Spatiotemporal analyses of Extreme Precipitation and Flooding in Tennessee

물은 생명의 끊임없는 동반자이지만, 너무 강한 힘을 실어 오거나 잘못된 장소에 도달할 때, 그것은 지형을 재편하고 공동체를 황폐화할 수 있는 파괴적인 힘이 됩니다. 미국에서는 두 가지 뚜렷한 유형의 수해가 헤드라인을 장식합니다. 하나는 강과 하천이 범람하여 건조한 땅이 서서히 침수되는 홍수이고, 다른 하나는 폭우 발생 후 몇 분 이내에 형성될 수 있는 갑작스럽고 격렬한 돌발 홍수입니다. 과학자들이 극단적인 기상 현상이 점점 더 빈번해지고 있다는 사실을 오래전부터 알고 있었지만, 이러한 위험이 정확히 어디에서 어떻게 변하고 있는지 이해하려면 특정 관점을 통해 과거를 살펴봐야 합니다. 연구자들은 단순히 폭풍이 얼마나 발생하는지가 아니라, 그것들이 어디에서 발생하는지, 얼마나 자주 같은 장소를 타격하는지, 그리고 그로 인한 피해가 시간이 흐름에 따라 악화되고 있는지 여부를 조사해야 합니다. 이러한 종류의 조사는 물과 날씨의 규칙이 변화하고 있을지도 모르는 미래를 대비해 공동체가 준비하는 데 도움을 줍니다.

이스트 테네시 주립대학교(East Tennessee State University)의 연구팀은 최근 이러한 종류의 심층적이고 시간 중심적인 조사를 테네시주에 적용했습니다. 그들은 32년간의 날씨 역사가 주(county)별로 어떻게 전개되었는지 관찰할 수 있는 디지털 모델을 구축하여, 테네시 전역에서 폭우, 강 범람, 그리고 돌발 홍수가 어떻게 행동해 왔는지 확인했습니다. 그들의 목표는 단순한 폭풍 횟수를 넘어 위험의 진화하는 패턴을 지도화하는 것이었습니다. 그들은 일부 지역에서는 홍수 발생 횟수가 증가하고 다른 지역에서는 감소했지만, 피해의 이야기는 다르며 더욱 긴박한 이야기를 들려준다는 것을 발견했습니다. 테네시 중부 지역에서는 폭우의 빈도가 상승하고 있으며, 홍수 발생 횟수가 반드시 증가하지 않은 곳에서도 홍수 재난으로 인한 경제적 손실이 급격히 늘어나고 있습니다.

이러한 변화를 이해하기 위해 연구진은 테네시주를 하나의 살아있는 타임라인으로 다루었습니다. 그들은 1991년부터 2022년 사이에 기록된 모든 폭우 사건, 모든 강 범람, 그리고 모든 돌발 홍수의 기록을 수집했습니다. 강우의 경우, 1년에 한 번, 2년에 한 번, 그리고 5년에 한 번 발생할 것으로 예상되는 수준의 강한 폭풍들을 살펴보았습니다. 홍수의 경우, 발생 빈도와 재산 피해액을 모두 추적했습니다. 그런 다음 이 방대한 양의 데이터를 컴퓨터 시스템에 입력하여 정보를 3차원 격자로 구성했습니다. 이 격자에서 가로 층은 테네시주의 95개 카운티의 지형을 나타냈고, 세로축은 1990년대 초부터 현재까지 이어지는 시간을 나타냈습니다. 이를 통해 연구진은 사건이 어디에서 발생했는지뿐만 아니라, 그러한 패턴이 수십 년 동안 어떻게 이동하고 심화되었는지 볼 수 있었습니다.

결과는 변화의 과정에 있는 주를 보여주었습니다. 테네시 전역에서 폭우가 증가하는 카운티의 수는 감소하는 카운티의 수보다 훨씬 많았습니다. 이러한 추세는 특히 중부 지역에서 강하게 나타나는데, 이곳의 카운티들은 집중 호우의 지속적인 핫스팟이 되었습니다. 이러한 중부 카운티 중 일부에서는 최근 몇 년 동안 폭우 발생 횟수가 연구 초기 기간에 비해 두 배 또는 세 배로 증가했습니다. 연구진은 내슈빌 분지(Nashville Basin)와 커버리지드 플래토(Cumberland Plateau)의 가장자리와 같은 특정 지역을 식별해 냈으며, 이곳에서 폭우는 지역 기후의 정기적이고 심화되는 특징이 되고 있습니다.

