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기상학자들 "무섭다"... 머잖아 지도에서 사라질 나라들

[지구온난화와 북극②] 북극 얼음 소멸이 가져올 전 지구적 기후 변화

등록 2022.08.18 11:21수정 2022.08.18 13:36
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지구온난화가 심화하면서 북극곰의 위태로운 생존, 사라지는 북극의 얼음 등을 단골 소재로 북극이 기후위기의 지표로 자주 언급된다. 북극의 얼음이 사라지는 시점을 두고도 이런저런 혼란스러운 소식이 전해진다. 도대체 북극 얼음이 언제 다 녹는다는 것일까. 이런 궁금증에서 시작해 북극 얼음의 변화가 인간과 동물 그리고 지구에 어떤 영향을 미치는지, 되돌릴 수는 없는지 등 지구 극지방의 얼음과 지구온난화 사이의 상관관계 등을 6회에 걸쳐 시리즈로 준비했다.[기자말]
북극권은 대략 북위 66.5도를 연결한 북극선 위쪽 지역을 말한다. 하지(夏至) 때 태양이 지지 않는 백야(白夜) 현상과 동지(冬至) 때 태양이 뜨지 않는 극야(極夜) 현상이 북극권에서 목격된다. 둘레가 1만6000km에 달하는 북극권은 미국, 러시아 등 8개국 영토와 영해에 걸쳐 있는 광대한 지역이다.

북극은 전 세계 기후에 막대한 영향을 미친다. 해수면 상승으로 인한 침수, 홍수, 태풍, 가뭄, 폭염 등 이상기후의 발원지를 따라가다 보면 결국 북극 기후 생태계 변화에 당도하게 된다. 전문가들은 북극이 기후위기를 경고하는 '탄광 속 카나리아'라고 입을 모은다.
 
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기후변화 시나리오(SSP)에 따른 해수면 변화 예측 분석표. ⓒ IPCC

 
2050년까지 북극 얼음이 사라진다면 

2000년대 이후 북극의 온도는 급격하게 상승하고 있다. 미국 로스앨러모스국립연구소 연구팀이 학술지 '지구물리학연구회보'에 발표한 논문에 따르면 지난 20년 북극의 온난화 속도는 전 지구 온난화 평균의 4배를 초과한 것으로 나타났다.[1] 미국 국립해양대기청(NOAA)이 2006년 이래로 매년 발표하는 '북극 성적표(Arctic Report Card)'보다 온난화 속도를 더 빠르게 추산했다.

미국 버팔로대 제이슨 브리너 교수가 해양학회 저널 '오션그래피'에 게재한 연구에 따르면 2000년대 이후 매년 그린란드 빙상이 녹는 양은 산업화 이전에 비해 약 1000억 톤 증가했다. 21세기 빙상 손실 시뮬레이션을 돌린 결과 그린란드 남서부에서만 최소 8조8000억 톤에서 최대 35조9000억 톤의 빙상이 사라질 것으로 예측됐다.[2]
 
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1만2000년 전부터 2100년까지 그린란드 빙상 손실 비율을 예측한 시뮬레이션 분석표. ⓒ 미국 버팔로대 제이슨 브리너 교수

 
그린란드 빙상의 감소는 해수면 상승으로 이어진다. '기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)' 제1실무그룹 보고서는 해수면을 상승시키는 주요한 원인으로 빙하와 빙상 손실을 꼽았다. 그린란드 빙상이 녹으면서 해수면은 지속적으로 높아져 2100년까지 최소 0.28m에서 최대 1.01m까지 상승할 것으로 보인다.[3]

저지대 섬과 해안 도시는 수 세기 내 지도에서 사라질 운명에 처했다. 현재 세계 인구의 약 10%가 해발 10m 미만 해안 지역에 거주 중이며, 2050년에는 이 수치가 10억 명을 넘는다. IPCC가 발간한 '해양 및 빙권 특별보고서'에 따르면 해수면 상승은 이미 저지대 주변에 홍수와 해안 침식 위협을 일으키고 있다. 해수면 상승은 해안 개발 가속화와 맞물려 2100년까지 연간 홍수 피해 규모를 2~3배 증가시킬 것이라는 우울한 전망이 나온다.[4]

