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2024-11-22 (금)

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[기후의 역습(35)] 대서양 해류 흐름, 둔화 조짐…기후변화 영향 우려

북유럽은 지구상에서의 위도를 고려할 때 상대적으로 따뜻하다. 예를 들어, 런던만 해도 벤쿠버 등 대부분의 캐나다 주요 도시들보다 북쪽에 있지만 더 따뜻하다. 그러나 이 따뜻함은 지구 온난화로 인해 금세기 말에는 사라질 수도 있다고 PHYS가 전했다. 이는 멕시코만에서 노르웨이 스발바르까지 이어지는 핵심 난류인 대서양 자오선 역전 순환류(AMOC)의 흐름이 멎을 가능성이 있기 때문이다. 현재 AMOC는 엄청난 양의 따뜻한 바닷물을 북대서양으로 운반한다. 그곳에서 식은 물은 가라앉고 흐름의 방향을 급격하게 바꾸어 그린란드의 동쪽 해안을 지나 남대서양으로 이동한다. 여기서 따뜻해진 물은 다시 북대서양을 향하고 그 과정이 반복되는 것이다. 그 과정에서 방출되는 열은 북유럽의 항구가 얼지 않도록 한다. 지구 온난화로 인해 염분이 많은 북동쪽 AMOC는 녹는 북극의 차가운 담수와 섞이고, 지구 온난화의 특징적인 강우량 증가까지 가세한다. 이 담수는 해류의 밀도와 염도를 감소시키기 때문에 북대서양에서의 냉각 및 가라앉는 현상이 감소하고, 연쇄 작용으로 남쪽으로의 흐름도 둔화된다. 지난 1995년 기후 모델 전문가들은 AMOC의 순환이 2200년까지 멈출 것이라고 예측했다. 관측은 2004년부터 가능했고, 실제로 AMOC의 일부는 느려지고 있는 것으로 나타났다. 그러나 지금까지 기후 모델은 AMOC의 많은 하천과 회돌이, 바다로의 유입물 등을 포괄해서 AMOC를 자세히 관찰하기 어려웠다. 그러나 최근 AMOC를 상세히 들여다 볼 수 있는 기후 모델이 등장했다. 기후 전문가들은 이를 사용해 과거에는 볼 수 없었던 세부 정보를 찾으면서, AMOC의 미래를 더 정확히 예측할 수 있게 됐다. 새 모델을 적용한 결과, AMOC는 어떤 지역에서는 갑자기 흐름이 끊기고 또 다른 지역에서는 예상치 못하게 증가했다. 관측 및 연구 결과는 '미국물리학회지(Physical Review Letters)'에 실렸다. 기후 변화 예측을 위해 종래 사용됐던 대규모 지구 기후 모델은 육지와 바다를 위도와 경도 1도씩, 100km x 100km 격자로 나누었다. 이는 저해상도 모델로서 더 작은 물리적 특징을 놓칠 수 있다. 그러나 새로운 모델은 고해상도로서 격자를 0.1도, 17km로 대폭 줄였다. 개발된 모델은 '커뮤니티 지구 시스템 모델(Community Earth System Model)'로 명명됐다. 로만(Lohmann) 연구팀은 이 모델을 이용, IPCC(세계기상기구)가 제시한 시나리오인 "이산화탄소가 한 세기 동안 빠르게 증가해 2100년에는 약 1250ppm 수준이 될 것"이라는 가정 아래 AMOC 분석을 진행했다. 연구 결과, 고해상도 및 저해상도 모델 모두 AMOC가 전반적으로 둔화돼 2000년에서 2100년 사이에 초당 약 800만 입방미터의 물이 감소했다. 현재 AMOC의 유량은 초당 약 1500만~2000만 입방미터의 물로 초당 약 130억 줄의 에너지를 운반한다. 그러나 더 작은 지역에서 AMOC의 일부는 갑자기 붕괴되었고 다른 부분은 시간이 지남에 따라 더욱 강화되기도 했다. 연구를 주도한 로만은 "고해상도 기후 모델에 따르면 극심한 온실가스 배출의 경우, 일부 지역에서 AMOC가 급격히 감소하는 반면 북극에서는 반대로 증가할 수 있음을 보여준다"면서 "이 예상치 못한 지역적 강화는 AMOC 활동의 전반적인 약화 추세와 상관 없이 발생한다"고 밝혔다. 물론 전체적으로 AMOC의 유량이 급속히 줄어드는 것은 변함이 없다. 고해상도 기후 모델은 또한 새로운 티핑포인트(전환점)를 보여주고 있다. 티핑포인트는 상황이 급속히 변하는 일종의 임계점이다. 얼음이 물로 변하는 것과 같이 한 상태에서 다른 상태로 갑자기 변할 시점을 말한다. 기후 시스템에도 티핑포인트가 있다. 예를 들어 그린란드 빙상의 연구에서는 지구 온난화가 섭씨 2.5도에 달할 때 빙하가 녹는 사태가 일어날 것으로 추정했다. 티핑포인트에 도달하면 전체 빙상이 녹는 것은 불가피할 수 있다. 연구팀은 이번 고해상도 기후 모델 분석에서 AMOC에도 과거에 나타나지 않았던 티핑포인트가 있다는 사실을 밝혔다. 티핑포인트가 되면 극지방 빙하가 녹다가 어느 시점이 되면 완전히 붕괴될 수 있듯이, 서서히 둔화되던 흐름이 완전히 멈출 수 있다는 것이다. 그렇게 되면 지구는 회복하기 어려운 상태로 전락하게 될 것이다.
