기상학자나 과학자를 곤경에 빠뜨리고 10초 안에 기후를 정의해 달라고 하면, 그들은 "기후는 날씨의 평균이다"라는 말을 툭 던질 것입니다. (저도  그렇습니다  !) 좁은 의미에서는 사실이지만, 완전한 그림을 제공하지는 못합니다. 단지 일상 날씨의 평균만으로는 한 지역의 기후를 완벽하게 이해할 수 없으며, 예측은 더더욱 불가능합니다. 워싱턴 D.C.와 갈라파고스 제도의 기후를 비교하여 설명해 보겠습니다.

워싱턴 D.C.는 봄 한가운데 있습니다. 튤립이 만발하고, 나무와 풀은 선명한 초록빛으로 물들고, 꽃가루는 촉촉하게 날리고 있습니다. 아직 시원하고 상쾌한 아침이 몇 번 있지만, 모두가 겨울이 끝나고 여름이 다가왔음을 알고 있습니다. 적도 태평양 동쪽으로 수천 마일 떨어진 갈라파고스 제도는 상황이 다릅니다. 그곳의 유명한  거대거북들은  이미 한여름에 접어들었습니다. 3월은 주변 해수면 온도가 일 년 중 가장 높은 시기라는 것은 우연이 아닙니다. 

워싱턴 D.C. 주민들은 겨울이 끝나 안도의 한숨을 쉬고 있지만, 갈라파고스 거북이들은 벌써 그늘을 찾아 더위를 식히려 애쓰고 있을지도 모릅니다. 다행히 더위에 지친 거북이들에게는 갈라파고스의 "겨울"이 멀지 않았습니다. 남미 해안에서 일반적으로 용승하는 차가운 물이 약해졌지만, 다시 기승을 부리고 있습니다. 9월이 다가오면서, 이 지역의 주된 동풍(동쪽에서 불어오는)에 대응하여 소위 "차가운 혀"라고 불리는 물이 서쪽으로 강해지고 확장될 것입니다.

날씨 메이커

갈라파고스의 계절은 섬이 차가운 혀와 가까워서 결정되지만, 갈라파고스의 날씨를 좌우하는 주요 요인은 엘니뇨와 라니냐입니다. 갈라파고스의 표면 기온은 엘니뇨 기간에는 더 따뜻하고 라니냐 기간에는 더 차가워지는 경향이 있습니다. 아래 시계열(왼쪽 패널)에서 이를 확인할 수 있습니다. 2024년 초, 강력한 엘니뇨로 인해 기온이 상승했고(분홍색 음영), 라니냐로 점차 기울면서 기온이 떨어졌습니다(파란색 음영).

워싱턴 D.C.의 계절별 기후와 날씨는 갈라파고스와 매우 다릅니다. 날씨, 즉 매일매일의 변화는 매우 가변적이고 혼란스러운데, 이는 미국을 가로지르는 빠르게 움직이는 기상 시스템의 움직임을 반영합니다(이러한 시스템은 열대 지방에서는 발생하지 않습니다). 위 그림의 오른쪽 패널에는 2024년 워싱턴 D.C.의 평균 일 평균 기온이 표시되어 있으며, 평균 이상은 빨간색, 평균 이하는 파란색으로 표시되어 있습니다. 갈라파고스 시계열과 비교해 보면, y축의 기온 범위가 얼마나 다른지 알 수 있습니다. 워싱턴 D.C.는 화씨 60도(섭씨 34도) 정도인 반면 갈라파고스는 화씨 20도(섭씨 11도) 미만입니다.

위 그래프에서 평균보다 따뜻한 날과 차가운 날 사이에 매끄러운 검은색 선이 있는 것을 보실 수 있습니다. 이 매끄러운 선은 30년 동안 매일의 기온을 평균하여 만들어진 일 년 중 각 날짜의 평균 기후, 즉  기후도를 보여줍니다 . 기본적으로 저는 이 기후도를 만들기 위해 각 날짜의 "날씨"를 평균했습니다. 하지만 이 날씨 평균이 각 지역의 기후에 대해 우리가 알고 싶은 모든 것을 알려줄까요? 답은 "아니요"입니다. 설명해 드리겠습니다.

기후 출처

한 걸음 물러서 생각해 보겠습니다. 워싱턴 D.C.의 기후는 왜 섭씨 3도 후반에서 거의 27도까지 오르내릴까요? 워싱턴 D.C.에서는 왜 7월에 최고 기온이, 1월에 최저 기온이 될까요? 계절의 시작과 폭, 그리고 계절 간 기온의 변동 폭은 정확히 무엇에 의해 결정될까요? 그 답은 북미 전역을 매일같이 움직이는 기상 시스템의 혼란스러운 소용돌이에도, 엘니뇨와 라니냐 현상에도 없습니다. 날씨 그 이상의 관점에서 설명해야 합니다.