해수면 상승으로 침수 위험이 가장 높은 곳은 몰디브, 투발루와 같은 대양의 도서 국가들이다. 국토 평균 해발고도가 1m 안팎에 불과한 몰디브는 해수면 상승, 홍수와 같은 기후위기에 극도로 취약하다. 몰디브의 1190개 산호섬 가운데 80% 이상이 해발 1m 미만에 자리한다. 지구온난화로 해수면이 매년 0.8~1.6mm 상승한다면, 2100년까지 국토의 약 80%가 수몰될 것으로 보인다. 해수면이 1m 상승하게 되면 몰디브 섬들의 85%가 바다에 잠길 것이라는 우려도 나온다.[5]

태평양 섬나라들도 해수면 상승으로 생존을 위협받고 있다. 영국 일간지 <가디언>에 따르면 남태평양 섬나라 키리바시는 2020년 해수면 상승에 대비해 자국 내 섬들을 해수면 위로 들어 올릴 계획을 세웠다.[6] 키리바시는 해수면이 91cm 상승하면 국토 3분의 2가 바닷속으로 사라지게 된다.[7] 한때 2000km 떨어진 이웃나라 피지 섬으로 대규모 이주를 준비하기도 했다. 기후위기로 최근 확산하고 있는 '기후난민' 문제가 키리바시 사람들에게는 조금 일찍 찾아온 미래였다.

이론상 해빙이 녹는다고 해수면이 상승하진 않는다. 바다에 떠 있는 해빙은 해수면 상승에 물리적인 영향을 미치지 않기 때문이다. 그린란드와 남극대륙과 같은 육지 위의 얼음, 즉 육빙이 녹게 되면 해수면을 높일 뿐 아니라 바닷물 온도 및 염분 농도의 변화를 가져온다. 지구 에너지 평형과 물 순환 과정에 영향을 미쳐 결과적으로 기후 생태계 변화를 초래한다.[8]
 
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해수면 상승으로 인해 위험에 처한 저지대 섬 및 해안 지역 분포도. ⓒ IPCC

 
육빙 손실은 해양에 영향을 미치는 것과 함께 담수 부족을 야기한다. IPCC가 발간한 '해양 및 빙권 특별보고서'에서 과학자들은 세계 곳곳이 이미 '피크 워터(Peak Water)'에 도달한 상태라고 분석했다. '피크 워터'는 사용 가능한 물의 소비 속도가 보충 속도를 앞지르는 시점을 가리킨다. 빙하가 줄어들면 그에 따른 인간세계에 대한 담수 공급량이 감소한다. 스위스 네팔 등의 빙상과 빙하는 강우와 함께 인간세계의 중요한 담수 공급원이기 때문이다. 빙하에서 유출돼 공급하는 물이 점점 줄어들어 곧 전 세계가 피크 워터를 마주하게 될 것이란 설명이다.[9]
 
어쩌면 더 빠를 수도


해빙모델교차비교프로젝트(SIMIP) 연구진이 2021년 4월 학술지 '지구물리학연구회보'에 발표한 논문에서 IPCC가 제시한 모든 시나리오를 들여다본 결과, 대부분의 시뮬레이션에서 2050년 이전에 북극에서 9월의 해빙이 없어지는 것으로 나타났다.[10]

'북극 최후의 빙하'가 무너졌다는 분석이 나온다. 북극 얼음은 대개 여름철에 녹고 겨울철에 다시 어는데, 그린란드 북쪽 빙하는 여름철에도 잘 녹지 않는다. 가디언에 따르면 2018년 북극에서 가장 오래되고 두꺼운 그린란드 북쪽 빙하가 붕괴하기 시작했다. 1970년 관측을 시작한 이래 처음 있는 일이다. 기상학자들은 최후의 빙하가 붕괴하기 시작한 데 대해 "무섭다"고 표현했다.[11]
 
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빙하가 녹으며 따뜻해진 북극의 공기는 극지방의 찬 공기를 가두는 제트기류를 교란한다. 이때 따뜻한 공기는 북극으로 올라가고, 차가운 공기는 남쪽으로 내려온다. ⓒ 미국해양대기청(NOAA)

  
북극 얼음이 사라지면 극단적 이상기후가 일상화할 수 있다. 제트기류 때문이다. 빙하가 녹으며 따뜻해진 북극의 공기는 극지방의 찬 공기를 가두는 제트기류를 교란한다. 이때 따뜻한 공기는 북극으로 올라가고, 차가운 공기는 남쪽으로 내려온다. 겨울철 중위도권에서 기록적인 한파가 나타나는 이유다. [12]