- 포커스온
2024-08-01
대서양 순환, '기후 시스템 붕괴' 위기 임박

대서양 해류 시스템이 기후 체계와 인류에게 중대한 위협이 될 수 있는 분기점에 접근하고 있다는 연구 결과가 발표됐다. 영국의 일간지 가디언은 지난 8일 지구의 기후를 안정시키는 데 중요한 역할을 하는 해류 시스템의 기능 상실이 예상보다 빠를 수 있으며, 이에 대응하기 어려울 수 있다는 과학계의 경고를 전했다. 이 연구를 진행한 과학자들은 해당 시스템이 붕괴의 길로 접어들면 회복이 어려울 것이라는 점에 대한 연구 결과에 놀랐다고 전하면서도, 정확히 언제 그러한 상황이 발생할지는 아직 명확히 알 수 없다고 말했다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션과 역사적 데이터를 활용하여, 지구의 기후 조절에 결정적인 역할을 하는 ‘대서양 자오선 역전 순환(AMOC·Atlantic Meridional Overturning Circulation)’의 붕괴 가능성을 조기에 감지할 수 있는 지표를 개발하는 데 성공했다. AMOC은 대기 날씨의 변화와 온도 및 염분의 열염분 변화에 의해 구동되는 대서양의 표면 수준 및 심층 해류 시스템이다. 이러한 해류는 주요 해류의 흐름을 포함하는 지구 열염분 순환 의 절반을 집합적으로 구성한다. 대표적인 해수 순환으로는 북반구에서는 대서양 자오선 역전 순환(AMOC)이 있고, 남반구에 '남극 역전 순환'(Antarctic overturning circulation)이 있다. 둘 다 기후 시스템에서 매우 중요한 역할을 한다. 연구팀은 이미 AMOC이 1만 년 이상 일어나지 않았던 급격한 변화를 향해 가고 있으며, 이는 전 세계 많은 지역에 심각한 영향을 미칠 수 있다는 사실을 발견했다. 걸프 해류와 다른 강력한 해류의 일부를 포함하는 AMOC은 열대 지방에서 북극권으로 열, 탄소 및 영양분을 운반하는 해양 컨베이어 벨트로서, 열과 탄소가 식어 심해로 가라앉는 역할을 한다. 이러한 소용돌이는 지구에 에너지를 분배하고 인간이 초래한 지구 온난화의 영향을 조절하는 데 도움이 된다. 하지만, 그린란드의 빙하와 북극 빙하가 예상보다 빠르게 녹아 바다로 담수를 쏟아 붓고 남쪽에서 더 염도가 높고 따뜻한 물이 가라앉는 것을 방해하면서 시스템이 침식되고 있다. 과학자들은 적은 양이라도 담수의 유입량이 늘어나면 AMOC의 전면적인 붕괴와 이에 따른 전 세계 기후 패턴과 생태계 교란, 식량안보 문제를 불러올 수 있는 '티핑포인트(극적인 전환점)로 작용할 수 있다고 우려한다. 영국 엑서터대학의 팀 렌튼 교수는 북대서양으로의 추가 담수 유입이 심각한 우려를 불러일으키는 상황이라고 지적하며, AMOC의 부분적 붕괴만으로도 영국, 서유럽, 북미의 일부 지역, 그리고 사헬 지역(아프리카 사하라 사막 남쪽의 가장자리)에 광범위한 영향을 미칠 수 있다고 분석했다. AMOC는 지구 기후 시스템 내에서 일단 변화가 시작되면 되돌릴 수 없는 중대한 하위 시스템으로 간주되어 왔으며, 일부 연구에서는 그 붕괴가 2025년에 발생할 수 있다고 예상하기도 했다. 