엘니뇨와 라니냐(워커 순환) (r1)

엘니뇨는 적도 중부 및 동부 태평양의 해수면 온도가 장기간에 걸쳐 비정상적으로 상승하는 현상을 말한다. 이 용어는 스페인어로 '아기 예수'를 의미하며, 크리스마스 시기 즈음에 페루 연안에서 나타나는 따뜻한 해류 현상에서 유래했다. 엘니뇨는 워커 순환이라는 대규모 대기 순환과 밀접하게 연결되어 있으며, 보통 2년에서 7년의 불규칙한 간격으로 발생한다. 이 현상은 단순한 지역적 해양 현상을 넘어 전 지구적 기후 패턴을 교란시키는 주요 요인으로 작용한다.

엘니뇨의 주요 특징은 태평양의 열적 구조 변화에 있다. 정상 상태에서는 강한 무역풍이 적도 부근의 따뜻한 표층수를 서태평양으로 밀어내어, 서태평양에는 따뜻한 수온과 강한 대류 활동이, 동태평양에는 차가운 용승수가 발달한다. 엘니뇨 발생 시 이 무역풍이 약화되거나 역전되면서, 서태평양에 쌓여 있던 따뜻한 표층수가 동쪽으로 이동한다. 그 결과, 적도 중부 및 동태평양의 해수면 온도가 크게 상승하고, 용승 현상이 억제되거나 중단된다.

이 해수면 온도의 공간적 재분배는 전 지구적 대기 순환에 중대한 변화를 초래한다. 강한 대류와 강수 지역이 국제날짜변경선 부근에서 중앙태평양 쪽으로 동쪽으로 이동한다. 이로 인해 전형적인 엘니뇨 발생 시 다음과 같은 기상 영향이 나타난다.

엘니뇨 현상의 강도는 다양하게 나타나며, 그 지속 기간과 강도에 따라 전 세계 농업, 수산업, 수자원 관리, 에너지 수요, 그리고 건강에 막대한 사회경제적 영향을 미친다. 특히 열대 지역의 기후 패턴을 가장 극적으로 변화시키는 요인 중 하나로 평가받는다.

라니냐는 엘니뇨와 반대되는 현상으로, 적도 중부 및 동부 태평양의 해수면 온도가 장기간에 걸쳐 평년보다 현저히 낮아지는 현상을 말한다. '라니냐'는 스페인어로 '여자 아이'를 의미하며, 엘니뇨('남자 아이')에 대응하여 명명되었다. 이 현상은 워커 순환을 강화시키는 역할을 한다.

라니냐가 발생하면, 평소보다 강해진 무역풍이 적도 부근의 따뜻한 표층수를 서태평양으로 더욱 강하게 밀어낸다. 그 결과, 인도네시아 근해에서 호주 동부에 이르는 서태평양의 해수 온도는 평년보다 높아지고, 적도 동태평양의 페루 해역에서는 깊은 곳의 찬 물이 용승하는 현상이 더욱 활발해진다. 이로 인해 적도 동태평양의 해수면 온도는 평년보다 0.5°C 이상 낮아지는 냉각 상태가 지속된다.

라니냐의 전형적인 기후 영향은 지역에 따라 뚜렷한 대비를 보인다. 서태평양과 동남아시아 지역(예: 인도네시아, 말레이시아, 필리핀, 호주 북부)은 평년보다 강한 몬순과 많은 강수량을 기록하여 홍수 위험이 증가한다. 반면, 남미 서부 연안(예: 페루, 에콰도르)과 미국 남부 지역은 고기압의 영향으로 건조한 날씨가 지속되어 가뭄이 발생할 가능성이 높아진다. 북미 지역에서는 겨울철에 캐나다와 미국 북부가 한파의 영향을, 미국 남부는 건조하고 따뜻한 겨울을 경험하는 경향이 있다.

라니냐 현상은 보통 9개월에서 12개월, 때로는 2년까지 지속되며, 엘니뇨보다 발생 빈도는 낮지만 더 오래 지속되는 경향이 있다. 엘니뇨와 라니냐는 불규칙하게 교대로 나타나며, 중립 상태를 포함한 이 전체 주기를 엘니뇨-남방진동(ENSO)이라고 부른다.

워커 순환은 적도 태평양에서 동서 방향으로 이루어지는 대규모 대기 순환 패턴이다. 이 순환은 엘니뇨와 라니냐 현상의 핵심 동력원이자, 그 상태를 정의하는 기준이 된다.

정상 상태의 워커 순환에서는 적도 서태평양의 따뜻한 해수면 위에서 공기가 가열되어 상승한다. 이 상승 기류는 고공에서 동태평양 쪽으로 이동한 후, 냉각되어 하강한다. 지표면에서는 동태평양의 하강 기류 지역에서 서태평양의 상승 기류 지역으로 다시 무역풍이 불어와 순환을 완성한다. 이 순환은 서태평양에 강한 대류 활동과 풍부한 강수를, 동태평양에는 건조한 날씨를 유지하는 역할을 한다.

