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2019년 6월 17일 월요일

빙하기에 대기 중 이산화탄소 농도가 낮아진 이유는?



(Illustration of the two main mechanisms identified by this study to explain lower atmospheric CO2 during glacial periods. Left: present-day conditions; right: conditions around 19,000 years ago during the Last Glacial Maximum. Credit: Andrew Orkney, University of Oxford)


 과학자들은 그린란드와 남극의 빙핵 코어 샘플 분석을 통해 빙하기에는 대기 중 이산화탄소 농도가 상당히 낮아졌다는 사실을 확인했습니다. 대기 중 이산화탄소 농도는 기온과 밀접한 연관이 있기 때문에 당연한 것 같지만 사실 당시 이산화탄소 농도 변화는 원인보다는 결과에 더 가깝습니다. 


 자전축의 변화 등으로 인해 기온이 낮아지면서 더 많은 이산화탄소가 차가운 바다에 녹고 이것이 다시 온도를 더 낮추는 방향으로 작용해 빙하기에 기온을 크게 낮췄기 때문에 결과인 동시에 원인이지만, 처음 시작은 이산화탄소 농도의 변화보다는 다른 외적인 것이란 이야기입니다. 하지만 280ppm에서 1/3정도 더 낮아진 180ppm의 이산화탄소 농도가 순수하게 바닷물에 이산화탄소가 더 많이 녹았기 때문인지는 의문의 여지가 있습니다. 


 오레곤 주립 대학의 안드레아스 슈미트너 (Andreas Schmittner, a climate scientist at Oregon State University)가 이끄는 연구팀은 정교한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이 과정을 상세히 규명했습니다. 연구팀이 사용한 모델은 과거 모델과 달리 바다 전체의 온도가 균일하게 내려간 것이 아니라 기후 모델을 적용해 더 현실적인 모델을 만들었습니다. 예를 들어 연구팀의 모델에 따르면 중위도 지역에서 해수 온도가 많이 낮아져 더 많은 이산화탄소를 녹이게 됩니다. 


 하지만 이런 모델을 통해서 설명할 수 있는 이산화탄소 농도 감소는 관측된 수준의 절반 정도에 불과합니다. 연구팀은 1/3 정도는 다른 요인에 의해 설명될 수 있다고 보고 있습니다. 그 이유는 독특하게도 철 성분이 풍부한 먼지(iron-laden dust )에 의해 식물성 플랑크톤이 더 많이 증식해서 광합성을 통해 이산화탄소를 줄이는 것입니다. 영양 염류는 식물성 플랑크톤의 증식을 돕기 때문입니다. 


 어쨌든 현재는 반대의 상황이 발생하고 있습니다. 지구 기온이 상승하면서 바다가 이산화탄소를 흡수하는 능력이 점점 떨어지고 있으며 이로 인해 이산화탄소 농도는 더 가파르게 상승할 가능성이 있습니다. 이미 대기중 이산화탄소 농도는 빙하기의 두 배가 넘는 400ppm에 도달했고 앞으로도 더 상승하게 될 것입니다. 결국 기온 역시 그만큼 상승하게 될 것입니다. 


 참고 


S. Khatiwala et al. Air-sea disequilibrium enhances ocean carbon storage during glacial periods, Science Advances (2019). DOI: 10.1126/sciadv.aaw4981


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