지난 1900 년 이후로 현재까지 지구의 평균 기온은 약 0.8 ℃ 정도 상승했다는 것이 관측상 증명되고 있습니다. 이것도 이미 상당한 문제를 일으키고 있지만 향후 더 큰 문제는 온도가 앞으로 더 크게 상승할 가능성이 매우 높다는 것입니다. 따라서 현재 많은 기상학자들이 다양한 모델과 방법론을 동원해서 구체적으로 온도가 얼마나 상승할 것인지 연구하고 있습니다. 이 결과에 따라 매우 다양한 대응책이 필요하게 되므로 이는 매우 중요한 연구라고 하겠습니다.
최근 네이처에 실린 연구에 의하면 향후 지구 평균 기온 상승은 (물론 이산화탄소 등 온실 가스 배출량의 변화에 따라 변할 수 있겠지만) 온실 가스 배출 감축을 위한 노력이 지금처럼 거의 없을 경우 2100 년까지 4 ℃, 2200 년 까지 8 ℃ 에 이를 수도 있을 것이라고 합니다. 그렇게 되면 아마도 2200 년 이후는 우리가 아는 것과는 전혀 다른 지구의 모습이 기다리고 있을지도 모르겠습니다.
호주의 뉴사우스웨일즈 대학의 시티븐 셔우드 교수 ( Prof Steven Sherwood, University of New South Wales' Centre of Excellence for Climate System Science.) 와 그의 동료들은 보다 정확한 구름 형성 모델을 기반으로 산업시대 이전보다 대기중 이산화탄소 농도가 두배가 되었을 때의 지구 기온을 시뮬레이션 했습니다.
지금까지 아주 많은 기상 시뮬레이션이 행해졌기 때문에 이것 자체는 새로운 것이 없지만 연구팀은 실제 기상 현상을 더 면밀히 분석해서 보다 현실적인 구름 형성 모델을 여기에 집어넣었습니다. 이산화탄소 농도가 산업 시대 이전의 2 배가 되었을 때 지구 기온 상승 정도는 이제까지의 연구 결과들에 의하면 1.5 - 5 ℃ 로 상당히 범위가 넓은 편이었습니다. 이것은 온실 가스 규제 대책 및 미래에 기상 변화에 대비해야 하는 정책 결정자들에게 다소 혼란을 가져다 줄 수 밖에 없었습니다.
셔우드 교수팀은 온도가 상승하면서 증가하는 수증기가 얼마나 구름을 많이 형성하는지 실제 기상 현상을 바탕으로 모델링 했습니다. 그에 의하면 이제까지의 기상 모델은 온도가 상승하면 수증기가 많아지고, 많아진 수증기는 대부분 구름을 형성한다는 다소 비현실적 모델에 기반했다고 비판했습니다.
수증기는 지구 기온에 여러가지 영향을 미칠 수 있는데 그 자체로는 이산화탄소 같은 온실 가스를 유발하는 분자이지만 (실제 지구 대기에는 물분자가 이산화탄소보다 양이 매우 많기 때문에 지구 대기에서 온실효과를 가장 크게 유발하는 기체는 수증기임) 만약 높은 고도에서 구름을 형성하게 되면 태양빛을 반사시켜 온도를 떨어뜨리게 됩니다. 따라서 구름이 얼마나 형성되는지 정확히 예측하는 것은 기후 모델링에서 매우 중요합니다.
연구팀은 수증기의 상당부분이 10 - 15 km 높이까지 올라가 구름을 형성하는 대신 5 km 내외에 머무르면서 구름을 별로 형성하지 않을 수 있다는 점을 반영한 모델링을 완성했습니다. 그 결과 지구 기온 상승 정도는 이전 모델보다 훨씬 높은 것으로 나타났습니다. 셔우드 교수는 이에 대해 기후 변화 회의론자 (Climate Skeptics) 들이 기상 모델링이 정확하지 않다고 비판하고 있지만 사실 정확하지 않은 것은 기온 상승을 너무 과소 평가한 것이라고 지적했습니다.
(인터뷰 영상. Source : UNSWTV)
(이산화탄소 농도 증가 곡선. 일명 킬링 커브 This figure shows the history of atmospheric carbon dioxide concentrations as directly measured at Mauna Loa, Hawaii. This curve is known as the Keeling curve, and is an essential piece of evidence of the man-made increases in greenhouse gases that are believed to be the cause of global warming.
대기 중 이산화탄소 농도는 지난 40 만년 이상 기간 동안 200 - 280 ppm 사이를 오갔습니다. 그러나 이제는 400 ppm 에 육박한 상태입니다. 아마도 지금같은 추세라면 (연평균 2ppm 증가) 앞으로 50 년 후 대기중 이산화탄소 농도는 500 ppm 도 넘게 될 것이며 21 세기 중반을 넘으면 산업 시대 이전 농도의 2 배라는 지난 수천만년 동안 도달한 적이 없는 농도에 도달하게 될 것으로 보입니다.
아마도 이것은 우리가 지금처럼 온실 가스 규제에 소극적으로 대응할 경우 거의 필연적인 미래라고 할 수 있습니다. 아직도 석탄, 천연가스 (세일 가스 포함) 등이 충분히 남아 있고 석유는 얼마나 더 많이 사용하게 될지 논란이 있지만 설령 기존의 석유 자원이 오일 피크를 진짜 보인다고 해도 대체적인 석유 자원을 고려할 때 21 세기 중반까지는 널리 사용될 것으로 예상되기 때문이죠. 지금 뭔가 적극적으로 대응하지 않는다면 대기중 이산화탄소 농도가 산업 시대 이전의 두배가 넘게 되는 일은 피할 수 없는 미래가 될 것입니다.
참고
Journal Reference:
- Steven C. Sherwood, Sandrine Bony, Jean-Louis Dufresne.Spread in model climate sensitivity traced to atmospheric convective mixing. Nature, 2014; 505 (7481): 37 DOI: 10.1038/nature12829
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