해양에서는 극지방의 차가운 물이 깊은 곳으로 가라앉아 저위도 지역으로 이동하는 심해 해류 순환이 발생한다. 이러한 해수 순환은 열, 탄소, 산소, 영양분의 공급뿐만 아니라 해수면 높이와 전 세계 기후 시스템의 변화에도 중요한 역할을 한다. 붕괴가 임박했다는 추측을 불러일으킨 이전 연구에 따르면 AMOC은 1950년 이후 15% 하락했으며 1000년 만에 가장 약한 상태다. 지금까지는 그 정도가 얼마나 심각할지에 대한 합의가 이루어지지 않았다. 작년에 해수면 온도 변화를 기반으로 한 한 연구에서는 티핑 포인트가 2025년에서 2095년 사이에 발생할 수 있다고 제안했다. 그러나 영국 기상청은 21세기에 AMOC의 크고 급격한 변화는 "매우 드물다"고 말했다. 학술지 '사이언스 어드밴스(Science Advances)'에 게재된 새로운 논문은 케이프타운과 부에노스아이레스 사이의 대서양 남단의 염분 수준에서 경고 신호를 찾음으로써 새로운 국면을 맞이했다. 지구 기후의 컴퓨터 모델에서 2000년 동안의 변화를 시뮬레이션한 결과, 그동안의 느린 감소가 100년 이내에 갑자기 붕괴되어 재앙적인 결과를 초래할 수 있음을 발견했다. 이 논문은 이러한 급격한 변화가 가능한지에 대한 "명확한 해답"을 제공했다고 지적했다. 논문의 주요 저자인 위트레흐트 대학 르네 반 웨스틴(Utrecht University의 René van Westen)은 "이것은 지금까지 기후 체계와 인류에게 나쁜 소식이다. AMOC 티핑은 이론적인 개념에 불과했고 티핑은 모든 추가적인 피드백과 함께 전체 기후 체계가 고려되는 즉시 사라질 것이라고 생각할 수 있다"고 우려했다. 또한 아목 붕괴의 결과 중 일부를 지도화했다. 일부 지역에서는 대서양의 해수면이 1미터 상승해 많은 해안 도시가 침수될 것이며, 아마존의 우기와 건기가 뒤바뀌면서 이미 약해진 열대우림이 한계점을 넘어설 가능성이 있다. 연구팀은 전 세계의 기온은 훨씬 더 불규칙하게 변동할 것으로 예측했다. 즉, 남반구는 더 따뜻해질 것이며, 유럽은 기온이 급격히 낮아지고 강우량이 줄어들 것이다. 현재의 온난화 추세와 비교하면 지금보다 10배나 빠른 속도로 변화가 일어나 적응이 거의 불가능할 것이라고 전망했다. 웨스틴은 "우리가 놀란 것은 티핑이 일어나는 속도였다"라며 "이는 엄청난 일이 될 것이다"라고 말했다. 그는 이러한 현상이 내년에 일어날지 아니면 다음 세기에 일어날지 아직 데이터가 충분하지 않지만, 일단 발생하면 인류의 시간 척도에서 돌이킬 수 없는 변화가 일어날 것이라고 우려했다. 웨스틴은 "우리는 그 방향으로 나아가고 있다. 그건 좀 무서운 일이다"라며 "우리는 기후 변화를 훨씬 더 심각하게 받아들여야 한다"고 강조했다. 실제로 2023년에 아마존 열대우림에 발생한 심각한 가뭄은 기후 변화의 파괴적인 효과를 분명히 드러냈다. 이러한 가뭄의 발생 빈도는 지구 온난화로 인해 30배 증가한 것으로 분석됐다. 이번 가뭄으로 인해, 지구상에서 가장 중요한 탄소 저장소 중 하나인 아마존 열대우림의 수많은 나무들이 죽어나가면서 대규모의 이산화탄소를 방출했고, 이는 지구 온도의 추가 상승을 초래할 위험이 있다.
