빙하가 녹아도 온난화된 바다 '온도가 떨어지지 않는다'는 이유

빙하가 녹아도 온난화된 바다 '온도가 떨어지지 않는다'는 이유

글쓴이가 학문의 세계에 틀어박혀 있지 않은 이유 중 하나는 과학자들에게는 명백한 것이, 다른 사람들에게는 그렇지 않은 것이 있기 때문이다. 날씨나 기상의 화제는 글쓴이에게 매력적이고 직관적인 것이다.

최근에 글쓴이는 SNS에서 바다의 온난화에 대해 논의했다. 그 게시글에는 「왜 빙하가 녹아도, 온난화하는 바다물의 온도는 내려가지 않는 것인가」라고 묻는 말을 붙었다. 이 사건은 복잡한 과학의 주제는 종종 단순한 렌즈를 통해 해석된다는 사실을 상기시켰다. 그리고 설명의 좋은 기회가 되기도 했다.

 

https://www.jpl.nasa.gov/edu/teach/activity/whats-causing-sea-level-rise-land-ice-vs-sea-ice/#:~:text=(The%20Greenland%20and%20Antarctic%20ice,more%20to%20sea%2Dlevel%20rise.

우선 빙상(ice sheet. 氷床), 해빙(sea ice. 海氷) 및 빙하(glacier. 氷河)의 정의부터 해보자. 
NASA의 제트추진연구소의 웹 사이트를 보면, 「빙하는 얼음과 눈이 넗게 퍼져 있는 것이며, 1년내내 육상에 존재하고 있다」라고 되어 있다. 빙하는 호주를 제외한 모든 대륙에서 볼 수 있다. 미국 국립설빙데이터센터(NSIDC) 웹사이트에 따르면 빙상은 5만km 이상에 펼쳐진 빙하의 육빙(陸氷)이라고 한다. 남극과 그린란드의 빙상이나 산간지역에 있는 빙하는 모두 육빙이다. NASA 웹사이트는 이어 북극의 얼음은 바닷물이 언 것이기 때문에 해빙(海氷)으로 분류된다고 밝혔다. 이것들은 모두 지구상의 다양한 형태의 얼음을 가리키며, 설빙권(cryosphere)의 일부다.

해양 저열량의 1955년 이후 장기 변화 경향(NASA AND NOAA)

여기서 녹은 얼음이 왜, 온난화하는 바다의 온도를 낮추지 않는 것인가 하는 의문으로 돌아가 보자. 확실히 그렇게 생각하는 사람이 있는 것은 이치에 맞다. 뭐라고 해도 얼음은 차갑다. 더운 날씨나 물을 식히는 것은 얼음이다. 바다는 광대하며, 지구 온난화의 약 90%가 그곳에서 일어나고 있다. NASA의 웹 사이트에서는 「과거 10년간은, 적어도 1800년대 이래, 바다가 가장 따뜻했던 10년간이었습니다. 2023년은 관측 사상 바다가 가장 따뜻한 해였다」라고 적혀 있다.

녹은 얼음과 온도에 관한 의문에 답하기 위해 나는 1999년 Bulletin of the American Meteorological Society에 실린 The Impact of Melting Ice on Ocean Waters(녹은 얼음이 바닷물에 미치는 영향)라는 논문을 보자. 저자 애드리안 젠킨스는 융해의 직접적인 영향은 얼음 가까이에 있는 물을 식히는 것이라고 주장한다. 바다는 끊임없이 움직이고 있다. 대류(물이나 공기 속에서 열이 이동하는 과정)와 해류(海流)는 물은 비교적 따뜻한 지역으로 재배분한다. 따라서 이러한 국소적인 얼음의 융해는 광활한 바다의 온난화를 상쇄하기에 충분하지 않을 것이다. 그러나 이뿐만이 아니다.

