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2014년 12월 26일 금요일

시베리아 해안지대에서 새어나오는 메탄 가스


 최근 기상학자들이 주목하는 온실 가스 기체는 이산화탄소 이외에 메탄 가스가 있습니다. 메탄 가스는 이산화탄소와는 다른 파장의 에너지가 지구에서 빠져나가는 것을 막아 온실효과에서 서로 상승 효과를 일으키는데, 역시 최근 그 농도가 증가 중에 있습니다. 메탄 가스는 같은 양의 이산화탄소에 비해서 20 배 이상 강력한 온실 효과를 유발할 수 있는 데다 막대한 양의 메탄 가스가 바다와 토양에 저장되어 있어 그 변화가 매우 큰 관심사입니다.

 바다와 토양에 잠든 메탄 가스는 온도가 올라감에 따라 대기 중으로 방출됩니다. 그리고 이렇게 대기 중으로 배출된 메탄 가스는 다시 지구 기온을 올릴 수 있습니다. 비록 메탄 가스는 대기중에서 사라지는 속도가 이산화탄소보다 훨씬 빠르긴 하지만 공급되는 양이 많다면 그 농도는 증가할 가능성이 있습니다. 이것이 기상학자들이 메탄 가스 배출에 많은 관심을 가지는 이유입니다.

 시베리아의 영구동토 층에는 적지 않은 양의 메탄 가스가 잠자고 있습니다. 최근 기온 상승으로 인해 영구 동토 층이 녹기 시작하면서 여기에서 배출될 메탄 가스에 대한 연구가 상당히 중요해지고 있는데, 그 결과에 따라서 미래 기후 예측이 달라지기 때문입니다. 정확한 메탄 가스 배출량을 측정하고 미래를 예측하는 일은 단순히 과학 연구라는 차원을 넘어 세계 각국이 기후 변화에 대처하기 위해 어떤 정책을 시행해야 하는지에 대한 중요한 자료가 됩니다.

 최근 노르웨이 북극 대학의 북극 가스 하이드레이트, 기후, 환경 연구소의 알렉세이 포트노프 (Alexey Portnov at Centre for Arctic Gas Hydrate, Climate and Environment (CAGE) at UiT, The Arctic University of Norway)와 그의 동료들은 시베리아에서 메탄 가스 배출에 대한 중요한 내용을 저널 Journal of Geophysical Research 와 Geophysical Reseach Letters 에 발표했습니다.


 이들은 이제까지 상대적으로 주목을 받지 못했던 시베리아 연안의 바다에 주목했습니다. 시베리아 영구 동토층은 여름에도 녹지 않는 영구동토(Permafrost)로 구성되어 있습니다. 그 깊이는 최대 600-800미터에 달하기도 합니다. 지구의 다른 곳과 마찬가지로 시베리아 역시 지하 깊이 내려가면 온도가 올라가기 때문에 땅속 깊은 곳은 영구동토가 아니지만 여기에 있는 메탄가스는 배출되기 힘들므로 큰 문제가 될 것은 없습니다.


 하지만 바다의 상황은 좀 다릅니다. 바다물의 온도는 섭씨 0도 이상이고 따라서 영구 동토층은 매우 얕은 편에 속합니다. 이 지역에서 영구 동토층이 형성된 것은 마지막 빙하기가 끝나던 무렵이었습니다. 당시 바다는 지금보다 120미터나 낮은 위치에 있었고 현재의 얕은 근해 바다는 당시에는 육지였습니다. 이 육지에 형성되었던 영구 동토층은 마지막 빙하기에 형성되었는데, 낮은 온도의 바다밑에 존재하면서 그 명맥을 이어나갔지만 이제는 그 존재가 위협받고 있습니다. 물론 지구, 특히 북극권의 온도가 빠르게 상승하고 있기 때문이죠.


(Kara Sea is a section of the Arctic Ocean between Novaya Zemlya and the Yamal Peninsula on the Siberian mainland. Siberian permafrost extends to the seabed of the Kara Sea, and it is thawing. Credit: NASA )



(연구활동 동영상)

 연구팀은 시베리아 북쪽의 야말 반도 서쪽(West Yamal Peninsula)와 카라해(Kara Sea)를 연구했습니다. 이곳에서 연구팀은 과거 메탄 가스 분출을 막는 덮개 역할을 하던 바다 밑 영구 동토층이 점차 사라지는 것을 발견했습니다. 그리고 그 결과로 20-50미터 수심에서 메탄 가스 분출이 점점 많아지고 있었습니다.

 메탄 가스는 낮은 온도와 높은 압력에서 메탄 하이드레이트라는 고체 상태 물질로 존재합니다. 그러나 이 북극권의 바다에서는 깊은 수압 없이도 메탄 하이드레이트 형태로 존재하는 메탄 가스들이 존재합니다. 이런 메탄 하이드레이트가 불안정해져서 폭발하게 되면 위의 동영상에서 보는 것 같은 크레이터가 형성될 것으로 생각하고 있습니다.


 연구의 리더인 포트노프는 만약 얕은 일부 연구에서 언급하듯이 바다의 온도가 2도 정도 상승한다면 (영구 동토의) 감소는 매우 극단적이 될 것이며, 이런 온난화된 기후는 얕은 바다에서 가스 분출을 급격히 늘릴 것이라고 언급했습니다. ("If the temperature of the oceans increases by two degrees as suggested by some reports, it will accelerate the thawing to the extreme. A warming climate could lead to an explosive gas release from the shallow areas.")

 이와 같은 점을 감안했을 때 지구 생태계에 큰 충격을 주지 않을 온난화 억제 목표는 반드시 바다 밑에 잠자고 있는 메탄 가스를 안정화 시킬 수 있는 수준으로 정해져야 할 것으로 보입니다.


 참고

Modeling the evolution of climate-sensitive Arctic subsea permafrost in regions of extensive gas expulsion at the West Yamal shelf: onlinelibrary.wiley.com/doi/10… 014JG002685/abstract

Offshore permafrost decay and massive seabed methane escape in water depths >20 m at the South Kara Sea shelf: onlinelibrary.wiley.com/doi/10… 2/grl.50735/abstract




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