동아시아 몬순과 한반도 여름철 집중호우의 과학

2022년 8월 8일 저녁, 서울 강남 한복판 도로가 순식간에 강으로 변했다. 시간당 강수량 141.5㎜ — 기상관측 이래 서울 최고 기록이었다. 사람들은 스타벡스 유리창을 뚫고 밀려드는 흙탕물을 휴대폰으로 찍어 올렸고, 반지하 주택 세 가구가 물에 잠기며 일가족이 목숨을 잃었다. 그날 하늘에서 무슨 일이 있었는지 이해하려면, 결국 저 멀리 인도양과 태평양까지 시선을 넓혀야 한다.

몬순이라는 거대한 숨쉬기

동아시아 몬순은 대륙과 바다의 온도 차이가 만드는 계절풍 시스템이다. 여름에는 아시아 대륙이 바다보다 훨씬 빨리 달궈지면서 저기압이 형성되고, 습기를 잔뜩 머금은 해양 공기가 대륙으로 빨려 들어간다. 겨울에는 반대로 대륙이 빠르게 식으면서 찬 건조한 바람이 바다로 밀려 나간다. 이 거대한 숨쉬기가 인도, 동남아시아, 중국 남부, 한반도, 일본을 아우르는 강수 패턴을 지배한다.

한반도의 여름 강수를 결정짓는 핵심 배우는 두 개의 고기압이다. 남쪽에서 북상하는 따뜻하고 습한 북태평양고기압, 그리고 북쪽에서 내려오는 차고 습한 오호츠크해고기압. 이 두 세력이 만나는 경계선이 바로 장마전선이다. 전선 자체는 폭이 200~300㎞에 불과하지만, 두 기단의 힘겨루기에 따라 남북으로 오르내리며 한반도를 오르락내리락한다. 북태평양고기압이 힘을 얻으면 전선은 북상해 장마가 끝나고, 오호츠크해고기압이 버티면 전선은 남하해 정체된다. 2020년에는 이 힘겨루기가 유난히 오래갔다. 중부지방 기준 54일간 장마가 이어져 1973년 관측 이래 최장 기록을 세웠고, 섬진강댐이 범람 위기에 처했으며 구례군 일부가 물에 잠겼다.

왜 요즘 더 무섭게 내리나

기상청과 여러 대기과학 연구진이 공통으로 지적하는 변화는 '강수의 국지화·집중화'다. 예전에는 장마가 넓은 지역에 고르게 내리는 방식이었다면, 최근 10여 년은 좁은 지역에 짧은 시간 폭탄처럼 쏟아지는 형태가 늘었다. 여기에는 몇 가지 물리적 이유가 겹친다. 첫째, 대기가 따뜻해질수록 수증기를 더 많이 머금을 수 있다는 클라우지우스-클라페이롱 관계식에 따라, 기온이 1도 오를 때마다 대기 중 수증기량은 약 7% 늘어난다. 둘째, 장마전선에 저기압이 얹히면 그 저기압 주변으로 좁고 강한 강수띠, 이른바 '집중호우 밴드'가 형성되는데 최근 이런 중규모 대류계 발달이 잦아졌다는 분석이 있다.

2011년 우면산 산사태(서울 서초구, 사망 16명), 2022년 강남 침수, 2023년 오송 지하차도 참사(청주, 사망 14명)는 모두 시간당 강수량이 100㎜를 넘나든 국지성 폭우였다는 공통점이 있다. 학계에서는 이를 지구온난화의 직접 증거로 단정하기보다, 자연 변동성과 기후변화 신호가 뒤섞인 결과로 보는 신중한 입장이 많다. 다만 IPCC 6차 평가보고서는 동아시아 지역에서 극한 강수 강도가 증가할 '가능성이 높다(likely)'고 명시했다.

논쟁: 장마는 사라지고 있는가

일부 언론은 "전통적 장마가 사라지고 아열대성 스콜로 바뀌고 있다"는 표현을 즐겨 쓰지만, 기상학자들의 평가는 더 조심스럽다. 장마 시작·종료일의 해마다 편차가 워낙 크고(2020년 54일, 반면 1994년에는 극심한 가뭄), 단기간 데이터로 장기 추세를 단정하기 어렵다는 것이다. 다만 장마 후에도 8~9월 국지성 집중호우가 별도로 발생하는 이른바 '2차 우기' 패턴이 뚜렷해졌다는 데는 의견이 모인다. 정확한 원인 규명보다 중요한 것은 대응이다. 서울시는 강남역 일대에 대심도 빗물터널 공사를 진행 중이며, 완공은 2027년으로 예정돼 있다.