연구진이 돌발 홍수에 주목했을 때, 상황은 더 복합적이었습니다. 테네시 서부 지역, 특히 셸비(Shelby)와 티턴(Tipton) 카운티에서는 돌발 홍수 발생 횟수가 명확히 증가하고 있습니다. 그러나 주의 다른 많은 지역에서는 돌발 홍수 횟수가 실제로 감소하거나 그대로 유지되었습니다. 이는 일부 지역에서는 위험이 사라지고 있음을 시사할 수도 있지만, 재산 피해에 대한 데이터는 다른 이야기를 들려줍니다. 중부와 동부 지역에서는 돌발 홍수로 인한 금전적 손실이 꾸준히 증가하고 있습니다. 이는 일부 지역에서 돌발 홍수가 적게 발생할 수는 있지만, 발생하는 홍수는 더 심각한 피해를 입힌다는 것을 의미합니다. 이는 마치 폭풍이 덜 자주 발생하지만, 도착했을 때는 더 강력한 한 방을 날리는 것과 같습니다.

연구진은 또한 돌발 홍수보다 더 천천히 차오르는 경향이 있는 전통적인 강 범람에 대해서도 살펴보았습니다. 여기서의 추세는 중부와 동부 지역에서 명확하게 상향 곡선을 그립니다. 테네시 중부의 카운티들은 더 빈번한 강 범람을 경험하고 있으며, 동부에서는 이러한 사건의 경제적 비용이 상승하고 있습니다. 흥여롭게도, 연구는 홍수 발생 횟수와 손실 금액이 항상 같은 방향으로 움직이지 않는다는 것을 발견했습니다. 일부 카운티에서는 홍수 횟수가 줄어들고 있음에도 불구하고 피해액은 늘어나고 있습니다. 이는 발생하는 홍수가 더 격렬해졌거나, 혹은 물이 땅으로 스며드는 것을 방해하는 건물이나 도로가 많아지는 등의 지형적 변화로 인해 해당 공동체가 더 취약해졌음을 시사합니다.

가장 눈에 띄는 발견 중 하나는 주의 지형과 역사를 살펴보는 과정에서 나왔습니다. 연구진은 중부의 한 카운티에서 발생한 기록적인 폭우 사건을 언급했는데, 이 사건은 단 하루 만에 20인치 이상의 비를 쏟아부어 22명을 사망하게 하고 1억 달러 이상의 피해를 입혔습니다. 지난 수십 년간 보았던 그 어떤 것보다 훨씬 더 강력했던 이 단일 사건은 해당 지역의 장기적인 추세를 변화시키는 데 일조했습니다. 또한 연구는 주의 형태와 경계가 이러한 패턴을 숨길 수 있다는 점을 강조했습니다. 연구진이 주 전체를 분석했을 때, 중앙 지역의 엄청난 사건 규모에 의해 일부 위험 지역이 가려지기도 했습니다. 하지만 동부, 중부, 서부 지역을 각각 분리하여 분석했을 때, 특히 동부에서 이전에 숨겨져 있던 위험들이 드러나며 새로운 핫스팟들이 나타났습니다.

연구는 이러한 변화를 지도화하는 데 사용된 도구들이 수해로부터 공동체를 보호하려는 모든 이들에게 가치 있는 것임을 결론짓습니다. 위험이 시간과 공간을 통해 어떻게 이동하는지 시각화함으로써, 계획가들은 어떤 지역이 더 위험해지고 있는지, 그리고 왜 그런지를 파악할 수 있습니다. 연구는 위협이 균일하지 않다는 것을 보여줍니다. 위협은 주의 특정 구역에 집중되어 있으며, 중부 지역이 폭우와 홍수 피해 모두에서 가장 큰 증가를 겪고 있습니다. 이 결과는 미래를 대비하기 위해서는 단순히 폭풍의 횟수를 세는 것 이상의 것이 필요하다는 점을 시사합니다. 즉, 폭풍의 강도와 지형의 취약성이 어떻게 함께 변화하고 있는지를 이해해야 한다는 것입니다. 기후가 계속 변화함에 따라, 과거에 대한 이러한 상세한 지도는 더 안전한 미래를 건설하기 위한 중요한 길잡이가 되어줄 것입니다.