왜 기후가 변할까?

지난 몇 년간 날씨변동이 매우 심함을 피부로 느낄 것이다. 이러한 현상은 급격한 기후변화의 전환 시기에 나타나는 특징이며, 전 지구 온난화에 수반되는 온도 증가와 이산화탄소의 증가에 따른 기후변동성의 증가 때문이다.

그러면 기후가 왜 변할까? 이 세상에 영원한 것은 없듯이 기후 또한 변한다. 기후는 빙권(Cryosphere; 빙하), 수권(Hydrosphere; 바다, 육지, 지하수 등), 대기권(Atmosphere), 암석권(Lithosphere), 생물권(Biosphere)의 상호 작용에 의해서 변하기도 하며, 기후가 이러한 5개의 "권"에 영향을 미치기도 한다. 즉 이러한 5개의 "권"을 하나의 악기에 비유하면 기후 변화는 이러한 5개의 악기가 연주하는 오케스트라 음악이라 생각하면 된다.

즉, 음악에는 길고 짧음이 있으며, 강약이 있다. 길고 짧음은 기후변화의 주기성에 해당되며 강약은 기후변동의 폭에 해당될 것이다. 현재까지 밝혀진 주기성은 11년, 22년, 45년, 80년, 60~90년, 100년, 1000년, 1500년, 2000년, 23,000년, 40,000년, 10만년, 50만 년 등 이 있다. 기후변동 폭은 지구 생성 이후로 대기의 온도는 약 20 ℃, 해양의 온도는 약 15 ℃ 범위 내에서 변하여 왔다. 해수면은 현재보다 최대 약 400 m 높은 적도 있었던 반면, 200 m 낮은 경우까지 다양하게 변하여 왔다.

그러면 오케스트라를 지휘하는 지휘자는 누구일까? 즉, 기후변화를 통제하는 메커니즘은 무엇인가? 첫째는 태양이다. 태양의 밝기 변화로 인해 지구에서 받는 에너지의 양 차이가 기후변화를 초래하며 주로 짧은 주기의 기후변화를 통제한다. 둘째는 육상에서 일어나는 화산활동이다. 화산 분출 시 대기 중에 화산먼지가 태양복사열을 차단하기 때문에 일어나는 기후변화인데 매우 짧은 기간(길어야 수십 년) 동안의 기후변화를 통제한다.

현재는 광범위한 화산활동이 빈번히 발생하지 않지만 과거에는 이런 현상이 많이 있었다. 세 번째는 판구조론이다. 이는 지구는 수십 개의 판으로 구성되어 있으며 중앙해령이라 부르는 바다 밑에서 꾸준히 화산활동이 일어나며 각각의 판은 위치에 따라 다르지만 매년 약 2~15㎝ 정도로 움직인다. 이러한 판의 움직임은 바다와 육지 면적을 변화시키며 해수의 순환을 변화시키기도 하며 또한 지각의 융기를 초래하여 고도가 높은 산맥을 형성한다. 그 결과 만년설이 존재하여 빙하의 면적과 두께 변화도 야기한다. 한편 판의 움직이는 속도는 지질학적인 시간 개념(긴 시간)으로 볼 때 일정하지 않았다.

특히 판의 움직임으로 인한 퇴적물의 교란 작용으로 인하여 해저 퇴적물에 함유된 메탄 수화물을 주변 해수에 방출시켜 대기 중의 메탄의 농도를 증가시키는 중요한 역할을 한다. 중앙해령에서 분출되는 이산화탄소 또한 대기 중의 농도를 증가시키는 역할을 한다. 이산화탄소와 메탄은 기후변화를 야기하는 중요한 온실기체이다. 판의 움직임으로 인한 육지와 해양면적의 변화와 빙하 면적의 변화는 알베도(반사율) 변화를 초래해 기후변화를 야기시키기도 한다.

마지막 오케스트라 지휘자는 인간이다. 즉 인간의 화석연료 사용으로 인한 대기 중의 이산화탄소 증가 때문이다. 즉, 지휘자가 누가 되느냐에 따라 앞에서 말한 5개의 권(빙권, 수권, 대기권, 암석권, 생물권), 즉 음악의 연주 시간(기후변화 주기)과 음의 강약(기후변동의 폭)이 결정된다. 즉, 5개의 악기가 모두 연주에 참여하지만 각각 악기의 역할이 다를 뿐이다. 이런 점에서 기후변화의 주기성과 변동성을 통제하는 메커니즘은 단순하지 않다. 기후변화에 관한 정부간 협의회(IPCC)의 보고에 의하면 2100년까지 최대 약 6℃의 온도 상승은 인간의 화석연료 사용에서 나온 이산화탄소 때문이라 했다.

이러한 복잡한 메커니즘 때문인지 미국에서는 기후변화에 대처하는 방안으로 '적응' 쪽으로 방향을 돌리고 있다. 이의 일환으로 기후변화에 관한 연구 기구를 직제 개편을 통해 백악관 산하에 두고, 기후변화에 의한 국민의 건강과 생명 및 국가의 재난을 방지하기 위하여 총력을 다하고 있다. 또한 미 행정부는 기후변화에 대한 피해를 최소화하기 위하여 2003년부터 홍보에 적극 투자하며 국가의 우선(priority)과제로 채택하였다. 즉, 국민이 기후변화의 심각성을 알면 개인의 생명뿐만 아니라 국가적으로 피해를 최소화할 수 있기 때문이다.

현재 오케스트라 지휘자라 생각되는 인간은 어느 악기(빙권, 수권, 대기권, 암석권, 생물권)를 향해 손짓하고 있을까? 아님 모든 악기를 향해 동시에 손짓을 하고 있는 걸까?

덧붙이는 글 | 신임철 기자는 현재 기상청에 연구관으로 근무하고 있습니다. 본 기사는 본인이 쓴 책 <기후와 환경변화>에 있는 내용을 일부 편집하였습니다.

덧붙이는 글 신임철 기자는 현재 기상청에 연구관으로 근무하고 있습니다. 본 기사는 본인이 쓴 책 <기후와 환경변화>에 있는 내용을 일부 편집하였습니다.

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