제트기류 교란은 한반도에 극심한 이상한파를 가져온다. 제트기류는 북극의 찬 공기와 남쪽의 따뜻한 공기의 기압 차로 유지되는데, 지구 온난화로 기압 차가 줄어들면서 차가운 공기는 한반도까지 내려오게 된다. 국립기상과학원은 북극의 고온화 현상으로 인한 제트기류 변화로 인해 북극의 찬 공기가 남하해 한반도에서 강추위가 발생할 수 있다고 설명했다.[13] 극지연구소 김백민 책임연구원이 2016년 한국기상학회에 발표한 논문에 따르면 실제로 북극 해빙 면적 감소가 동아시아와 북아메리카 기후 변동성에 큰 영향을 주는 것으로 밝혀졌다. 유럽과 인접한 바렌츠해와 카라해의 겨울철 해빙 면적이 평년에 비해 작을 때, 한반도에는 한파와 폭설이 자주 관측됐다.[14]

약해진 제트기류로 인해 뜨거운 공기가 유입된 일부 지역에는 폭염이 발생한다. 미국 컬럼비아대 지구연구소 카이 콘허버 교수가 2019년 국제 온라인 출판지 '아이오피 사이언스'에 게재한 논문에 따르면 북극 제트기류 변화로 서유럽, 북아메리카, 카스피해 등에서 극단적인 열파와 강우가 발생하는 것으로 나타났다.[15] 이처럼 제트기류 변동의 후과는 정확한 예측이 어렵다.

북극 얼음 소멸은 기후재앙 초래

북극 해빙의 감소가 해양 순환 시스템을 약화한다는 연구 결과가 있다. 북극의 얼음이 녹으면 멕시코 만의 따뜻한 물을 북대서양으로 전달하는 해류 순환 체계인 '대서양 자오선 역전순환(AMOC, Atlantic meridional overturning circulation)'이 교란된다. 독일 포츠담 기후영향연구소(PIK) 연구팀이 2018년 네이처에 게재한 논문에 따르면 20세기 중반 이후 AMOC가 약 15% 느려진 것으로 관측됐다. [16]

초당 유량이 7400만~9300만 톤에 이르는 세계 최대 해류인 멕시코 만류와 멕시코 만류의 연장된 갈래인 북대서양 해류가 대서양 적도 인근의 따뜻한 바닷물을 북쪽으로 끌고가는 현상은 AMOC때문인데, 이것은 염분이 바닷물을 순환하도록 만드는 '열염순환'과 대기 작용에 의해 나타난다. 열대에서 수증기를 증발시켜 염도가 높아진 상태로 북쪽으로 올라간 해류는 고위도로 올라갈수록 낮아지는 기온 때문에 해수면과 대기의 온도차가 커져서 더 많이 증발하게 된다. 이 과정에서 물 분자만 증발하므로 표층 해수의 염분 농도가 상승한다. 더불어 북위 60도 이상의 대서양에서 해빙이 생성되는 것도 염분 농도를 높이는 다른 원인이 된다.

표층 해수가 이처럼 염도가 높아져 무거워지고 차가운 대기 탓에 냉각되어 가라앉는다. 그린란드 해역에서 밀도가 높은 바닷물이 초당 2000만 톤의 속도로 해저 4000m로 가라앉는 이 침강류는 심해에서 다시 이동한다. 이러한 구조의 AMOC는 대서양뿐 아니라 북반구의 대기-해양 열 운반에서 25%를 차지하므로 지구 기후 시스템의 중요한 요소이다.

네덜란드 흐로닝언 대학과 위트레흐트 대학 연구팀의 2019년 시뮬레이션에도 AMOC가 20세기 중반 이후 약 15% 느려졌다. 연구팀은 열염순환의 대표적 현상인 북대서양 해류가 완전히 소멸하지는 않을 것이라면서도 향후 100년 이내에 일시적으로 중단될 가능성이 있다고 전망했다.

AMOC 속도가 느려진 이유로는 기후 변화로 인해 그린란드 빙하가 녹으면서 바다로 유입되는 담수가 증가했고, 대서양 상공의 강우량이 함께 증가했기 때문이란 분석이 해양학자 사이에서 제기되고 있다. 정확한 인과관계는 연구 중이지만 대서양 해류가 담수 유입에 민감하다는 사실에는 이견이 없다. 실제로 1만3000년 전에 현재 우려하는 기제로 소빙하기가 발생했다. 해빙이 바닷가 쪽 출구를 가로막은 북미 지역 북동쪽의 커다란 담수호가 기온 상승으로 입구를 막은 빙하가 녹으면서 육상에 있던 막대한 민물이 북대서양으로 한꺼번에 쏟아져 들어갔다. 바닷물의 밀도가 갑자기 낮아지면서 해수 흐름이 막히고 빙하기가 왔고, 이 소빙하기는 1000년 동안 지속됐다. 영화 <투모로우>에서 다룬 내용이다.
 