워싱턴 D.C.에는 갈라파고스처럼 적도에 차가운 혀(혹은 어쩌면 더 실망스러운 것은 큰 거북이)가 없습니다. 워싱턴 D.C.를 비롯한 중위도에 위치한 여러 도시에서는 태양 주기의 시점이 계절의 시작 시기를 결정합니다. 지구 자전축이 기울어져 있기 때문에 더 많은 태양 복사("일사량"이라고 줄여서 표현)가 유입되어 여름에 워싱턴 D.C.의 기온이 높아지고, 일사량이 줄어들면 겨울에 기온이 낮아집니다. 그러나 계절의 정확한 시점  과  실제 기온 범위는 지구 시스템의 다른 요인들에 의해 결정됩니다.

태양 주기는  주로  워싱턴 D.C.의 계절 주기를 설명하지만, 약간의 시차가 있습니다. 기온 최고치와 최저치는 태양 일사량이 최대/최소치에 도달한 후 약 한 달 후에 발생합니다. 이러한 시차는 워싱턴 D.C. 지역이 대서양과 가깝기 때문입니다. 바닷물은 열 관성(온도가 얼마나 빨리 변하는지)이 크기 때문에 기온만큼 빠르게 따뜻해지거나 식지 않습니다. 육지와 대기 또한 태양 일사량 변화에 즉각적으로 반응하지 않으며, 지표면 온도 변화에는 시간이 걸립니다.

한 걸음 물러서 주변을 살펴보면, 특정 지역의 계절 기후를 결정하는 데에는 평균 운량(구름 유형에 따라 차갑거나 따뜻할 수 있음), 고도(일반적으로 산간 지역은 더 시원함), 그리고 지표면(예: 얼음 툰드라, 울창한 숲, 도시)과 같은 여러 요인이 있습니다. 그리고 물론, 훨씬 더 멀리 되돌아보면 대기 중 기체의 구성이 무엇보다 중요합니다. 기체가 없다면 지구는 얼어붙었을 것입니다!

우리가 "기후"라고 인식하는 것은 지구 시스템의 여러 다른 요소들 사이의 균형, 즉 평형 상태에 의해 형성되며, 이러한 요소들이 지구를 더 따뜻하거나 더 차갑게 만듭니다. 갈라파고스에서는 해양성 한랭 혀의 움직임이 주로 "겨울"과 "여름"의 시기를 결정합니다. 그렇다면 한랭 혀의 변화는 무엇 때문에 일어나는 걸까요? 워싱턴 D.C.와는 달리, 기온의 계절적 순환은 유입되는 태양 복사량과 크게 연관되지 않습니다(그리고 태양 일사량도 워싱턴 D.C.에 비해 훨씬 덜 변동합니다). 위 그림에서 두 지역의 곡선이 얼마나 다른지 확인해 보세요!

그렇다면 이러한 차이는 무엇 때문에 발생하는 것일까요? 동적도 태평양에서는 해수면을 가로질러 부는 바람의 궤적과 세기, 남미 해안에서 불어오는 차가운 용승의 강도, 열대 수렴대  (  일반적으로 적도 북쪽에 위치하지만 2월에서 4월 사이에는 적도 쪽으로 기울어지는 뇌우와 폭우의 띠)의 변화,  층적운 , 그리고 가루아( Garúa ) 라고 불리는 안개 등 여러 요인  이 복잡하게 상호작용 합니다. 이러한 특징들이 결합되어 태양 복사의 영향을 무시하고 궁극적으로 갈라파고스의 계절별 기온 순환의 진폭과 시기를 결정합니다. 주변 해양의 상당한 영향으로 인해 워싱턴 D.C.의 일일 기온 변화에 비해 일일 기상 변화도 더 느리고 변동성이 적으며, 기복도 더 작습니다.

날씨와 기후를 함께

제가 말씀드리고자 하는 것은 날씨와 기후는 밀접하게 연관되어 있다는 것입니다. 지구 시스템, 즉 바다, 대기, 육지, 그리고 그것들이 상호작용하는 방식에 어떤 변화가 생기든 기후는 변화합니다. 따라서 기후의 폭과 계절성은 날씨의 범위와 속도를 결정하는 데 도움이 됩니다. 따라서 누군가 "기후는 단지 날씨의 평균일 뿐"이라고 말할 때, 기후의 리듬과 강도를 결정하는 요인이 무엇인지 물어보는 것을 잊지 마세요. 그리고 갈라파고스에 있느냐, 워싱턴 D.C.에 있느냐에 따라 답이 매우 달라질 수 있다는 것을 기억하세요.