엘니뇨, 라니냐 및 ENSO 주기

워커 순환: ENSO의 엔진

정상(ENSO 중립) 조건에서 워커 순환은 열대 태평양을 가로질러 동풍 무역풍을 불어 인도네시아 해양 대륙과 서태평양에 따뜻한 표층수를 쌓아 올립니다. 미국 대륙보다 넓은 지역에 걸쳐 있는 이 따뜻한 해수는 따뜻한 표층수와 차가운 심층수 사이의 경계층인 가파르게 기울어진 수온약층 위에 놓여 있습니다. 동태평양 열대 지방에서는 수온약층이 표면 아래 20~50m에 불과하여 차갑고 영양분이 풍부한 물이 남아메리카 해안과 갈라파고스 군도 주변으로 용승하게 합니다. 이 용승은 갈라파고스의 상징적인 해양 거대동물을 지탱하는 놀라운 생산성을 유도합니다.

엘니뇨: 따뜻한 해수가 동쪽으로 이동할 때

엘니뇨는 무역풍이 약해지면서 시작됩니다. 이는 종종 확률적인 대기 교란에 의해 유발되며, 비에르크네스 피드백이라고 알려진 강력한 양의 피드백 루프를 시작합니다. 무역풍이 약해지면 따뜻한 물이 동쪽으로 흘러 동태평양 수온약층을 억제하고 중앙 및 동태평양 전반에 걸쳐 해수면 온도(SST)를 1~3°C 상승시킵니다. 일반적으로 인도네시아 위에서 고정되는 대기 대류는 중앙 태평양으로 이동하여 6개 대륙에 걸쳐 강수 패턴을 변화시킵니다. 인도-태평양에서는 성숙한 엘니뇨 해에 인도양의 SST가 평년보다 1~2°C 상승하는 경우가 자주 발생하여, ENSO 진앙에서 멀리 떨어진 산호초 시스템도 치명적인 열 스트레스에 노출됩니다[4].

라니냐: 과도한 교정

라니냐는 ENSO의 시원하고 반대되는 단계로, 비정상적으로 강한 무역풍, 더 깊은 서태평양 수온약층, 동쪽의 강화된 용승이 특징입니다. 다이버들에게 라니냐는 일반적으로 더 시원하고 맑은 물과 갈라파고스 및 페루와 같은 용승 지역에서 더 강한 수온약층을 가져옵니다. 라니냐 단계에서는 산호초 백화 위험이 줄어들지만, 완전히 제거되지는 않습니다. 배경 해양 온난화는 이제 중립적인 해에도 20년 전에는 경미한 엘니뇨 조건으로 분류되었을 SST 이상을 유발한다는 것을 의미합니다[2].

산호초 과학을 다시 쓴 세 가지 중요한 사건

1997-98년: 20세기의 기후 사건

1997-98년 엘니뇨는 그 시점까지의 관측 기록에서 가장 강한 SST 이상을 기록했습니다. 범열대 열 지문은 몰디브와 인도양에서 태평양을 거쳐 카리브해까지 뻗어 있었습니다. Claar 등[4]은 43개 연구의 데이터를 종합하여 산호 백화 심각도가 엘니뇨 강도와 직접적으로 관련되어 있으며, 인도-태평양이 가장 큰 부담을 짊어졌음을 발견했습니다. 이 단일 사건으로 전 세계 산호초 면적의 약 16%가 파괴되었습니다. 몰디브, 세이셸, 산호 삼각지대 전역에서 수십 년 동안 깨끗하게 유지되었던 다이빙 장소들이 몇 달 만에 수십 년간 쌓인 구조를 잃었습니다.