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지구의 해류를 간략하게 표시한 그림. 붉은 색이 난류, 파란색이 한류이다. ⓒ 위키피디아


지구온난화에 따른 북대서양의 해류 속도의 저하는 전 세계 기후와 기상에 위협 요소이다. 북대서양의 해류 흐름이 표층과 심층의 갈래로 인도양과 태평양에까지 이르기 때문이다. 대서양에서 세계 모든 바다로 이동하는 거대한 열염순환 해류를 대양 대순환 해류(大洋大循環海流, Oceanic Conveyor Belt)라고 부른다.

해류의 대양 대순환에 따라 멕시코 만류가 북극으로 올라와 유럽과 북극이 너무 춥지 않고, 태평양으로 들어간 차가운 해류는 적도 부근의 기온이 너무 뜨겁지 않도록 조절하는 역할을 한다. 최근에는 지구온난화로 인해 극지방의 빙하가 민물로 바다에 유입돼 북극해 바닷물의 밀도가 계속 낮아지고 침강류가 줄어들게 되어 해류가 계속 약화하는 추세다.[1] 기후학자 및 해양학자들은 대양 대순환 해류의 약화가 지구 기후에 엄청난 악영향을 미칠 것으로 우려한다. AMOC 붕괴가 대서양을 넘어 전 지구적 규모의 기후재앙을 가져올 수 있음을 시사한다. [17]

실제로 유럽은 폭풍우에 시달리고, 아프리카 사헬 지역은 가뭄으로 시름이 깊어지고 있다.[18] 또한 아마존이 빠르게 메마르고, 강우를 동반하는 계절풍인 동아시아 몬순이 교란되고, 남극의 얼음 손실마저 가속화할 수 있다. [19]

영구동토층이라는 시한폭탄

북극 빙하와 함께 툰드라가 녹으며 기후위기는 가속화되고 있다. 툰드라는 북극해 연안의 영구 동토층 일대를 가리킨다. 미국 노던 애리조나 대학 연구진이 2020년 네이처 커뮤니케이션즈에 발표한 논문에서 위성사진에 바탕해 툰드라 지역을 분석한 결과, 1985년부터 2016년까지 툰드라 지역의 약 38%가 갈색에서 녹색으로 변화한 것으로 나타났다.[20] 툰드라가 녹으면 동토층 안에 갇혀 있던 이산화탄소와 메탄 등 온실가스가 배출된다. 온난화를 가속화하는 것이다.
 
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툰드라가 녹으면 영구 동토층 안에 갇혀 있던 이산화탄소와 메탄 등 온실가스가 배출된다. ⓒ 미국해양대기청(NOAA)

 
이러한 기후위기에 대응하고자 세계 195개국은 앞선 2015년 유엔기후변화협약(UNFCCC) 당사국 총회에서 파리기후협정을 체결하여 지구 표면의 평균 온도의 상승 폭을 산업화 이전 대비 2℃ 미만으로 유지하고, 가급적 1.5℃로 제한하자고 합의했다. '지구온난화 1.5℃ 특별보고서'는 1.5℃를 목표로 공식화했다.

지구온난화로 현재보다 기온 상승 속도가 빨라지게 되면 북극 해빙 최악의 시나리오 역시 불가피하다. 환경운동가 마크 라이너스는 책 <6도의 멸종>에서 지구 기온이 5℃ 상승하게 되면 북극과 남극의 빙하가 모두 사라지고, 해수면 상승으로 해안 도시들이 모두 가라앉고, 대륙 깊숙한 곳마저 모조리 침수될 것이라고 설명한다. 간신히 살아남은 사람들 사이에서는 식량과 물을 확보하려는 '만인에 대한 만인의 투쟁'이 벌어진다.[21]

북극 얼음이 사라지는 시기가 2050년보다 당겨질 수 있다는 예측마저 나온다. 영국 남극자연환경연구소(BAS)는 2020년 '네이처 기후변화'에 게재한 논문에서 13만~11만6000년 전 마지막 간빙기(LIG)를 추적한 결과 2035년 여름에 북극 해빙이 소멸할 수 있다고 전망했다.[22] 소멸 시기를 2050년으로 잡은 기존의 시나리오들보다 15년이나 빠른 셈이다.