워커 순환의 강도 변화는 엘니뇨와 라니냐의 발생을 직접적으로 촉발한다. 순환이 약화되면 무역풍도 함께 약해지고, 서태평양의 따뜻한 해수가 동쪽으로 확장된다. 이는 해양과 대기의 상호작용을 통해 더욱 순환을 약화시키는 양성 피드백을 일으켜 엘니뇨를 발생시킨다. 반대로 워커 순환이 비정상적으로 강해지면 무역풍이 더욱 세져서 동태평양의 냉수역이 서쪽으로 넓어지고, 서태평양의 따뜻한 해수는 더욱 축적된다. 이는 라니냐 상태를 가져온다.

따라서 워커 순환은 태평양의 해수면 온도 분포와 대기 순환을 연결하는 핵심 고리이다. 이 순환의 평균 상태에서의 편차를 모니터링하는 것은 엘니뇨와 라니냐의 발생을 진단하고 그 강도를 예측하는 데 가장 중요한 지표 중 하나로 활용된다.

엘니뇨와 라니냐 현상의 핵심은 태평양 적도 해역에서 일어나는 해양과 대기의 강력한 상호작용이다. 이 상호작용은 워커 순환이라는 대규모 대기 순환과 밀접하게 연결되어 있다. 정상 상태에서 강한 무역풍은 태평양 서부(인도네시아 근해)로 따뜻한 해수를 쌓아두고, 동부(페루 근해)에서는 차가운 심층수가 용승하여 해수면 온도가 낮아진다. 이 온도 차이는 대기의 대류 활동을 촉진시켜, 서태평양에서는 강한 상승 기류와 강수가, 동태평양에서는 하강 기류와 건조한 날씨를 유지하는 워커 순환을 안정화시킨다.

엘니뇨가 발생하면 이 상호작용이 약화되거나 역전된다. 무역풍이 약해지면 서태평양에 쌓여 있던 따뜻한 해수가 동쪽으로 확장되기 시작한다. 이로 인해 동태평양의 해수면 온도가 비정상적으로 상승하고, 용승 현상이 억제된다. 해양의 이러한 변화는 대기의 대류 중심을 태평양 중부 또는 동부로 이동시켜, 기존의 워커 순환을 약화시키거나 순환 방향을 바꾼다. 결과적으로 동태평양과 중태평양에서는 강수가 증가하고, 서태평양과 오스트레일리아 부근에서는 가뭄이 발생한다.

반대로 라니냐 현상은 정상 상태보다 강화된 해양-대기 상호작용의 결과이다. 무역풍이 평년보다 더 강하게 불면, 서태평양으로의 따뜻한 해수 수송이 증가하고 동태평양의 차가운 용승 현상은 더욱 활발해진다. 이는 서태평양과 동태평양 간의 해수면 온도 차이를 평년보다 더 극대화시킨다. 이렇게 강화된 온도 대비는 워커 순환을 더욱 강력하게 만든다. 따라서 서태평양 지역에는 더 많은 강수와 열대성 저기압 활동이, 동태평양 지역에는 더 심한 건조 현상이 나타난다.

이러한 상호작용은 양성 피드백 과정을 통해 발달한다. 예를 들어, 엘니뇨 초기에 해수 온도가 약간 상승하면 대기의 대류가 동쪽으로 이동하고, 이는 무역풍을 더욱 약화시켜 해수 온도 상승을 가속화하는 방식이다. 이 복잡한 결합 시스템은 엘니뇨-남방진동(ENSO)으로 불리며, 해양의 변화(엘니뇨/라니냐)와 대기압의 변화(남방진동)가 하나의 현상으로 통합되어 이해된다.

태평양 적도 해역, 특히 니뇨 3.4 구역으로 알려진 중앙-동부 적도 태평양의 해수면 온도 편차는 엘니뇨와 라니냐 현상을 정의하는 가장 핵심적인 지표이다. 이 해역의 수온 변화는 표층의 온수 덩어리가 동서로 이동하는 현상과 밀접하게 연관되어 있다. 정상 상태에서는 무역풍이 서쪽으로 불어 표층의 따뜻한 해수를 서태평양으로 쌓이게 하여, 서태평양의 해수면은 동태평양보다 약 60cm 가량 높아지고 수온도 훨씬 따뜻해진다. 이때 동태평양에서는 차가운 심층수가 용승하여 해수면 온도가 낮아진다.

