도쿄의 폭염일 13배 증가의 이면에 있었던 일──기온과 해수면 온도를 겹쳐보니 '정체기'가 발견되었다

기상청의 기온 편차 데이터(1898~2025년)와 일본 근해의 해수면 온도(SST)를 겹쳐보니, 예상치 못한 사실이 밝혀졌다.

온난화는 일직선이 아니었다.

도쿄의 폭염일은 40년 사이 13배로 늘어났다.

그렇다면, 그 증가는 계속 일정한 속도로 이어져 왔을까?

기상청의 기온 편차 데이터와 일본 근해의 해수면 온도를 조사해 보니, 의외의 사실을 알게 되었다.

온난화는 일직선이 아니었다.

1980년대부터 상승하던 일본의 기온 편차와 일본 근해의 해수면 온도는, 1998~2010년에 걸쳐 한때 거의 보합세를 보였고, 그 후 2011년 이후에 다시 급가속되었다.

그런데 분석해 보니, 1998~2010년의 약 13년 동안 일본의 기온 편차와 일본 근해의 해수면 온도는 거의 변화가 없었다. 그 후 2011년 이후 다시 급상승한다.

이번에 발견된 것은 「상승→정체→재가속」이라는 3상 구조였다.

게다가 이 변화는 일본의 기온 편차뿐만 아니라, 일본 근해의 해수면 온도에서도 동시에 관측되었다.

이 기사는 전작 「도쿄의 폭염일은 40년 만에 13배. 그런데도 전국 1위는 아니었다. 왜 카가와가 1위인가?」의 「왜?」를 깊이 파고든 속편이다.

이번에 사용한 데이터는 3종류.

① 일본 연평균 기온 편차 (기상청)

18982025년 연차 데이터. 「편차」란 19912020년의 30년 평균으로부터의 차이(플러스 = 평년보다 높음, 마이너스 = 낮음)를 말한다. 절대값이 아니라 「평소보다 몇 도 높은가」로 비교하기 때문에 장기적인 변화를 보는 데 적합하다.

② 일본 근해 해수면 온도 편차 (SST: Sea Surface Temperature) (기상청)

1900~2025년. 일본 주변 13개 해역의 평균. 해면 부근 수온의 평년 차이.

SST에 주목하는 이유: 해면 온도는 대기와의 열·수증기 교환에 관여하기 때문에, 육상의 기온 변화와 연동된다고 생각된다. 이번 분석에서도 일본 근해 SST와 일본 연평균 기온 편차는 거의 동일한 변화 패턴을 보였다 (후술).

③ 폭염 일수·열대야 일수 (전작 데이터)

JMA 일일 데이터에서 집계한 전 47都道府県(도도부현)·1981~2024년.

import requests, pandas as pd
from io import StringIO
# ① 일본 연평균 기온 편차 (기상청 list/an_jpn.html)
...

통계 검정에는 **Chow 검정 (Chow test)**과 기간별 슬로프 비교를 사용했다.

Chow 검정이란?

「어떤 데이터가 특정 연도를 기점으로 경향이 변했는가」를 통계적으로 조사하는 수법 (F-검정의 일종). 예를 들어 「2010년을 기점으로 기온 상승 속도가 변했는가?」를 p-value로 판정할 수 있다.

• p < 0.05 → 유의미한 구조 변화가 있을 가능성이 높음
• n.s. (not significant) → 변화가 있다고 말할 수 없음

"그래프를 보면 변한 것 같다" ≠ "통계적으로 변했다고 말할 수 있다"의 차이를 보여주기 위해 사용하고 있다.

기온 편차를 1981년 이후로 보면, 세 시기로 나뉘어 있었다.

기간	일본 연평균 기온 편차	일본 근해 SST (해수면 온도) 편차	폭염 일수 (전국 평균)
1981~1997년	+0.51℃/10년 *	+0.35/10년 *	+2.9일/10년
1998~2010년	±0.00 (정체)	−0.26 (미감)	+2.2일/10년
2011~2024년	+1.12℃/10년 ***	+1.14/10년 ***	+8.1일/10년 *

기온 편차와 일본 근해 SST가 완전히 동일한 3상 구조를 나타내고 있다.

