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2019년 6월 6일 목요일

메탄가스를 제거하는 대기의 능력을 확인한 날으는 실험실



(The “flying laboratory”: Instruments inside the NASA research aircraft used for Glenn Wolfe’s research. Credit: NASA.)


 지구 대기에 소량 포함된 이산화탄소와 메탄가스는 강력한 온실효과로 지구 기후에 큰 영향을 미칩니다. 물론 온실 효과에서 가장 큰 영향력을 발휘하는 것은 수증기이지만, 이는 지구 기온에 따라 2차적으로 변하기 때문에 장기간 대기 중에서 유지되는 이산화탄소와 메탄의 온실 효과가 기후 변화에 더 중요한 것이죠. 

 그런데 이중에서 이산화탄소는 매우 안정한 기체로 다른 물질과 쉽게 반응하지 않지만, 메탄은 산소와 쉽게 반응해 연소하는 기체입니다. 다만 낮은 농도에서는 비교적 장기간 안정적으로 존재해 온실 효과를 일으킵니다. 그러나 얼마나 안정적으로 존재하는지는 아직 확실치 않은 부분이 있습니다. 


 메릴랜드 볼티모어 시티 대학 (UMBC)의 글렌 울프 (Glenn Wolfe)와 그 동료들은 나사의 항공기에 설치된 공중 실험실을 이용해서 대기 중 메탄 가스 농도에 큰 영향을 미치는 인자들을 연구했습니다. 연구팀에 의하면 메탄과 반응하는 가장 중요한 물질은 산소가 아니라 의외로 하이드록시기 (OH) 입니다. 하이드록시기는 반응성이 커 메탄과 쉽게 반응하며 이 과정에서 부산물로 포름알데하이드가 생성 됩니다. 


 연구팀은 이 농도를 실제로 측정해 대기 중 메탄의 제거 속도와 화학 반응 수준을 조사했습니다. 나사의 Atmospheric Tomography (ATom) 임무는 지구 대기 중 주요 장소에서 샘플을 채취해 자세한 정보를 제공했습니다. 그 결과 연구팀은 대기 중 하이드록시기가 엘니뇨와 라니냐 같은 기후 현상에 영향을 많이 받을 뿐 아니라 고도에 따라서도 농도가 크게 차이난다는 사실을 발견했습니다. 이 데이터는 대기 중 메탄 가스 농도의 변화를 더 잘 예측하는데 도움이 될 것으로 보입니다. 이는 미래 지구 기온 상승을 예측하는 모델을 만들 때 도움이 됩니다. 


 매우 꾸준하고 일정한 상승 속도를 보이는 이산화탄소와 달리 메탄은 여러 요인에 의해 변동이 있기 때문에 그 정확한 변화를 예측하는 일이 기후 예측 모델링에 큰 도움이 될 것입니다. 기초 과학 연구이지만, 또한 우리의 미래를 예측하는데도 도움이 될 연구입니다. 


 참고 


Glenn M. Wolfe et al, Mapping hydroxyl variability throughout the global remote troposphere via synthesis of airborne and satellite formaldehyde observations, Proceedings of the National Academy of Sciences (2019). DOI: 10.1073/pnas.1821661116

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