엘니뇨가 발생할 때는 이 무역풍이 약화되거나 역전된다. 이로 인해 서태평양에 쌓여 있던 따뜻한 표층수가 동쪽으로 확장되거나 이동한다. 결과적으로 중앙 및 동태평양의 광대한 해역에서 해수면 온도가 장기간 평년보다 크게 상승한다. 이 온난화는 해양의 대류 활동 영역을 동쪽으로 이동시켜, 전 지구적 대기 순환 패턴에 변화를 일으키는 원동력이 된다.

반대로 라니냐 현상은 무역풍이 평년보다 강해질 때 발생한다. 강한 동풍은 표층의 따뜻한 해수를 서태평양으로 더욱 강하게 밀어낸다. 이로 인해 서태평양의 온수층은 더 두꺼워지고, 동태평양에서는 차가운 심층수의 용승 현상이 더욱 활발해진다. 결과적으로 중앙-동부 적도 태평양의 해수면 온도는 평년보다 뚜렷하게 낮아진다. 라니냐 시기의 해수면 온도 분포는 정상 상태보다 더 극단적인 형태를 보인다.

이러한 해수면 온도의 변화는 단순히 국지적 현상에 그치지 않는다. 해양의 열용량은 대기에 비해 매우 크기 때문에, 적도 태평양의 수온 변화는 대기에 막대한 양의 에너지를 공급하거나 빼앗는 역할을 한다. 이는 워커 순환의 강도와 위치를 변화시키고, 이를 통해 제트 기류와 같은 원격 대기 순환에 영향을 미쳐 지구 반대편의 날씨 패턴까지 바꾸어 놓는다. 따라서 태평양 적도 해역의 수온 변화를 모니터링하는 것은 전 지구적 기후 이상을 이해하고 예측하는 데 있어 가장 기본적인 작업이다.

엘니뇨와 라니냐 현상은 불규칙한 주기로 발생하지만, 일반적으로 2년에서 7년 사이를 주기로 번갈아 나타나는 경향이 있다. 한 번의 사건은 보통 9개월에서 12개월 동안 지속되며, 때로는 2년에 걸쳐 이어지는 경우도 있다. 강도는 해수면 온도의 편차, 지속 기간, 영향을 미치는 지리적 범위에 따라 결정된다.

강도를 분류하는 기준은 주로 태평양 적도 중부 해역(Niño 3.4 지역)의 해수면 온도 편차를 사용한다. 세계기상기구(WMO)를 비롯한 주요 기관들은 다음과 같은 기준을 적용한다[3].

역사적으로 가장 강력했던 엘니뇨 사건은 1997-1998년과 2015-2016년에 발생했으며, 해수면 온도 편차가 2.0°C를 넘어서는 등 전 지구적 기후에 막대한 영향을 미쳤다. 라니냐 사건은 일반적으로 엘니뇨보다 지속 기간이 길어지는 경향이 있으며, 1973-1976년, 1998-2001년, 2020-2023년과 같이 여러 해에 걸쳐 지속된 사례가 있다.

발생 주기와 강도는 워커 순환의 불안정성, 계절적 변화, 다른 기후 변동성 요인(예: 태평양 10년 주기 진동)과의 상호작용에 의해 복잡하게 결정된다. 이로 인해 정확한 주기 예측은 어렵지만, 관측 기술과 기후 모델의 발전으로 발생 가능성과 강도에 대한 수개월 전의 예측 정확도는 꾸준히 향상되고 있다.

엘니뇨와 라니냐 현상의 관측은 해수면 온도, 대기 상태, 해양 상태 등 다양한 요소를 종합적으로 모니터링하여 이루어진다. 가장 기본적이고 직접적인 지표는 태평양 적도 해역, 특히 니뇨 3.4 해역(Nino 3.4 region)의 해수면 온도 편차이다. 이 지역의 월평균 해수면 온도가 장기 평균보다 0.5°C 이상 높은 상태가 5개월 이상 지속되면 엘니뇨로, -0.5°C 이하로 낮은 상태가 지속되면 라니냐로 판단하는 것이 일반적이다.

관측은 위성, 부이, 선박, 관측소 등을 통해 이루어진다. 위성 원격 탐사는 광범위한 해수면 온도 분포와 해수면 높이를 측정하는 데 핵심적이다. 특히 제이슨(Jason) 시리즈와 같은 해양 관측 위성은 엘니뇨 시 해수면이 동태평양에서 상승하는 현상을 정밀하게 포착한다. 현장 관측에서는 TAO/TRITON 부이 배열이 중요한 역할을 한다. 이 부이 배열은 적도 태평양에 설치된 고정 부이 네트워크로, 실시간으로 해수면 온도, 수온 연직 구조, 바람, 기압 등의 데이터를 제공한다.