2015-16년: 세 번째 전 지구적 산호 백화 현상

2015-16년 엘니뇨는 장기적인 해양 온난화 추세와 결합하여 1997-98년과 2010년에 이어 과학계가 세 번째 전 지구적 산호 백화 현상으로 인정한 것을 촉발했습니다. Hughes 등[1]은 그레이트 배리어 리프의 2,300km에 걸쳐 항공 및 수중 조사를 실시했으며, 개별 산호초의 93%가 어느 정도의 백화를 경험했고, 북부 지역의 얕은 바다 산호초 덮개 중 약 절반이 완전히 죽은 것을 발견했습니다. Hughes 등[1]은 백화 현상이 1990년대보다 약 1°C 낮은 온도에서 발생하고 있다는 점에 주목했습니다. 이는 산호가 더 민감해진 것이 아니라, 이전 사건에서 완전히 회복되기 전에 다시 노출되었기 때문입니다. 인도양에서는 몰디브, 차고스, 세이셸에서 치명적인 손실이 발생했습니다. 반대로 갈라파고스 동부 산호초는 국지적인 냉수 용승으로 인해 부분적으로 완충되었습니다.

2023년: 새로운 기준점

2023년 엘니뇨는 관측 기록상 가장 뜨거운 해양 배경에서 발생했습니다. 전 지구 평균 SST는 2023년 4월부터 2024년 중반까지 거의 지속적으로 이전 기록을 넘어섰습니다[6]. NOAA 산호초 감시단은 2024년에 네 번째 전 지구적 백화 현상을 선언했으며, 전 세계 열대 산호초 지역의 77%에서 백화가 기록되었습니다. 이는 관측 시대에 전례 없는 규모입니다. 이 사건은 이미 따뜻해진 해양에 중첩된 적당한 엘니뇨조차도 이전에는 기록적인 엘니뇨가 필요했던 치명적인 백화 조건을 만들어낼 수 있음을 보여주었습니다[2].

ENSO가 세 가지 상징적인 다이빙 목적지에 미치는 영향

갈라파고스 군도

갈라파고스는 세 가지 주요 해류의 합류 지점에 위치합니다. 남쪽에서 오는 차가운 훔볼트 해류, 북쪽에서 오는 파나마 해류, 서쪽에서 흐르는 깊고 차가운 크롬웰 해류(적도 심층 해류)입니다. 라니냐 및 ENSO 중립 조건에서는 크롬웰 해류의 용승이 군도의 유명한 바다이구아나, 펭귄, 바다사자, 갈라파고스 상어를 부양하는 생산성을 유도합니다. 엘니뇨 현상은 수온약층을 깊게 하여 이 용승을 억제합니다. 1982-83년과 1997-98년 사건 동안 갈라파고스는 치명적인 산호 백화와 대규모 사망률을 겪었고, 먹이 물고기가 사라지면서 바다사자 새끼 생존율이 급감했습니다. 2015-16년 사건은 일부 북부 지역에서 국지적인 용승으로 인해 열 스트레스가 완화되어 부분적으로 완충되었으며, 이는 중규모 해양 피난처의 중요성을 보여줍니다[5]. 엘니뇨 해에 갈라파고스를 방문하는 다이버들은 더 따뜻하고 생산성이 낮은 물, 감소된 거대동물 집합, 이미 제한된 산호초 구조물에 대한 높은 백화 위험을 예상해야 합니다.

인도네시아의 산호 삼각지대

인도네시아는 지구상에서 가장 높은 해양 생물 다양성을 자랑하는 6백만 km² 지역인 산호 삼각지대 내에 위치합니다. 서적도 태평양은 ENSO 온난수의 발원지이므로, 인도네시아의 해양 조건은 ENSO 단계와 밀접하게 관련되어 있습니다. 엘니뇨 동안 따뜻한 해수는 동쪽으로 이동하며, 인도네시아 군도의 일부 지역에서는 따뜻한 해수가 이동하면서 표면 SST가 실제로 약간 식을 수 있습니다. 그러나 2015-16년 사건은 온난수 자체 내에서도 비정상적인 온난화를 일으켜 버즈 헤드 해역, 라자 암팟, 코모도에서 백화를 유발했습니다. 이 지역들은 이전에 비교적 회복력이 있다고 여겨졌던 곳입니다[4]. 산호 삼각지대에 대한 ENSO의 영향은 이질적입니다. 반다해 용승 지역은 인도네시아 동부의 보호된 산호해 산호초와 다른 스트레스 패턴을 경험할 수 있습니다.

