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2°C 올라가면, 북극은 어떻게 변할까

  • 작성자관리자
  • 작성일2019-12-09 10:28:00
  • 조회417

요약
지난 10년, 북극은 0.75°C 더 따뜻해졌고 지구 평균기온을 크게 웃돌았습니다. 반면 남극의 기온은 비교적 안정적으로 유지됐는데요. 지구가 2°C 더 따뜻해질 때 북극과 남극의 연평균 기온은 각각 4°C와 2°C씩 상승할 것이며, 겨울철 온난화는 각각 7°C와 와 3°C 까지 진행될 수 있다고 합니다. 이로 인해 지속적인 육빙과 해빙의 손실, 야생동물과 토착민의 전통적인 생활방식이 위협, 메탄 배출의 증가, 저위도에서 극한 기후 등이 포함됩니다. 낮은 생물 다양성으로 인해 남극의 생태계는 상태 변화나 종의 침입에 취약해질 수 있습니다. 북극과 남극 지역의 빙하 손실은 지구 해수면 상승에 실질적으로 영향을 줄 겁니다. 이에 대처하지 않는다면 북쪽 고위도 지방의 온난화는 향후 20~40년 내로 가속화될 수 있습니다. 

 2°C 올라가면, 북극은 어떻게 변할까. 출처:University of Washington/Daniel J. Cox/Arctic Documentary Project

서론
2019년은 가장 따뜻한 해로 기록됐는데요. 지구는 19세기 후반 이후 지난 137년 동안 평균기온이 0.8°C 상승했습니다. 반면에 북극은 같은 기간동안 2°C~3°C정도 더 따뜻해졌습니다. 그리고 북극은 지난 10년간 0.75°C 더 온난해졌습니다. 반면 남극은 지난 20년 동안 뚜렷한 상승 추세가 나타나지 않았습니다. 하지만 북극보다 연평균 기온 이상 현상에서 더 뚜렷한 변화를 보였습니다. 이번 연구의 주요 저자인 캘리포니아대학교(University of California)의 기후변화 생태학을 연구하는 Eric Post 교수는 "지난 10년간 많은 변화들이 너무 극적이어서 앞으로 10년 동안의 온난화가 무엇을 가져올지 궁금하다”며 “만약 우리가 북극의 새로운 국면에 들어와 있는 게 아니라면 우리는 확실히 임계값 근처에 도달해있다"고 전했습니다. 

기후변화 시나리오 RCP(Representative Concentration Pathway)는 가상의 시나리오로, 온실가스 농도값을 설정한 후 기후변화 시나리오를 산출해 그 결과의 대책으로 사회경제분야별 온실가스를 배출 저감 정책 결정을 위해 사용합니다. RCP2.6은 인간 활동에 의한 영향을 지구 스스로가 회복 가능한 경우를 말하는데요. RCP 4.5는 온실가스 저감 정책이 상당히 진행된 경우, RCP 6.0은 온실가스 저감 정책이 어느정도 실현되는 경우를 뜻합니다. RCP 8.5는 현재 추세대로 온실가스가 배출되는 경우를 나타냅니다.
기후변화를 완화하기 위한 노력 없이 현재 추세대로 온실가스를 배출해 21세기 말 이산화탄소 농도가 940ppm에 도달한다면(RCP 8.5) 2070~2099년에는 전 지구 평균기온이 4.8℃ 상승되고 강수량은 6% 증가될 것으로 전망됩니다. 그러나 어느 정도 저감 노력이 실현된다면(RCP 4.5), 2.8℃ 기온 상승과 4.5% 강수량 증가가 전망되며 저감 노력에 따라 전 지구 기온 상승률은 더 낮아질 수 있습니다. 
CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)는 가장 최근 개발된 일반순환 모델입니다. 이 시나리오에 따르면 북극은 탄소 저감이 적절히 이뤄진다고 하더라도 다른 저위도에서 보다 더 빠르게 온난화가 지속될 겁니다. 기존의 수행됐던 시나리오에 따르면 북극은 약 25~50년 전엔 1987~2005년 기준 연평균 2°C의 온난화가 진행됐습니다. 하지만 이와는 대조적으로 남극은 지구 전체의 평균 온난화 정도와 비교했을 때 호주의 늦가을과 겨울에만 살짝만 더 웃돌 것으로 예상됩니다. 하지만 1981년~2005년 연평균 2°C의 지구온난화에 도달했을 때 어떤 RCP 시나리오와 상관없이 북극은 연평균 4°C와 7°C의 겨울철 온난화가 예상됩니다. 
이번 연구는 극지방을 관찰해 예상되는 변화에 초점을 맞춰 지난 10년간 온난화로 인한 환경, 생태학적 영향들에 대해 검토했습니다. 또한 극지방에서 지속적으로 예상되는 미래 온난화의 규모와 속도가 얼마나 위급한지 인지합니다. 이번 연구의 목적은 극지방의 2°C의 온난화가가 초래할 잠재적 결과에 대해 진단해 이에 대처할 수 있는 정책적인 고려사항을 촉구하려는 데 있습니다. 
 