이러한 물리적 관측 데이터 외에도, 대기 상태를 나타내는 지표가 함께 분석된다. 남방진동의 강도를 나타내는 남방진동 지수(SOI)는 타히티와 다윈의 기압 차이를 계산하여, 기압계가 서쪽에서 동쪽으로 이동하는 정도를 수치화한다. 음의 SOI 값(타히티 기압 낮음)은 엘니뇨와, 양의 SOI 값(타히티 기압 높음)은 라니냐와 강한 상관관계를 보인다. 또한, 강수 패턴, 대류 활동의 위치 변화, 고층 대기의 바람 패턴 등도 종합적인 판단에 활용된다. 세계 기상 기구들은 이러한 다중 지표를 결합한 다양한 지수(예: ENSO 지수)를 개발하여 엘니뇨/라니냐의 발생, 발달, 강도를 공식적으로 진단하고 예보한다.

엘니뇨와 라니냐 현상을 예측하기 위해 사용되는 모델과 기술은 크게 통계적 모델과 역학적 모델로 구분된다. 통계적 모델은 과거의 관측 데이터(예: 해수면 온도, 기압 패턴) 간의 상관관계를 분석하여 미래의 상태를 확률적으로 예측한다. 이 방법은 비교적 계산 부담이 적지만, 기후 시스템의 비선형적 변화를 포착하는 데 한계가 있다. 반면, 역학적 모델은 해양과 대기의 물리 법칙을 수치 방정식으로 구현한 기후 모델을 사용한다. 이 모델들은 태평양의 해수면 온도, 해류, 무역풍, 대기 순환 등을 시공간적으로 시뮬레이션하여 보다 물리 기반의 예측을 제공한다.

주요 예측 기술로는 앙상블 예보가 널리 사용된다. 이는 초기 조건이나 모델 매개변수에 작은 변동을 주어 다수의 시뮬레이션을 실행한 후, 그 결과를 종합하여 예측 확률을 제시하는 방법이다. 예를 들어, 3개월 후 니뇨 3.4 구역의 해수면 온도가 정상보다 높을 확률, 정상일 확률, 낮을 확률을 퍼센트로 표현한다. 이러한 예측은 기상 위성, 부이, 선박, 해저 관측망 등으로부터 수집된 실시간 데이터를 동화하여 초기 조건으로 활용함으로써 정확도를 높인다.

예측 모델의 성능은 지속적으로 발전하고 있으며, 주요 기관들은 계절 단위의 예측 정보를 정기적으로 발표한다. 다음은 주요 예측 모델의 유형과 특징을 비교한 표이다.

현재는 단일 모델보다 여러 기관의 다양한 역학적 모델 결과를 종합한 멀티모델 앙상블 예측이 표준으로 자리 잡았다. 이는 개별 모델의 편향을 줄이고 예측 불확실성을 평가하는 데 효과적이다. 그러나 예측 정확도는 여전히 예측 시점(리드 타임)과 계절에 따라 변동하며, 특히 봄 가뭄이라 불리는 봄철에 예측 신뢰도가 낮아지는 현상은 지속적인 연구 과제로 남아 있다[5].

엘니뇨와 라니냐 현상의 감시, 분석, 예측은 전 세계 여러 기관의 협력을 통해 이루어진다. 주요 기관들은 인공위성, 부이 관측망, 해양 관측선, 컴퓨터 모델 등을 활용하여 태평양 적도 해역의 해수면 온도, 바람, 해수면 높이, 대기 상태 등을 실시간으로 모니터링한다. 이들 기관은 정기적으로 진단 보고서와 예측 정보를 발표하여 각국 정부와 국제사회에 조기 경보를 제공한다.

주요 국제 관측 및 연구 기관은 다음과 같다.

이들 기관은 데이터와 예측 결과를 공유하며, 세계기상기구를 통해 공식적인 합의 진단을 도출한다. 또한, 태평양 도서국을 포함한 취약 지역 국가들에게 기술 지원과 역량 강화 훈련을 제공하기도 한다. 이러한 국제적 협력 네트워크는 엘니뇨와 라니냐로 인한 기후 관련 재해에 대한 대비와 적응 전략 수립의 근간을 이룬다.

엘니뇨 현상이 발생할 경우, 동남아시아와 오스트레일리아 북부 지역은 강한 고기압의 영향을 받아 심각한 가뭄을 겪는 경우가 많다. 특히 인도네시아와 말레이시아, 필리핀에서는 산불 발생 위험이 크게 증가하며, 이로 인해 지역적인 스모그와 대기 오염이 악화된다. 반면, 중태평양의 섬나라들과 파푸아뉴기니 등지는 평소보다 많은 강수량을 기록하며 홍수와 산사태 위험에 직면한다.

동아시아 지역의 기후 패턴도 영향을 받는다. 엘니뇨는 일반적으로 한국과 일본의 여름을 비교적 서늘하고 강수량이 적은 경향으로 만들며, 겨울철에는 평년보다 따뜻한 날씨를 보이는 경우가 많다. 중국 남부 지역은 폭우와 홍수의 위험이 증가하는 반면, 북부 지역은 고온과 가뭄이 발생할 수 있다.