그레이트 배리어 리프

GBR은 호주에서 가장 많이 연구된 산호초 시스템이며, ENSO로 인한 백화 연구의 전 세계적인 표준 지점이 되었습니다. McGowan 등[3]은 ENSO 단계별 기상 패턴이 구름량, 바람 혼합, 일사량에 미치는 영향을 통해 GBR 전반, 특히 무역풍 변동성이 가장 큰 북부 지역에서 SST와 백화 위험을 크게 조절한다는 것을 보여주었습니다. Hughes 등[1]이 문서화한 2016년 백화는 엘니뇨 SST 이상과 장기적인 온난화 추세의 조합으로 인해 GBR 역사상 가장 심각했습니다. 2020년 라니냐 해에 발생한 후속 백화 현상은 엘니뇨의 증폭 없이도 배경 온난화만으로도 심각한 사건을 유발하기에 충분하다는 점을 강조했습니다[7].

ENSO 주기를 통한 다이버의 경험

• 엘니뇨: 일부 지역에서 얕아진 수온약층, 따뜻한 표층수, 백화되거나 스트레스를 받은 산호, 용승 의존 지역에서 감소된 어류 및 무척추동물 집합.
• 라니냐: 더 강한 수온약층, 갈라파고스와 소코로의 더 차가운 용승수, 더 높은 생산성, 일부 지역에서 더 좋은 시야, 감소된 백화 위험.
• ENSO 중립: 일반적으로 안정된 조건; 용승 목적지에서 최고의 해양 생물 만남을 위해 이 단계에 맞춰 다이빙 계획.
• 모든 단계: 배경 해양 온난화는 대부분의 열대 다이빙 장소에서 기본 온도가 이제 20세기 평균보다 0.5~1.0°C 높다는 것을 의미합니다. 엘니뇨 이상은 이미 상승한 이 바닥에 추가됩니다.

기후 변화와 ENSO의 미래

Cai 등[2]은 21개 모델 CMIP5 앙상블을 사용하여 RCP8.5 고배출 경로에서 극심한 엘니뇨 현상(따뜻한 해수의 뚜렷한 동쪽 확장과 중앙 태평양으로의 강수 이동으로 정의됨)이 약 두 배로 증가하여 20년에 한 번이 아닌 약 10년에 한 번 발생할 것으로 예측했습니다. 이 예측은 산호초 회복에 지대한 영향을 미칩니다. Hoegh-Guldberg 등[5]은 산호초가 심각한 사건 후 구조적 복잡성을 회복하는 데 최소 10~15년의 비백화 조건이 필요하다고 계산했습니다. 엘니뇨 빈도가 두 배가 되면 회복은 만성적으로 불완전할 것입니다. Kwiatkowski 등[7]은 SSP5-8.5 시나리오에서 열대 해양 pH가 감소하고 성층화가 증가하여 동일한 산호초 시스템에 대한 열 스트레스에 산성화 압력이 더해질 것이라고 추가로 예측했습니다.

이제 문제는 기후 변화가 산호초에 영향을 미칠 것인지가 아니라, 앞으로 다가올 반복되는 열 스트레스 사건 속에서 얼마나 많은 산호가 살아남을 것인지입니다.

— Hoegh-Guldberg et al., Science, 2007 [5]

ENSO에 따른 다이빙 계획

NOAA의 기후 예측 센터는 3개월, 6개월, 9개월 선행 예측으로 ENSO 전망을 발표합니다. NOAA 산호초 감시단의 DHW(일일 온도 누적) 제품은 시간에 따른 SST 이상을 통합하여 전 세계 200개 이상의 가상 스테이션에서 실시간 백화 위험 평가를 제공합니다. ENSO에 민감한 목적지(갈라파고스, 코코스 섬, GBR, 몰디브)로 중요한 여행을 계획하는 다이버는 예약 전에 ENSO 단계 예측과 현재 DHW 값을 모두 확인해야 합니다. 라니냐 또는 ENSO 중립 기간은 일반적으로 용승 지역에서 가장 안정적이고 생산적인 조건을 제공합니다.