기후
기후는 장기간(대개 30년)에 걸친 날씨의 평균이나 변동의 특성을 말합니다.(World Meteorological Organization가 정한 평균 산출기간이 30년)
이렇게 과학자들은 기후가 변하고 있다는 것을 확인하고 이는 인류의 에너지 수요 급증으로 인한 화석연료 사용 증가 등 인간 활동으로 인하여 발생했을 가능성이 매우 높다고 평가하고 있죠.
(이것만 해도 지구열대화가 인류의 문제라고 할 수 있는 거죠)
참고로 이 글에서는 지구온난화를 지구열대화로 칭함
기상
- 대기 중에서 일어나는 여러 가지 물리 현상.
- 날씨는 순간적이고 국지적인 다양한 기상현상으로, 시시각각 변하는 특성이 있음.
기상(날씨): 비가 오거나 말거나, 덥거나 춥거나 하는 등 그날그날의 대기 상태를 날씨라고 칭함
기후: 어떤 지역에서 일정한 기간 동안 날씨 변화를 관찰하여 평균을 낸 것
기후요소
-기후는 다양한 요소로 구성되는데, 기온, 강수량, 적설(눈), 풍향, 풍속 등이 있음
(예: "여름은 무덥고 비가 많다"에서 기후요소는 강수량, 기온)
기후인자
-기후요소의 시간적, 공간적 차이를 가져오는 원인을 말하며, 위도, 수륙분포, 지형, 해류, 기압 등이 있음.
기후변동
-긴 시간 동안의 평균값에서 약간의 변화를 보이지만, 평균값을 크게 벗어나지 않는 자연적인 기후의 움직임.
-기후는 느리게 변하는 경향이 있는데 보통 몇 달에서 수십 년에 걸쳐 기후변동 현상이 나타남.
예) 적도 부근의 해수면온도는 몇 년 주기로 온난화와 냉각화가 번갈아 나타남.
기후변화
-자연적 기후변화 범위를 벗어나 더 이상 평균적인 상태로 돌아오지 않는 평균 기후계의 변동을 말함.
(기후계는 대기권, 수권, 빙권, 지권, 생물권 등 주요소와 이들의 상호작용으로 이루어진 시스템이라는 뜻. 즉, 5개의 요소 중 무언가 변화가 일어나 기후변화가 일어났다는 뜻)
-기후변화는 기후의 상태변화가 기후 특성의 평균이나 변동성의 변화를 통해 확인되고 그 변화가 수십 년 이상 지속되는 것을 말하며 자연적 원인(태양에너지 변화, 지구공전궤도 변화, 화산활동, 내부변동성 등)이나 인간 활동으로 인한 대기조성(온실가스 에어로졸) 또는 토지이용의 변화 등 외부강제력 변화 때문에 발생.
(햇빛 양 변화, 지구와 태양의 거리, 화산활동, 이산화탄소, 나무가 타서 나오는 에어로졸 등 '외부 강제력' 변화 때문에 발생한다는 뜻)
기후변화 추세
-최근 10년(2006 ~ 2015년) 동안 관측된 전지구 평균기온은 1850~1900년보다 0.87℃ 증가했으며, 10년에 0.2℃씩 증가.
-우리나라는 1912~2019년까지 평균기온은 10년당 0.2℃ 비율로 상승하며 강수량은 약 10년당 16.7mm 비율로 증가.
지구온난화
-석탄, 석유 등 화석연료의 연소, 삼림 훼손, 농업 활동 증가 등으로 대기 중 온실가스(이산화탄소, 메탄 등) 농도가 높아지면서 온실효과가 증가하여 발생하는 기후변화 현상.(사실상 기후위기 현상이라고 할 수 있겠네요.)
기후변화의 원인
기후변화 원인
-지구 기후가 변하는 원인은 크게 자연적인 원인과 인위적인 원인으로 구분할 수 있음.
-자연적인 원인으로는 태양 복사에너지 변화, 지구공전궤도 변화(밀란코비치 이론), 화산활동 또는 조산활동 등이 원인이 되며, 내부에서는 기후시스템의 자연 변동성으로 인한 엘니뇨, 북극진동 장마 등과 대기 및 해양 순환의 변화가 원인이 됨.
- 엘니뇨(적도 부근의 수온이 올라가는 현상인데, 이 때문에 강한 태풍이 올라갈 확률이 높음. 예로는 2015년 태풍 '고니'가 있음)
- 북극진동(북반구에 존재하는 차가운 공기가 저위도 지역으로 주기적으로 남하하는 현상인데, 이 때문에 겨울에 한파가 일어날 확률이 높음)
-인위적인 원인으로는 이산화탄소 등 온실가스 농도 증가와 에어로졸 농도 변화 등이 있으며 삼림훼손이나 토지이용도 변화 등 환경 변화도 포함됨.
자연적인 기후변화 원인
-태양에너지는 수백만 년 이상 장기적인 생애에 따른 에너지 변화뿐만 아니라 11년 주기의 흑점활동으로 인해 방출되는 에너지가 변함.