라니냐 현상 시에는 그 영향이 거의 정반대로 나타난다. 동남아시아와 오스트레일리아 북부는 평년보다 풍부한 강수와 몬순 활동의 강화를 경험하며, 이는 때로 대규모 홍수를 유발한다. 반면 중태평양 지역은 가뭄이 발생할 수 있다. 동아시아에서는 라니냐가 한국과 일본에 찬 겨울과 많은 눈을 가져오는 경향이 있으며, 중국 남부는 겨울철 한파의 영향을 더 크게 받을 수 있다.

아시아-태평양 지역의 해양 생태계와 수산업도 큰 영향을 받는다. 엘니뇨는 용승 현상을 억제하여 페루와 칠레 해역뿐만 아니라 동남아시아 일부 해역에서도 어획량 감소를 초래한다. 반면 라니냐는 강한 용승을 유발하여 특정 어종의 풍부함을 가져올 수 있지만, 수온 변화는 다른 해양 생물에게는 스트레스 요인이 된다.

엘니뇨와 라니냐 현상은 아메리카 대륙의 기후 패턴에 직접적이고 뚜렷한 영향을 미친다. 그 영향은 대륙의 서부 해안을 따라 북쪽의 알래스카부터 남쪽의 칠레에 이르기까지 광범위하게 나타나며, 지역에 따라 정반대의 효과를 보이기도 한다.

엘니뇨가 발생하는 동안, 동태평양의 해수면 온도 상승은 일반적으로 페루와 에콰도르 연안에 폭우와 홍수를 유발한다. 반면, 브라질 북동부 지역과 콜롬비아 일부는 가뭄을 겪는 경우가 많다. 북아메리카에서는 미국 서부, 특히 캘리포니아에 강한 저기압과 폭풍우를 가져와 산사태와 홍수 위험을 높인다. 북서부 및 중서부 내륙 지역은 평년보다 온난하고 습한 겨울을 보일 수 있다. 한편, 라니냐 현상은 정반대의 패턴을 보인다. 동태평양의 냉수는 페루와 칠레 북부 해안에 건조한 조건을 만들고, 브라질 북동부에는 풍부한 강수량을 가져온다. 북아메리카에서는 미국 남서부의 가뭄을 악화시키는 반면, 북서부 태평양 연안과 캐나다 서부는 더 추운 기온과 강한 강수량을 경험한다. 멕시코만 연안 주들은 허리케인 활동이 활발해질 위험이 증가한다.

이러한 기후 변동은 농업, 수자원 관리, 어업 및 에너지 수요에 심각한 경제적 영향을 준다. 예를 들어, 엘니뇨는 페루의 안초비 어획량을 급감시키지만, 라니냐는 이를 회복시킨다. 미국 중서부의 옥수수와 대두 생산은 엘니뇨 시기에는 호조를 보일 수 있으나, 라니냐 시기에는 고온과 가뭄 스트레스를 받을 수 있다. 또한, 앤더슨 댐이나 파나마 운하와 같은 주요 수자원 및 운송 인프라의 운영은 강수 패턴 변화에 직접적으로 영향을 받는다.

이러한 예측 가능한 영향 패턴은 각국 정부와 기관이 계절별 기후 예측을 바탕으로 농업 계획을 수립하고, 수자원을 관리하며, 자연 재해에 대비하는 데 중요한 기초 자료로 활용된다.

엘니뇨와 라니냐는 아프리카 대륙, 특히 동부와 남부 지역의 기후 패턴에 뚜렷한 영향을 미친다. 동아프리카의 경우, 엘니뇨 현상이 발생하면 일반적으로 케냐, 탄자니아, 에티오피아 등지에 평년보다 많은 강수량을 가져와 홍수를 유발한다. 반대로 라니냐 시기에는 건조한 조건이 지속되어 가뭄 위험을 높인다. 남부 아프리카 지역(예: 남아프리카 공화국, 짐바브웨, 모잠비크)은 대체로 반대의 영향을 받아, 엘니뇨는 가뭄을, 라니냐는 평년 이상의 강수를 초래하는 경향이 있다[7].

아프리카 이외의 다른 지역에서도 다양한 영향을 관찰할 수 있다. 인도양 쌍극자 현상과 같은 다른 기후 변동성과 결합되어 인도의 몬순 강수량에 간접적 영향을 줄 수 있다. 또한, 대서양 허리케인과 태평양 태풍의 발생 빈도와 진로에도 연관성이 지적된다. 예를 들어, 엘니뇨 기간에는 대서양 허리케인 활동이 억제되는 반면, 라니냐 기간에는 그 활동이 더 활발해지는 경향이 있다.