연구방법
이번 연구는 생명, 지구, 사회, 정치학 등 다양한 분야를 전공하는 15명의 저자로 구성된 국제연구팀이 수행했습니다. 연구팀은 흔히 논의되고 있는 지구에서 중요한 시점인 2°C의 온난화가 점점 현실로 다가오고 있는 가운데, 2°C의 지구 온난화가 극지방에 미칠 결과에 대해서 조사했습니다. 북극과 남극의 온난화가 야생동물에 미치는 영향, 원주민의 전통적인 생활방식, 툰드라 초목, 메탄 방출, 해빙과 육빙의 손실 등을 기록했습니다. 
북극 온난화의 잠재적 결과 중 하나는 얼지 않는 여름철 북극 해양입니다. 이는 북쪽의 고위도를 넘어 환경적으로 대규모로 영향을 받게 될 겁니다. 지난 40년 동안 위성관측을 통해 북극의 빙하 두께를 관측했습니다. 그 결과 해빙된 정도가 상당했습니다. 영구히 지속되던 빙하의 비율은 줄었고 두께도 감소했습니다. 최근 선박 보고서, 항공 측량 등을 이용해 1850년까지 해빙을 재구성한 결과, 현재 해빙의 손실은 전례가 없던 것으로 드러났습니다. 반면 남극 해빙은 1978년과 2015년 사이 약간 증가했지만 2017년과 2018년에는 최소 기록에 가깝게 관측됐습니다.     
연구진은 북극 해빙 손실이 인접한 육상 시스템에 미치는 영향 뿐 아니라 해빙에 의존하는 해양 생물체에 미치는 영향에 대해서 지난 10년 간 조사했습니다. 워싱턴대학교(University of Washington) 극지과학센터 연구원이자 수산대학(Aquatic and Fishery Sciences) 부교수인 Kristin Laidre는 북극 해양 포유류 전문가팀에서 연구했으며 종과 개체군과 관련해 관찰된 심각한 변화들에 대해 연구했습니다. 그리고 이를 다른 공동저자들이 분류한 물리적, 생물학적 요소와 연결시켰습니다. 
 
연구 결과
이 연구에서는 2°C의 지구 온난화가 진행됐을 경우 북극과 남극은 각각 4°C와 2°C씩 연평균 기온이 상승할 것이며 겨울철엔 온난화가 각각 7°C와 3°C까지 진행될 수 있다고 합니다. 북극의 해빙 손실은 늦여름 가장 심하고 겨울에 가장 적었습니다. 그러나 가장 큰 감소율은 여전히 9월 중에 나타났습니다. 1979년~2018년까지 연평균 약 83,000km2의 감소를 보였습니다. 

북극의 그린란드에 사는 사향소(Muskox)들. 출처:University of Washington/Eric Post/UC Davis
북극 해빙의 감소는 해빙에 의존해 살아가는 많은 생명체에게 영향을 미칩니다. 북극의 해양 먹이사슬의 최하층에 있는 1차 생산자인 조류가 대량 증식하면 이후 먹이 사슬 내의 동물성플랑크톤이나 척추동물 등에게 연쇄적으로 영향을 끼치게 됩니다. 그 결과 해빙의 손실은 해양 포유류의 이동, 먹이, 생활양식 변화로 이어질 수 있습니다. 이는 결국 해양 포유류에 의존하는 토착민들의 영양, 문화, 경제적 부분에도 영향을 줍니다. 또한 북극곰의 최적 서식지의 손실은 해빙에서 먹이를 찾지 못하고 육지에서 더 많은 시간을 보내는 것과 관련 있으며 이는 북극곰에게 인구학적으로나 심리학적으로 영향을 미치고 있습니다.

계속되는 북극 온난화로 인한 환경적 영향은 북반구의 고위도에만 국한되지 않을 겁니다. 지난 10년 간 유럽에서는 유난히 더운 여름의 발생이 증가했습니다. 2010년 열사병과 관련된 질환으로 무려 5만 5천여명이 사망한 러시아의 폭염은 가장 극심한 폭염으로 기록되기도 했습니다. 북극의 온난화가 확대되면서 북반구 중위도에도 영향을 미치고 있습니다. 이례적인 가뭄과 홍수 등이 이어지고 있는데요.