- 산업
2024-02-13
"서남극 빙상 붕괴 피할 수 없다"

전 세계가 기후변화로 몸살을 앓고 있다. 특히 빙하가 빠른 속도로 녹아내리고 있어, 많은 과학자들이 온실가스를 감축해 빙하가 녹는 속도를 늦추려고 노력하고 있다. 그런데 남극 대륙 빙하가 녹아 바다로 밀려 내려오는 것을 막는 대형 빙붕(ice shelf)인 서남극 빙상(West Antarctic Ice Sheet)이 녹는 것을 막을 티핑포인트(큰 변화를 불러오는 변곡점)가 이미 지난 것으로 보인다는 연구 결과가 나왔다. 과학 전문매체 라이브사이언스(livescience)에 따르면, 영국 남극연구소(British Antarctic Survey, BAS) 연구원들은 온실가스 배출을 줄이려는 노력과 무관하게, 얼음이 녹아 해수면 상승에 기여하는 속도가 다음 세기에 더욱 가속화될 것이라는 사실을 밝혀냈다. 서남극 빙상의 해빙 속도는 앞으로 수십 년 동안 더욱 가속될 것으로 예상되며, 이는 기후변화의 '피할 수 없는' 결과로 간주되고 있다. 심지어 국가들이 온실가스 배출을 제한하고 지구 기온 상승을 산업화 이전 수준보다 섭씨 1.5℃(화씨 2.7F, 지난 2015년 파리 협약에서 195개국의 세계 지도자들이 채택한 목표)로 제한하더라도 서남극 빙상의 녹는 속도는 다른 지역에 비해 3배 더 빠르게 증가할 것으로 예상되며, 21세기가 20세기보다 더 심한 영향을 받을 것으로 예상된다는 것이다. 영국 남극연구소의 연구원이자 해양·얼음 모델링 전문가인 케이틀린 노턴(Kaitlin Naughten) 박사는 "우리는 서남극 빙상의 녹는 것을 통제할 수 없을 것 같다"며 "역사적인 상태를 보존하려면 수십 년 전에 이미 기후변화 대응이 시작되었어야 했다"고 말했다. 보고서에 따르면, 서남극 빙상에 갇혀 있는 물의 양은 최대 5미터의 해수면 상승을 유발할 수 있는 양이다. 현재 이 지역에서 해수면 상승에 가장 크게 기여하는 요인은 아문센해의 떠다니는 빙하에서 유래한 것으로 보이며, 서남극 지역의 기온 상승으로 인해 빙상의 녹아내림이 진행되고 있다. 노턴과 동료들은 슈퍼컴퓨터를 활용한 시뮬레이션을 통해 온실가스 배출 감소가 빙상 용해를 어느 정도까지 줄일 수 있는지 예측했다. 이들은 엘니뇨(적도 부근의 수면이 상승하는 현상)와 같은 글로벌 기후 현상 및 변동성을 고려하여, 파리 협약에 명시된 네 가지 시나리오를 분석했으나 얼음 손실 속도에는 거의 변화가 없음을 발견했다. 평균 지구 기온의 가장 낮은 상승을 예측하는 세 가지 시나리오[산업화 이전 수준보다 1.5°C, 산업화 이전 수준보다 2°C(3.6F), 산업화 이전 수준보다 2~3°C(2.6~5.4F)]는 아문센해의 녹는 속도에 거의 비슷한 영향을 미쳤다. 이는 즉, 지구 온도 상승을 최소화하는 시나리오라 할지라도 서남극 빙상의 녹는 속도를 크게 감소시키기는 어려울 것으로 보인다. 산업화 이전 수준보다 4.3°C(7.7F) 높은 극단적인 평균 지구 온도 상승을 가정한 시나리오는 하위 세 가지와 달랐지만 2045년 이후에만 얼음이 더 많이 녹을 것으로 예측됐다. '자연 기후 변화(Nature Climate Change)' 저널에 2023년 10월 23일 발표된 연구에 따르면 그 시점까지는 네 가지 시나리오 모두 비슷한 양의 빙하 용해를 보였다. 이 결과는 비록 암울하지만, 기후변화의 잠재적 결과를 예측하는 것은 우리가 이에 대비하는 데 도움이 될 수 있다. 노턴은 "이러한 상황을 미리 알아차림으로써 세계가 향후 발생할 해수면 상승에 적응할 수 있는 시간을 더 확보할 수 있다는 점이 긍정적"이라고 언급했다. 연구 결과에 따르면, 온실가스 배출을 제한하는 조치들이 서남극 빙상의 붕괴를 막는 데에는 시간상으로 충분하지 않을 수 있다. 그러나 이러한 조치들은 해수면 상승의 속도를 늦추는 데 여전히 중요한 역할을 할 수 있다. 노턴 박사는 "서남극 빙상이 녹는 것을 통제할 수 없게 된 것 같다"면서 "이 연구의 긍정적 측면은 이런 상황을 미리 인지해 전 세계가 다가올 해수면 상승에 적응할 시간을 더 많이 가질 수 있다는 것"이라고 말했다. 그는 "하지만 화석 연료에 대한 의존도를 줄이기 위한 노력을 멈추지 말아야 한다"며 "온실가스 배출을 줄이면 장기적으로 해수면 상승 속도를 늦추는 데 도움이 되고 정부와 사회가 그에 적응하기가 쉬워질 수 있다"고 덧붙였다.
- 산업
2023-11-07