이러한 기상 이상은 농업 생산, 수자원 관리, 식량 안보에 직접적인 타격을 준다. 아프리카의 많은 국가들이 농업에 크게 의존하기 때문에 엘니뇨와 라니냐로 인한 극단적인 강수 패턴은 사회경제적 불안정을 초래하는 주요 요인으로 작용한다. 국제 사회는 조기 경보 시스템을 강화하고 취약 지역에 대한 지원을 통해 이러한 기후 충격에 대응하고 있다.

지구 온난화는 엘니뇨와 라니냐의 특성에 변화를 주는 것으로 추정된다. 기후 모델 시뮬레이션과 관측 자료 분석은 온난화가 진행됨에 따라 엘니뇨 사건의 평균 강도가 증가하거나, 극단적인 엘니뇨 현상의 발생 빈도가 높아질 가능성을 시사한다[9]. 이는 온난화로 인해 태평양 서부의 따뜻한 수온 덩어리가 더욱 가열되고, 대기 중 수분량이 증가하여 대기-해양 간의 에너지 교환을 증폭시키기 때문이다.

반면, 라니냐의 장기적 변화 추세는 더 복잡하다. 일부 연구는 라니냐 사건의 강도 또한 증가할 수 있다고 예측하는 반면, 다른 연구는 엘니뇨와 라니냐의 진동 주기 자체가 변할 수 있음을 지적한다. 확실한 것은 지구 평균 기온 상승이 워커 순환의 기본 에너지 균형을 변화시킨다는 점이다. 이로 인해 두 현상의 전환 패턴, 지속 기간, 그리고 지역에 미치는 구체적인 영향의 양상이 과거와는 다르게 나타날 수 있다.

엘니뇨/라니냐와 지구 온난화의 관계는 단순한 원인-결과가 아닌 상호작용이다. 엘니뇨 해에는 전 지구적 평균 기온이 일시적으로 상승하는 경향이 있어, 배경 온난화 추세를 강화하는 요인으로 작용한다. 예를 들어, 강력한 엘니뇨가 발생한 해는 종종 관측 사상 최고 기온 기록이 갱신된다. 이는 엘니뇨가 태평양에서 방대한 열을 대기로 방출하기 때문이다. 따라서 기후 변화 연구에서는 자연적 변동성인 엘니뇨/라니냐와 인간 활동에 의한 장기적 온난화 신호를 분리해 내는 것이 중요한 과제이다.

엘니뇨와 라니냐 현상의 장기적 변화 추세는 지구 온난화와의 복잡한 상호작용 속에서 연구되고 있다. 관측 자료와 기후 모델 분석에 따르면, 20세기 후반부터 엘니뇨-남방진동의 변동성이 증가하고 그 패턴이 변화할 가능성이 제기된다. 특히, 극단적인 엘니뇨 사건의 빈도와 강도가 증가할 수 있다는 연구 결과가 존재한다[10]. 또한, 중부 태평양에서 발생하는 엘니뇨(일명 엘니뇨 모드로)의 빈도가 증가하는 경향이 관측되며, 이는 전통적인 동태평양형 엘니뇨와 다른 지역적 기후 영향을 초래할 수 있다.

장기 추세를 분석한 연구들은 온실가스 농도 증가로 인해 워커 순환이 약화될 것이라고 예측한다. 이는 일반적으로 라니냐와 유사한 조건을 조성하지만, 실제 현상은 더 복잡하게 나타난다. 표층 해수의 불균등한 가열로 인해 엘니뇨 사건 자체는 더 강해지면서도, 그 사이의 라니냐 기간에는 더 강한 동풍이 불어 라니냐의 강도도 함께 증가하는 이중 구조가 나타날 수 있다는 시나리오가 제안된다. 결과적으로 엘니뇨-남방진동의 진폭이 커져 두 현상 모두 더 극단적인 형태로 발현될 가능성이 있다.

이러한 변화 추세는 단순히 엘니뇨와 라니냐의 강도뿐만 아니라 지속 기간, 발생 위치, 발전 속도에도 영향을 미쳐 전 세계 기후 패턴 예측을 더 어렵게 만들고 있다. 따라서, 과거의 패턴에 기반한 예측의 한계를 인지하고, 진화하는 기후 시스템 하에서의 새로운 특성을 지속적으로 모니터링하고 이해하는 것이 중요해졌다.

국제적 협력 체계는 엘니뇨와 라니냐 현상의 감시, 예측 및 그 영향에 대한 대응을 조정하는 데 핵심적인 역할을 한다. 이는 전 지구적 기상 현상이 국경을 초월한 광범위한 영향을 미치기 때문에 필수적이다. 주요 협력의 중심에는 세계기상기구(WMO)가 있으며, WMO는 회원국들의 기상 및 수문학적 서비스를 표준화하고 조정한다. WMO는 엘니뇨/남방진동(ENSO)에 관한 정기 간행물과 권고안을 발행하며, 전 세계 데이터 수집과 모델 예측 결과를 공유하는 플랫폼을 제공한다.