그림 1: 일본 연평균 기온 편차 (위)와 일본 근해 SST 편차 (아래)의 장기 추이. 기간별 트렌드 라인으로 3상 구조를 확인할 수 있다.

지표	1981~1997년 평균	1998~2010년 평균	2011~2024년 평균
기온 편차 (℃)	−0.56	+0.04	+0.43
SST 편차 (℃)	−0.47	+0.07	+0.38

1998~2010년은 기온도 SST도 거의 0 부근에서 보합세를 보였다. 2011년 이후 양쪽 모두 급상승하고 있다.

그래프에서 경계가 「보이는」 것과, 통계적으로 「말할 수 있는」 것은 별개의 문제다.

1998년과 2010년의 각 연도를 「브레이크 후보 연도」로 하여 검정하였다.

지표	Chow(1998년)	Chow(2010년)
일본 연평균 기온 편차	n.s.(p=0.784)	*(p=0.044)
...

그림 2: 일본 기온 편차·일본 근해 SST·폭염 일수 중첩 (1981~2010년을 기준으로 정규화)

솔직히 말하겠다.

「온난화되고 있다」는 사실은 대부분의 사람이 알고 있다. 하지만 「한때 멈춰 있었다」라고 하면 많은 사람이 놀란다.

실제로 19982010년의 13년 동안, 일본의 연평균 기온은 기준치(19912020년 평균)와 거의 동일한 수준을 유지했다. 당시 「온난화가 멈췄다」, 「데이터가 잘못된 것 아니냐」라는 논쟁이 있었을 정도다. 그 후 2011년 이후의 급가속을 보면, 멈춰 있었다기보다 「겉보기에는 정체되어 있었다」라고 표현하는 것이 더 가까울지도 모른다.

이 정체와 재가속의 구조를 이해하면, 「2010년대가 되고 나서 갑자기 여름이 변한 것 같다」라는 감각의 정체가 보인다.

「2010년 전후를 기점으로, 일본의 기온 편차와 일본 근해 SST의 상승 속도가 통계적으로 유의미하게 변화했다」

기온 편차(p=0.044)·SST(p=0.0008) 모두 Chow 검정에서 유의미하다. 기상청의 「2010년 무렵에 극소, 그 후 상승」이라는 기술과도 일치한다.

다만 기온 편차의 p값(0.044)은 유의 수준(0.05)을 간신히 밑도는 수준이며, 강력한 증거라고까지는 말할 수 없다. 따라서 본문에서는 「2010년 전후」라는 표현에 머물러 있다.

폭염 일수의 증가 페이스에 대해서는 2011~2024년이 빨라지고 있는 경향은 보이지만(+8.1일/10년, p<0.05), 「2010년이 정확한 브레이크 포인트(Break point)」라고는 Chow 검정으로 확정할 수 없다.

샘플 기간의 짧음(2011~2024년은 14년)과 연도별 변동의 크기가 통계적 검정력을 낮추고 있을 가능성이 있다.

기상청 자료에 실마리가 될 만한 기술이 있다.

일본 근해의 해수면 온도에는 장기적인 승온 경향뿐만 아니라,

십년 규모의 변동이 나타납니다. 전 해역 평균 수온의 십년 규모 변동은 최근 들어 2000년 무렵에 극대, 2010년 무렵에 극소가 된 후 상승하고 있습니다.

이 「십년 규모 변동」이란 수십 년 단위로 반복되는 해양과 대기의 커다란 순환 패턴의 변화를 말한다(PDO: 태평양 십년 규모 진동 등이 대표적인 예). CO₂에 의한 장기 온난화 트렌드와는 별개로, 10~20년 단위로 「순풍」과 「역풍」이 바뀌는 이미지다.

이것이 이번 3상 구조를 설명한다.

장기적인 지구 온난화 트렌드 (CO₂ 축적에 의한 것)
↕
십년 규모의 변동 (태평양의 대기·해양 순환의 변화)
...