-지구에 도달하는 에너지가 감소하면 기온이 낮아지는데, 15~18세기에 걸쳐 나타난 소빙기는 태양 흑점활동이 적었던 시기와 관련이 있음.
-이 시기를 흑점의 극소기라 하고, 기후와 흑점과의 연관성을 입증한 영국의 천문학자 이름을 따 '마운더 극소기' 라고 부름.
참고*(태양의 복사에너지는 흑점이 많을 때 크고, 적을 때 작아짐 즉, 흑점이 많으면 온도가 올라감)
지구공전궤도 및 자전축의 변화
-지구공전궤도의 변화는 세르비아의 과학자 밀루틴 밀란코비치(1879~1958)가 지구 기후변화를 설명하기 위해 최초로 제안함. 이에 지구가 자전과 공전을 함에 따라 지구 공전 궤도 이심률(E)과 자전축 경사(T)의 변화, 세차운동(P)에 따라 지구의 태양 사이의 거리가 달리질 때 도달하는 태양에너지 양도 달라지는데 이러한 태양에너지 변화가 지구 기후에 영향을 미친다는 이론.
-지구공전궤도의 변화 중 이심률은 대략 10만년, 41만년, 자전축 경사는 4만년, 세차운동 2만 6천년 주기를 가지고 변하는데, 이에 따른 태양에너지 변화와 고기후 연구로 구한 지난 백만년 동안 빙하시대의 기후변화가 밀접한 관계를 보이는 것이 밝혀졌죠.(지구공정궤도 내용이 이해가 가지 않는다면 밑에 설명을)
지구공전궤도의 변화가 이해 안 가시는 분들을 위해 이심률부터 알아보도록 하겠습니다.(알고 계신 분은 화산활동까지 내려주세요)
일단 지구궤도이심률 이해하기 앞서 궤도이심률은, 어떤천체가 다른천체주위를 공전할때 공전궤도가 얼마나 찌그러져있는가를 가늠하는 척도를 말합니다.
위에는 원일점과 근일점의 차이를 원일점으로 나눈 값입니다.(태양에서 가장 먼 지점과 가까운 지점의 차이를 나눈 것)
이심률이 0이면 완벽한 원을 그리는 것이고, 1이면 걍 일직선입니다. (약간 공식 같은 느낌이라고 생각해주세요)
0과 1사이라면 타원형의 궤도를 갖음.
위 사진에서 빨간색궤도는 0.7의 이심률을 가지는 궤도이고, 녹색은 1의 이심률, 청색은 1.3의 이심률을 가지는 케플러 궤도입니다.
퀘플러궤도: 천체물리학에서 한 천체에 대한 다른 천체의 상대적인 운동 모습(타원, 포물선, 쌍곡선, 또는 간혹 직선)을 2차원으로 투영시켜 놓은 것
이정도면 이심률에 대한 개념은 잡았으니 공전궤도면을 알아보겠습니다.
공전궤도면은, 천체가 어느 천체주위를 도는 궤도가 어느정도의 각도냐 하는건데. 태양을 중심으로 돌고있는 태양계의 행성들은 거의 대부분 태양의 황도면을 따라 돌고 있습니다.
황도: 지구에서 보기에 태양이 하늘을 1년에 걸쳐 이동하는 경로
황도면: 지구의 공전 궤도면을 천구 위에 투영한 평면
그 말은 뭐다? 태양을 중심으로 거의 평면에 가까운 각도라는 겁니다. (쉽게 말해 태양의 황도면은 = 지구의 공전궤도면이라고 이해하면 됨)
네~ 그럼 이제 지구공전궤도 내용을 이해할 수 있겠네요.
즉, 우리 밀란코비치 형님의 말을 정리하자면 지구공전궤도가 변해서 태양과 지구의 사이에 변화가 생기고 그로 인해 지구의 도달하는 태양에너지 양이 달라져 지구 기후에 영향을 미쳤다는 말입니다.(원래 과학이 말이 많아요..)
그럼 계속해서 알아봅시다.
화산활동
-화산활동으로 많은 양의 화산재가 방출되면 일부는 성층권에 도달하게 되어 수년간 머무르면서 태양복사를 반사하여 지표에 도달하는 태양에너지가 감소하여 냉각화되는 현상이 나타남.
-1991년에 폭발한 필리핀의 피나투보 화산은 2천만 톤의 이산화황이 분출되어 성층권을 통해 전지구를 순환하면서 1~3년 동안 지구 평균 기온을 0.2~.0.5℃ 냉각시킴
인위적인 기후변화 원인
-IPCC에서 발표한 5차 평가보고서에 따르면, 인간은 기후 시스템에 명백한 영향을 미치고 있으며 최근 배출된 온실가스의 양은 관측 이래 최고 수준이다. 18세기 산업혁명 이후 인류에 의해 막대한 양의 온실가스, 에어로졸 등이 배출되었고, 경작을 위해 산림이 훼손되는 등 토지이용에도 많은 병화가 있었음.