[관련기사] 
[지구온난화와 북극①] 
 2050년 전에 '얼음 없는 북극' 현실화... 점점 빨라진다(http://omn.kr/208pe)

글: 안치용 ESG코리아 철학대표, 복건우·이주현 바람저널리스트, 이윤진 ESG연구소 연구위원
덧붙이는 글 출처

[1] Petr Chylek et al. (2022). Annual Mean Arctic Amplification 1970–2020: Observed and Simulated by CMIP6 Climate Models. Geophysical Research Letters Volume 49, Issue 13.

[2] Briner, J. (2022). Greenland ice loss rate: How this century compares to the Holocene. Oceanography.

[3] IPCC. 2021: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V. P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. In Press

[4] IPCC. (2022). The Ocean and Cryosphere in a Changing Climate: Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press. doi:10.1017/9781009157964

[5] Owen Mulhern. (2020). "Sea Level Rise Projection Map". earth.org. https://earth.org/data_visualization/sea-level-rise-by-2100-maldives

[6] Chrisopher Pala. (2020). 'Kiribati's president's plans to raise islands in fight against sea-level rise'. The Guardian. https://www.theguardian.com/world/2020/aug/10/kiribatis-presidents-plans-to-raise-islands-in-fight-against-sea-level-rise

[7] 이후림. (2022). '해수면 상승으로 사라질 위기에 처한 국가와 도시는?'. 뉴스펭귄. https://www.newspenguin.com/news/articleView.html?idxno=11066

[8] 안영인. (2014). '[취재파일] 온난화, 남극 해빙(Sea Ice)이 늘어난다'. SBS뉴스. https://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1002510756

[9] IPCC. (2022). The Ocean and Cryosphere in a Changing Climate: Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press. doi:10.1017/9781009157964

[10] SIMIP Community. (2020). Supporting Information for "Arctic Sea Ice in CMIP6". Geophysical Research Letters Volume 47, Issue 10.

[11] Jonathan Watts. (2018). "Arctic's strongest sea ice breaks up for first time on record". The Guardian. https://www.theguardian.com/world/2018/aug/21/arctics-strongest-sea-ice-breaks-up-for-first-time-on-record

[12] 조천호. (2019). "북극에서 일어나는 일은 북극에만 머무르지 않는다". 한겨레. https://www.hani.co.kr/arti/society/environment/877065.html

[13] 국립기상과학원 홈페이지. http://www.nims.go.kr/?sub_num=850

[14] 김백민 외. (2016). 북극 해빙면적 감소와 동아시아 폭염 발생 관련성에 관하여. 한국기상학회 학술대회 논문집.

[15] Kai Kornhuber et al. (2019). Extreme weather events in early summer 2018 connected by a recurrent hemispheric wave-7 pattern. Environmental Research Letters, Volume 14, Number 5.

[16] 오철우. (2021). "'북극 얼음 걱정' 해수면이 다가 아니다". 한겨레. https://www.hani.co.kr/arti/opinion/column/1007145.html

[17] Bryam Orihuela-Pinto. (2022). Interbasin and interhemispheric impacts of a collapsed Atlantic Overturning Circulation. Nature Climate Change volume 12.

[18] L. Caesar et al. (2018). Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation. Nature volume 556.

[19] 심재율. (2019). '지구 온난화 비상 사태 선포해야 할까'. 사이언스타임즈. https://www.sciencetimes.co.kr/news/%EC%A7%80%EA%B5%AC-%EC%98%A8%EB%82%9C%ED%99%94-%EB%B9%84%EC%83%81-%EC%82%AC%ED%83%9C-%EC%84%A0%ED%8F%AC%ED%95%B4%EC%95%BC-%ED%95%A0%EA%B9%8C/

[20] Logan T. Berner et al. (2020). Summer warming explains widespread but not uniform greening in the Arctic tundra biome. Nature Communications volume 11.

[21] 마크 라이너스. (2014). 6도의 멸종. 세종서적.

[22] Maria-Vittoria Guarino et al. (2020). Sea-ice-free Arctic during the Last Interglacial supports fast future loss. Nature Climate Change volume 10.
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영화와 춤 등 예술을 평론하고, 다음 세상을 사유한다. 활자에도 익숙해 틈나는 대로 책을 읽고 이런저런 글을 쓴다. 다양한 연령대 사람들과 문학과 인문학 고전을 함께 읽고 대화한다. 사회적으로는 지속가능성과 사회책임 의제화에 힘을 보태고 있다. ESG연구소장.

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