실제로 이번 기간별 슬로프(Slope)를 보면, 20112024년의 기온 상승 속도(+1.12℃/10년)는 19811997년의 2배 이상이다. 이는 지구 온난화의 속도가 단순히 빨라졌다기보다, 십년 규모 변동이 상승 국면에 진입함에 따라 두 가지 변동이 겹쳐진 것이라고 생각하는 편이 정합적이다.

또한 세계 전체에서도 1998~2012년 무렵에 온난화 속도가 둔화된 시기가 관측되었으며, 기후 과학에서는 이를 global warming hiatus로 연구해 왔다. 이번 일본의 데이터는 이와 일치한다.

전작에서는 「카가와현이 폭염 일수 증가 1위(+23일), 열대야 증가 1위(+40.5일)」라는 결과가 나왔다. 그 이유를 「세토내해식 기후 (산으로 둘러싸여 열이 빠져나가지 못함)」라고 설명했다.

이번 SST 편차 데이터를 보면 또 다른 측면이 보인다.

세토내해·일본 해남 서부의 수온 상승이 특히 크다. 기상청 자료에는 「동중국해 북부, 황해, 일본 해남 서부를 중심으로 한 넓은 해역에서의 겨울철 해수면 온도에 큰 변동이 인정된다」라고 되어 있다. 카가와·효고·오사카·히로시마는 이러한 해역에 둘러싸인 지역이다.

세토내해·일본 해남 서부의 해수면 온도 상승
↓
야간에 바다에서 대기로 열이 방사됨
...

전작에서 「야간형」으로 분류한 오사카(열대야 30.5→53.6일), 효고(20.7→60.6일)의 급증은 이 해수면 온도 상승과 일치한다.

지형이 열을 가두고(세토내해식 기후), 바다가 열을 계속 공급한다(SST 상승)는 이중의 메커니즘이 카가와·간사이 지역에 작용하고 있다는 것이 현시점에서 가장 정합적인 설명이다.

최신 수치도 확인해 두자.

연도	일본 연평균 기온 편차	일본 근해 SST (연평균)	일본 근해 SST (하계)
2023	+1.29℃	+1.10℃	+1.31℃
...

2025년의 하계 SST 편차가 **+1.84℃**라는 숫자는 통계 시작(1891년) 이래로도 이례적인 수준이다.

「2011년 이후의 재가속」은 2020년대에 들어서 더욱 빨라지고 있다.

기상청의 기온 편차 데이터와 일본 근해 SST (Sea Surface Temperature, 해수면 온도)를 겹쳐서 알아낸 사실.

일본의 기온 편차와 일본 근해 SST는 일직선으로 변화하지 않았다. 1998~2010년에 거의 정체 상태를 보이다가, 2011년 이후에 재가속하고 있다 (지구 전체의 온난화가 멈춘 것은 아니다).

기온 편차와 SST는 동일한 3상 구조를 나타낸다 (Chow 검정: SST p=0.0008). 기상청의 「2010년 무렵에 극소치를 기록한 후 상승」이라는 기술과도 일치한다.

「2010년 전후가 경계점」이라는 점은 기온 편차와 SST에 관해서 통계적으로 지지된다. 다만 폭염 일수에 대해서는 현시점에서 Chow 검정으로 확정할 수 없다.

메커니즘으로서 유력한 것은,
지구 온난화의 장기 트렌드에 일본 근해의 10년 규모 변동(2010년 무렵 반전)이 겹쳐졌다는 구조.

「최근의 여름이 갑자기 이상해진 것 같다」는 감각은 데이터로도 뒷받침된다. 다만, 그 「갑자기」가 언제부터인지는 지표에 따라 조금씩 다르다.

데이터:

• JMA 일본 연평균 기온 편차:
  https://www.data.jma.go.jp/cpdinfo/temp/list/an_jpn.html

• JMA 일본 근해 SST:
  https://www.data.jma.go.jp/kaiyou/data/shindan/a_1/japan_warm/cfig/data/areaall_SST.txt

분석 기간: 19812025년 / 통계 기준값: 19912020년 평균

** p<0.05 ** p<0.01 *** p<0.001*