구체적인 협력 프로그램으로는 열대태평양 관측 시스템(TAO)이 대표적이다. 이는 미국, 일본, 프랑스 등 여러 국가가 공동으로 구축하고 유지관리하는 부표 배열 네트워크로, 적도 태평양의 해수면 온도, 풍향, 풍속 등 핵심 데이터를 실시간으로 수집한다. 또한, 세계기후연구프로그램(WCRP)과 국제연합 교육 과학 문화 기구(UNESCO)의 정부간해양학위원회(IOC)는 해양-대기 상호작용 연구와 관측 역량 강화를 위한 국제 공동 연구 프로젝트를 주관한다.

정보 공유와 조기 경보를 위한 협력 체계도 잘 발달되어 있다. 많은 국가의 기상청(예: 미국 NOAA, 일본 기상청, 호주 기상청)은 자국의 예측 모델 결과와 분석을 공개적으로 공유한다. WMO는 이를 종합하여 ENSO 상태에 대한 합의된 진단과 전망을 발표한다. 이러한 국제적 경보는 각국 정부가 농업, 수자원 관리, 재난 대비 분야에서 사전 조치를 취할 수 있는 기반을 마련해준다. 예를 들어, 국제연합 식량 농업 기구(FAO)는 엘니뇨/라니냐가 식량 안보에 미칠 잠재적 영향을 평가하고 취약 국가에 조기 경보를 제공한다.

각국은 엘니뇨와 라니냐로 인한 기상 이변과 재해 위험에 대비하기 위해 다양한 정책을 수립하고 시행한다. 일반적으로 기상청을 중심으로 한 조기 경보 체계 강화, 농업 및 수자원 관리 계획 수정, 보건 및 재난 대비 예산 편성 등이 핵심 요소를 이룬다. 특히 농업 의존도가 높은 개발도상국들은 기후 정보를 농업 계획에 통합하는 정책을 추진하며, 선진국들은 보다 정교한 계절 예측 모델을 기반으로 한 인프라 보호 및 경제 부문별 리스크 관리에 중점을 둔다.

주요 국가들의 정책적 접근법은 다음과 같이 요약할 수 있다.

이러한 정책들은 국제 기구들, 예를 들어 세계기상기구(WMO)와 유엔 재난위험경감사무국(UNDRR)의 권고와 협력을 통해 발전해 왔다. 그러나 국가별 경제적 수준과 제도적 역량 차이로 인해 대응 효과에는 격차가 존재한다. 최근에는 기후 변화로 인해 엘니뇨와 라니냐 현상의 강도와 빈도가 변화할 가능성이 제기되면서, 기존 정책을 재검토하고 장기적 적응 전략으로 통합하려는 움직임이 활발해지고 있다.

엘니뇨와 라니냐 현상으로 인한 기상 재해를 예방하고 관리하기 위해서는 조기 경보 시스템의 구축과 효과적인 위험 커뮤니케이션이 필수적이다. 기상청과 같은 국가 기관은 계절 예측 정보를 바탕으로 가뭄, 홍수, 이상 고온 또는 저온에 대한 조기 경보를 발령한다. 이 정보는 농업, 수자원 관리, 보건, 재난 관리 당국에 전달되어 사전 대비 조치를 취할 수 있는 기반을 제공한다. 예를 들어, 강한 엘니뇨가 예상될 경우 농업부문에서는 가뭄에 강한 작물 품종으로의 전환을 권고하거나 저수지의 물 관리를 강화할 수 있다.

재해 관리 측면에서는 물리적 인프라 구축과 사회경제적 취약계층 보호가 중점을 둔다. 홍수 피해를 줄이기 위해 제방과 댐을 보강하고, 도시 배수 시스템을 정비한다. 가뭄 대비를 위해서는 용수 사용 효율을 높이고 대체 수원을 개발한다. 특히, 어업과 농업에 의존하는 지역사회, 저소득층, 노약자 등은 기상 재해에 더 취약하므로, 이들에 대한 특별한 보호 대책과 사회 안전망이 마련되어야 한다.

공공 인식 제고와 역량 강화 교육도 재해 예방의 중요한 축이다. 일반 국민과 지역사회 리더에게 엘니뇨와 라니냐가 지역 기후에 미치는 영향과 이에 대비한 행동 요령을 교육한다. 학교 교육 과정에 기후 변동성과 재난 대응 내용을 포함시키고, 지역 단위의 훈련과 모의 훈련을 정기적으로 실시하여 실제 재해 발생 시 신속하게 대응할 수 있는 능력을 키운다.