2011년~2017년까지 캘리포니아의 가뭄은 최근 북극의 조건 변화와 관련 있습니다. 북극 해빙이 계속 감소하며 북극해의 표면 온도가 증가하며 캘리포니아 북쪽에 겨울 폭풍을 유도하는 방식으로 북반구의 제트기류에 영향을 미쳤습니다. 그 결과 강수량이 감소해 가뭄의 악화로 이어졌습니다. 또한 겨울철 북극의 온난화가 확대되면서 제트 흐름을 방해하고 극소용돌이(polar vortex)를 약화시킨 결과 대륙풍의 차가운 공기의 발생 빈도를 증가시킬 겁니다. 북반구의 겨울이 더 추워질 수 있다는 말이죠. 
북극과 남극 지역의 빙하 손실은 지구 해수면 상승에 실질적으로 기여할 겁니다. 특정 임계값을 초과할 경우 최대 3m까지 상승될 수 있다고 합니다. 서남극 스웨이츠 빙하(Thwaites Glacier)는 눈에 띄게 빠른 빙하 손실을 겪었는데 최근 수행된 '정적 기후(constant climate)’와 ‘온난화 기후(warming climate)'에서의 모델 시나리오에 따르면 스웨이츠 빙하는 각각 80%와 100% 붕괴됐습니다. 스웨이츠 빙하의 손실은 전 지구적으로 3m 이상의 해수면 상승에 기여할 수 있다고 합니다. 

이밖에도 북극 전역에서는 최근 식물의 생물 계절학적인 변화가 발견됐는데요. 더 긴 생장기와 짧은 개화기를 겪었습니다. 최근 메타 분석(meta-analyses)에 따르면 북극 전역의 따뜻한 지역보다 추운 곳에서 출엽(leaf emergence)과 꽃 계절학(flowering phenology)은 온난화에 더 민감하게 반응했습니다.
탄소 배출도 증가할 것으로 예측됐는데요. 본래 북극의 습지에서는 낮은 온도로 인해 유기 탄소의 분해가 느려 전 지구 토양유기탄소의 약 50%를 저장하고 있습니다. 그런데 탄소배출시나리오에 따르면 2080년까지 전지구적으로 2°C 지구온난화가 진행될 경우 북극지역의 육상의 메탄 방출은 증가하게 될 가능성을 시사합니다. 

논의
Eric Post 교수는 "시나리오에 따르면 지구 전체가 약 40년 내에 이 시점에 도달할 것"이라며 "하지만 북극은 이미 일년 중 몇 달 간은 이미 그 시점에 도달했고, 나머지 지구 전역도 25년 안에 연평균 기온이 2°C상승할 수 있다"고 전했습니다.
워싱턴대학교(University of Washington) 극지과학센터 연구원이자 수산대학(Aquatic and Fishery Sciences) 부교수인 Kristin Laidre는 "북극에서 발생하고 있는 일은 심각하며 전례없던 일이"이라며 "해양 포유류들이 의존하고 있는 해빙 플랫폼이 빠르게 사라지고 있다"고 전했습니다. 덧붙여 "이는 생태계, 종간 상호작용, 영양, 문화, 경제적 목적으로 이 동물들에 의존하는 토착민들에게 연쇄적으로 영향을 미친다"고 덧붙였습니다.
이번 연구에 참여한 펜실베니아주립대학교(Pennsylvania State University) 대기과학과 교수인 Michael Mann은 "북극에 일어나는 일은 북극에만 한정되지 않는다"며 "극적인 온난화는 북극의 얼음을 녹이고 제트 기류에 영향을 줘 우리에게 더 지속적으로 피해를 주는 극한 기후를 선사할 수 있다"고 전했습니다.  

결론
2°C의 지구 온난화가 진행될 경우 북극과 남극은 각각 4°C와 2°C씩 연평균 기온이 상승하고 겨울철엔 온난화가 각각 7°C와 3°C까지 진행될 수 있다고 합니다. 저자들은 특히 북극에서 탄소 배출을 줄이기 위해 적극적이고 단기적인 조치가 고위도의 온난화를 늦추는데 중요하다고 말합니다. Eric Post 교수는 탄소 감축이 이뤄지지 않았을 때 온난화는 극지방 너머 다른 지역까지 확산될 것으로 예상합니다. 북극과 남극의 육빙이 급속하게 녹으면 해수면 상승과 더불어 극한의 기후, 치명적인 폭염, 북반구 일부 지역의 산불 위험도 증가할 겁니다.
이번 연구 결과를 통해 극지방에서 예상되는 온난화와 예측 결과에 따른 지속적인 육빙과 해빙의 손실, 야생동물과 원주민의 전통적인 생활방식이 위협, 메탄 배출의 증가, 저위도에서 극한 기후 등의 대책이 마련되어야 합니다. 온난화를 완화하려는 노력은 지구 온난화를 늦추거나 줄일 수 있습니다. 하지만 이러한 노력 없이는 북쪽 고위도 지방의 온난화는 향후 20~40년 내로 가속화될 수 있습니다. 국제적인 협력이 예측되는 변화들을 예견하고 대응하는 데 매우 중요합니다. 


참고문헌
Eric Post et al., “The polar regions in a 2°C warmer world”, Science Advances(2019)


출처 : 이웃집과학자(http://www.astronomer.rocks/news/articleView.html?idxno=88443)

함예솔 기자

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