한국과학기술정보연구원과 POSTECH  연구팀이 탄소중립 이후 발생할 수 있는 기후변화 패턴을 세계 최초로 슈퍼컴퓨터를 이용해 예측했다('Nature Climate Change' 2024년 2월 2일).

KISTI-POSTECH 공동연구팀은 지구온난화에 의해 심해에 축적된 열이 탄소중립 이후 다시 표층으로 방출되면서 특정한 기후변화 패턴을 만들어 낼 것이라는 가설을 세웠다. 

이를 검증하기 위해 연구팀은 슈퍼컴퓨터를 이용해 최첨단 지구 시스템 모델의 심해에 가상으로 열을 추가하는 대규모 시뮬레이션을 수행했다. 연구팀은 KISTI 슈퍼컴퓨터 누리온에서 최대 34,000개*의 CPU 코어를 3개월간 사용했다.

* 34,000개 CPU(중앙처리장치) 코어는 약 1.6페타플롭스(1초당 1,600조 번의 연산처리속도) 정도의 고성능 연산이 가능한 수준으로 KISTI 슈퍼컴퓨터 5호기 누리온에서 약 6%를 차지하는 규모임

해양은 지구온난화로 인해 발생하는 열의 약 90% 이상을 흡수한다고 알려져 있다. 

연구팀은 이렇게 심해에 축적된 열이 탄소중립 이후 다시 표층으로 방출되면서 탈탄소화에 의한 기후 회복을 방해한다는 것을 확인했다. 

특히, 상대적으로 연직 안정도가 작은 해양에서 열이 효과적으로 방출되어 특정한 기후변화 패턴을 형성하는 것이다. 즉, 해양의 늦은 반격으로 탈탄소화 정책에 의한 기후 회복이 더욱 어려워질 수 있다는 것이다. 

<슈퍼컴퓨터로 예측한 탄소중립 이후 (위) 해수면 온도와 (아래) 강수의 변화 패턴>

탄소중립 이후 해양의 늦은 반격으로 고위도 해양에서 열이 효과적으로 방출되어 고위도의 온도 상승이 두드러지게 나타나며, 적도 용승이 존재하는 적도 태평양에서는 엘니뇨가 지속적으로 나타나는 패턴이 나타날 것으로 슈퍼컴퓨터는 모의하였다. 

또한, 전 지구 자오면 순환의 시작점인 열대수렴대(ITCZ)가 남하하는 경향이 나타날 것으로 예상된다. 한반도는 해양의 늦은 반격에 의해서 여름철 강수가 유의미하게 증가하는 것으로 나타났다.

이번 시뮬레이션은 연구팀의 가설을 검증하기 위해 특별히 고안되었으며, 이를 위해 복잡한 지구 시스템 모델을 수백 년 이상, 수십 번 적분해야 한다. 

즉, 대기, 해양, 지면, 해빙의 복잡한 역학 및 물리 과정과 각 요소 간의 상호작용을 수백 년 이상 풀어내야 한다. 이 시뮬레이션은 초고성능컴퓨터 즉, 슈퍼컴퓨터가 없이는 불가능하다.