역대 가장 강력하고 영향력이 컸던 엘니뇨 사례로는 1997-1998년 엘니뇨가 꼽힌다. 이 사건은 관측 역사상 가장 강력한 엘니뇨 중 하나로 기록되며, 전 지구적 기상 이변을 초래했다. 동태평양의 해수면 온도가 크게 상승하면서 전 세계에 폭우, 가뭄, 허리케인 활동 변화 등을 일으켰으며, 약 230억 달러 이상의 경제적 피해와 2만 3천 명 이상의 사망자를 낳은 것으로 추정된다[15]. 1982-1983년 엘니뇨 또한 당시로서는 전례 없는 규모로, 과학적 관심을 크게 끌며 현대적 엘니뇨 연구의 분기점이 되었다.

강력한 라니냐 사례로는 2010-2012년에 발생한 장기 라니냐 현상이 주목받는다. 이는 20세기 중반 이후 가장 오래 지속된 라니냐 중 하나로, 2010년 러시아의 폭염과 파키스탄 대홍수, 2011년 동아프리카 가뭄, 그리고 오스트레일리아의 기록적인 강우와 연관 지어졌다. 1973-1976년 라니냐도 강도와 지속 기간 면에서 뚜렷한 사례로, 전 세계 여러 지역에 심각한 기상 이상을 유발했다.

21세기에 들어서도 강력한 사례들이 관측되었다. 2015-2016년 엘니뇨는 1997-1998년 사례에 버금가는 강도를 보였으며, 전 지구 평균 기온 상승에 기여하고, 동남아시아에 심각한 가뭄을, 남아메리카에 폭우를 가져왔다. 이에 이은 2020-2023년의 '트리플 딥 라니냐'[16]는 21세기 최장 지속 라니냐 현상으로 기록되며, 미국 서부의 역사적 가뭄과 대서양 허리케인 활동 증가에 영향을 미친 것으로 분석된다.

이러한 주요 사례들은 엘니뇨와 라니냐의 강도, 지속 기간, 발생 패턴이 다양하며, 그에 따른 사회경제적 영향 역시 지역에 따라 크게 달라질 수 있음을 보여준다. 각 사례에 대한 심층 분석은 향후 유사 현상의 예측과 대응 전략 수립에 중요한 기초 자료를 제공한다.

엘니뇨와 라니냐 현상은 전 세계적으로 농업, 수산업, 에너지, 보건 및 재정 부문에 광범위한 직접적 피해와 간접적 경제적 영향을 미친다. 그 영향은 지역과 계절에 따라 극명하게 달라지며, 일부 지역에는 혜택을, 다른 지역에는 심각한 재해를 초래한다.

농업 분야에서의 영향은 가장 두드러진다. 엘니뇨가 발생하면 동남아시아와 오스트레일리아 북부, 인도 일부 지역은 심한 가뭄을 겪어 벼와 팜유 생산이 급감한다. 반면, 남미 서부, 특히 페루와 에콰도르는 폭우로 인한 홍수로 농경지가 침수되고 작물이 손실된다. 라니냐 현상은 반대의 패턴을 보이는데, 동남아시아와 오스트레일리아에는 풍부한 강수로 농업 생산이 호조를 보일 수 있지만, 남미 서부는 가뭄이 발생한다. 이러한 작물 수확량의 변동은 국제 곡물 시장의 가격 불안정을 유발하며, 식량 수입 의존도가 높은 개발도상국에 특히 큰 타격을 준다.

수산업 또한 큰 영향을 받는다. 엘니뇨 기간 동안 페루 해역의 차가운 훔볼트 해류가 약화되거나 사라지면서 안초비 등 냉수성 어종의 개체 수가 급감한다. 이는 어획량 감소와 함께 사료 산업 및 관련 가공 산업에 연쇄적인 타격을 준다. 반면, 라니냐 기간에는 이 해역의 수산 자원이 풍부해지는 경향이 있다. 에너지 부문에서는 강수 패턴 변화가 수력 발전에 직접적인 영향을 미친다. 엘니뇨로 인한 남미 북부의 강우 증가는 수력 발전량을 늘리는 반면, 동남아시아의 가뭄은 수력 발전 의존도가 높은 국가들의 전력 공급 위기를 초래할 수 있다.

보건 분야에서는 홍수로 인한 수인성 질병의 확산과 가뭄으로 인한 영양 실조 문제가 발생한다. 경제적 피해 총액은 개별 사건의 규모에 따라 천문학적인 수치에 이르는데, 예를 들어 1997-1998년의 강력한 엘니뇨는 전 세계적으로 약 350억에서 450억 달러의 경제적 손실을 초래한 것으로 추정된다[18]. 이러한 피해는 국가 재정을 압박하고, 특히 취약한 개발도상국에서 빈곤을 악화시키는 요인으로 작용한다.