온실가스 농도 증가
-대기 중 이산화탄소 농도가 높아질수록 전지구 평균기온이 높아짐. 이산화탄소, 메탄, 아산화질소의 인위적 온실가스 배출이 온난화의 주원인일 가능성이 높으며, 특히 이산화탄소의 배출량이 전체 온실가스 배출량의 많은 부분을 차지함. 이산화탄소 배출의 증가는 전세계 경제 성장(화력발저소와 같은)과 인구 증가에 의한 것.(사실 경제 성장이 가장 큰 원인)
(ppm은 공기 중에 이산화탄소를 양을 나타냅니다. 예: 현재를 기준으로 410ppm은 약 온도 1.2도 상승 효과)
토지 이용 변화
-토지는 생물다양성 뿐만 아니라 식량공급, 담수와 기타 다양한 생태계 서비스 등 인간의 생태와 복지의 근간을 제공. 토지는 온실가스 배출원인 동시에 흡수원이며 지표면과 대기 간 에너지, 물, 에어로졸의 교환에 중요한 역할을 함.
-지구상 부동지역 중 1/4 정도가 인간에 의해 황폐화 되었고, 기후변화로 인해 저지대 해안지역, 하천의 삼각주, 영구동토 지역에서 특히 심함.(이 때문에 기후위기 문제는 가속되는 겁니다. 즉, 기후계.)
-지난 50년(1959~2018년) 동안 전체 배출량의 82%는 화석연료 이산화탄소 배출량에 의한 것이며, 18%는 토지이용 변화에 의해 배출된 것으로 추정
기후시스템
기후시스템
-기상이나 기후를 결정하는 광역적인 지구시스템으로 대기권, 수권, 빙권, 생물권, 지권의 5개 요소로 구성되어 있음.
-기후시스템 안에서 각 요소는 끊임없이 활발하게 서로 작용을 함. 해양은 대기에 열과 수증기를 공급하고 대기는 해양에 운동에너지를 주고 있음. 빙권은 지구의 반사도(알베도)를 변화시켜 지구의 복사수지(태양으로부터 지구에 오는 복사 등이 평형을 유지하는 것)에 영향을 미침. 지권은 식생과 토양을 통해 대기로 에너지를 방출하며, 생물권은 탄소순환 등으로 기후시스템에 영향을 미침. 지구의 기후변화를 이해하려면 이러한 모든 요소를 한 틀에서 고려해야 함(그냥 더워진다는 게 아닌, 많은 요소를 생각해야 한다는 것)
※
- (원인) 기후변화를 일으키거나 강제하는 외부의 힘
- (기후시스템) 기후시스템의 내적 구성요소(공기, 물, 얼음, 식생, 지표) 사이에서 상호작용을 함
- (기후변화) 기후시스템에 나타나는 기후반응으로 측정 가능한 변화임.
대기권
- 지구를 둘러싸고 있는 대기권역을 말함. 다양한 기상 및 기후 현상이 발생하여 우리 생활에 영향을 미침
수권
- 대기권의 수증기 및 빙권을 제외하고 지구상의 물이 존재하는 권역으로 해양과 육지의 강, 호수로 구성됨.
빙권
- 지표나 해양에서 눈과 얼음으로 덮여 있는 권역을 말하며 육빙(고산빙하, 빙상), 해빙으로 구성됨
생물권
- 지구상의 생물 전체가 생활하고 있는 권역을 의미.
지권
- 암석과 토양으로 구성되며 기후영역에서 가장 느리게 변화하는 영역으로 지권 중 기후시스템에 가장 강력하게 영향을 주는 것은 화산활동임.
기후되먹임
- 기후시스템에 존재하는 각 과정들 사이에서 최초 과정의 결과가 두 번째 과정에 변화를 촉발하고 이 과정이 다시 최초의 과정에 번갈아 영향을 미칠 때에 상호작용 메커니즘을 뜻함.
- 양의 되먹임: 지구열대화 → 반사도 높은 눈, 빙하 녹음 → 햇빛 흡수 증가 → 온난화 가속
- 음의 되먹임: 지구열대화 → 수증기 증발량 증가 → 구름의 햇빛 반사 증가 → 햇빛 흡수 감소 → 열대화 감소(그러나 구름이 증가하는 경우 온실효과 증가로 양의 되먹임도 나타나서 구름 증가의 효과는 불확실합니다.)
탄소 순환
- 탄소가 형태를 바꾸면서 기후시스템 내의 지권, 대기권, 수권, 생물권 사이를 이동하며 순환하는 것을 탄소 순환이라고 함
탄소 수지
-최근 10년간(2009~2018) 이산화탄소의 배출량은 화석연료의 연소 및 시멘트 생산으로 34.7Gt 이산화탄소, 삼림훼손 등 자연환경변화로 5.5Gt 이산화탄ㅋ소가 배출되고 식물의 광합성과 대기, 해양의 흡수로 96%가 소멸되어, 나머지 4%가 남아 탄소 수지 불균형이 이루어짐.
오늘은 지구열대화를 이해하기 위해 기후를 이해하는 내용을 다뤘습니다.
기상학 내용이 좀 많다보니 따로따로 정리해야겠지만요..
아무튼 다음 글은 대기권의 기후변화에 대해 알아보겠습니다.
(위 글은 기후정보포털을 토대로 작성했습니다.)