2023년 지표온도의 이상을 1951~1980년 평균과 비교(NASA/SVS)

◆ 지구 시스템은 직접적인 영향
지구 시스템은 직접적인 영향이나 우리의 단순화된 이해보다 조금 더 복잡하다. 해빙(海氷)의 뚜렷한 감소는 실제로 해양(및 대기)의 온난화를 가속화하고 있다. 북극은 지구의 다른 부분보다 빠른 속도로 온난화되고 있다. 북극 온난화 증폭으로 하는 이 현상은 아이스 알베도 피드백(Ice Albedo Feedback Effect. 알베도는 빛을 반사하는 정도(반사율)을 의미하며, 북극해 해빙이 사라지면 해빙 면적이 줄어들고, 그 결과 해빙으로 덮여 있어 대부분 반사됐던(높은 알베도) 태양 복사에너지가 해표면에서 더이상 반사되지 못하고 해양 내부로 흡수되어 해수온도를 높인다)의 결과다.

국립해양대기청(NOAA)에 의하면, 아이스 알베도 피드백(Ice Albedo Feedback)이란 「기온의 상승에 의해서 시간과 함께 서서히 해빙이 녹아 가면, 태양광을 대기를 향해서 반사하는 밝은 표면적이 감소한다. 그 태양 에너지는 반사하는 대신 흡수되어 그 결과, 더 융해와 온난화가 진행되어 한랭기의 얼음의 성장을 늦춘다.」는 것이다. 그리고 「다음의 봄, 얼음은 보다 빨리 녹고, 계속 되는 여름에는(빛을 흡수하는) 어두운 해수면이 보다 오랜 시간 노출한다」가 된다.

해양 컨베이어벨트(NOAA)

해빙은 해양 컨베이어 벨트 혹은 열염 순환(熱塩循環)하는 지구 규모의 큰 순환에도 영향을 준다. 해빙은 해양 컨베이어 벨트의 순환에 기여하고 있다. 차갑고 밀도가 높은 극권의 물은 해수면에서 강하해 해저를 따라 적도 쪽으로 순환하고, 반면 중심부에서 해수면에 걸친 따뜻한 물은 적도에서 극권을 향해 순환한다고 NOAA 웹사이트는 설명했다. 이 과정은 밀도의 차이에 의해 일어난다. 바닷물은 육빙을 만드는 담수보다 염분 농도가 높다.

2000년 3월 4일 주간(왼쪽)와 2023년 3월 5일 주간(오른쪽)의 해빙령 비교(NSIDC AND NOAA)

지구 시스템의 복잡성을 더 자세히 설명하기 위해 우즈홀 해양연구소와 매사추세츠대 애머스트대 연구진의 최근 연구에서 녹아가는 북극의 해빙과 대기 냉각 사이에 흥미로운 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 2020년의 보도자료에서는, 「북극의 녹는 해빙이 대량으로 북대서양으로 흘러 들어가 기후를 좌우하는 해류를 방해함으로써, 약 8000~1만 3000년전의 마지막 빙하기 이후의 급격한 기후변화를 일으키는 중요한 역할을 담당했다」라고 기술하고 있다.

Geology에 실린 이 연구는 이전에 많은 양의 차갑고 신선한 바닷물이 해양 컨베이어 벨트의 순환을 방해해 영거 드리어스(Younger Dryas는 최종 빙기 극대기(Last Glacial Maximum)가 끝나고 온난화가 진행된 마지막 아빙기(Late Glacial Interstadial) 이후에 일시적으로 다시 빙하기 상태가 돌아온 시기를 가리킨다)와 같은 급격한 냉각 현상을 일으켰음을 시사한다.

기후는 확실히 자연 변동을 나타내고 있다. 그 사실은 기후과학자들이 이해하고 있는 것이기 때문에 그들에게 굳이 상기시킬 필요는 없다. 그러나 그들은 인위적인 활동 또한 기후 시스템에 영향을 미치고 있다는 것을 이해하고 있다. 흔히 말하는 것처럼 그것은 '어느 한쪽'이 아니라 '양쪽'인 것이다. 얼음의 융해에 관해서 말하자면, 거기에는 복수의 「어느쪽도」와 「만약」이 존재하고 있는 것이다

(forbes.com 원문) Why Melting Ice Doesn’t Necessarily Cool Warming Oceans
https://www.forbes.com/sites/marshallshepherd/2024/05/29/why-melting-ice-doesnt-necessarily-cool-warming-oceans/

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