월 12일 전날 내린 비에도 강원도 인제군 소양강 상류가 말라 바닥을 드러내고 있다./조선DB |
4차원강우지수로 가뭄과 홍수의 정밀한 예측 가능
질의: 시간감소함수 외에 한 가지 더 중요한 시간개념이 포함되었다면서요?
“그렇습니다. 지금까지는 ‘올해 강수량이 얼마나 모자란다’ 다거나 ‘지난 6개월간 강수량이 평년보다 얼마나 모자란다’라는 표현으로는 가뭄 상황을 설명하여 왔는데 바람직하지 않습니다. 왜 올해만 따지는지, 왜 지난 6개월만 따지는지가 분명하지 않으면 과학이라 할 수 없습니다. 지금 남아있는 물을 전부 합쳐서, 이것이 평년치보다 모자란 것이 가뭄이니까, 일 년보다 더 이전에 가물었다면(혹은 물 과잉이었다면) 이도 고려해야 합리적입니다.”
질의: 교수님께서 강수 합산 기간을 결정하는 방식이 기존과는 달리 아주 독창적인데, 구체적으로 어떤 차이가 있는지요.
“지구 상 모든 지역에서 강수량은 1년 주기가 가장 강합니다. 그래서 강수량의 누적은 1년을 기본으로 하는 것이 맞습니다. 그러나 가뭄이나 과우(홍수)가 일 년 이상 지속되었으면 그 지속된 기간을 고려해야 합니다. 과우인 상태가 500일 이상 연속되었으면 500일 동안 누적된 강수량을 시간 감소함수로 누적해야 지금 남아 있는 물의 양을 합리적으로 추정할 수 있게 됩니다.”
질의: 4차원강우지수는 물이 얼마나 남았는가를 측정하는 지수이니, 홍수의 조기경보에도 활용되는 것입니까?
“그렇습니다. 지금까지는 홍수가 발생할지 말지를 지형, 증발, 하천 유출량 등의 수자원 데이터를 모두 계산하여 판단하려 했는데, 계산도 어렵고 아무리 정밀하게 해도 한계가 있었습니다. 그러나 4차원강우지수를 이용하면 이 계산을 대충해도 조기경보가 가능합니다.
당일의 AWRI 값을 과거에 홍수 등의 재해가 발생한 날의 AWRI와 비교하여, 그보다 큰 값이면 홍수가 발생할 것으로 예측합니다. 비 온 다음에 강 수위가 올라가는 데는 시간이 걸리는 데, AWRI의 계산은 시간이 걸리지 않습니다. 이 시간만큼 미리 예측이 가능합니다. 또한 최근 2~3일은 강수량예측치가 잘 맞으니까 그만큼 미리 예측할 수 있게 되는 것입니다.”
질의: 그러나 ‘이 지역에서 AWRI가 얼마 이상이 되면 홍수 또는 산사태가 발생한다’ 하는 자료가 있어야 예측이 가능하겠군요.
“그렇습니다. 그래서 과거의 관측치를 기록해 놓은 것이 아주 중요합니다. 몇월 몇일 몇시에 비가 얼마나 왔다는 기록이 장기간 누적되어 있으면, 비가 오기도 전에 홍수 등이 예측됩니다. 자료가 없다면 인근에서 유사한 지형, 유사한 기후조건을 갖춘 지역의 자료를 활용할 수도 있습니다.”
변희룡 교수는 “가뭄지수의 원리에 대해 몇가지 세부적인 내용은 다음에 기회가 되면 설명하겠다”며 가뭄지수에 대한 개략적인 설명을 마쳤다.
설명을 마친 변 교수는 “우리나라가 강수량은 측정하는 측우기를 1441년에 만들었지만, 그 사용법을 제가 1999년에 완성한 것이나 다름없다고 감히 말씀드린다”며 “앞으로 4차원강수지수가 강수량 측정의 표준방법이 되는 날이 올 것”이라고 덧붙혔다.
창세기 이래 처음으로 성공한 ‘대가뭄의 7년 전 예측’도 사실상 이러한 독창적이고, 과학적 방식을 동원했기에 예측이 가능했다는 것을 알 수 있었다. 화제를 다시 올해의 가뭄과 대책으로 옮겼다.
"가뭄으로 북한에 변고 가능성"
질의: 올해 가뭄에 대비하기 위해서 당장 해야 할 일이 있다면요.
“단기적으로는 미국의 방침을 따르면 됩니다. 각 주별로 프로그램을 마련해 놓고, ‘가뭄이 발생했다’고 선언되면 바로 그 프로그램대로 실행하는 겁니다. 가뭄 발생의 선언은 기상청의 도움을 받아 각 지자체의 위원회가 결정합니다.
장기적으로는 호주의 정책이 바람직합니다. 국가는 국민이 가뭄에 스스로 대비할 수 있도록 기상자료를 제공하는 책임을 가집니다. 피해가 발생해도 국가는 보상해 주지 않는 것을 원칙으로 합니다. 그리하여 지자체와 국민의 책임의식을 높입니다. 불가항력적 피해가 너무 심하면, 나중에 중앙정부에서 판단하여 보상해 주기도 합니다.”
질의: 현재 우리나라의 가뭄대비 정책에 대하여 하고 싶은 말이 많으실 텐데요.
“현재 우리나라 기상청 업무 중에 가뭄경보 규정이 없는데 최소한 가뭄특보라도 발표해야 합니다. 한반도는 강수량이 여름에 집중되기 때문에 봄가뭄 발생 여부는 그 전해 9월 중순이 되면 결정이 나기 때문에, 이를 활용하면 가뭄특보가 어렵지 않습니다. 가능한 한 큰 댐, 그게 안 되면 물을 가둘 수 있는 작은 보라도 많이 만들어야 합니다. 물론 바다로 흘러가는 물도 있어야 합니다. 물이 많으면 생태계가 다양해지고, 문명은 번창합니다.”
변 교수는 “4대 강은 본류는 정비되었지만, 현재 이 물을 제대로 활용할 지류 정비사업은 포기된 상태인 것으로 안다. 지류도 정비해 나가야 한다”며 “가뭄대책은 주무부서가 어디인지도 모를 정도로 산재되어 있는데, 이를 정리하여 한 부서에서 관리되어야 장기적인 대책이 수립될 수 있다”고 조언했다.
마지막으로 변 교수는 가뭄 주기를 연구하다 보니 극심한 가뭄이 발생한 시기에 “고구려, 백제가 멸망했으며, 가까이는 대한제국까지 망했다. 당시 가뭄이 국가의 흥망에 결정적인 영향을 미쳤다고 유추할 기록이나 합리적인 근거가 많다”며 “이렇게 볼 때 올해 가뭄으로 북한에 변고가 일어날 가능성이 있다”고 말했다.