기후학을 쉽게 이해해 보자(빙권 지권 편)

이번 글에서는 빙권과 지권의 기후변화를 알아보겠습니다. 전 글을 안 읽으신 분들은 아래 링크를 통해 확인하실 수 있습니다

 

기후학을 쉽게 이해해 보자(기후 이해 편)

 

기후학을 쉽게 이해해 보자(대기권 1편)

 

기후학을 쉽게 이해해 보자(대기권 2편)

 

기후학을 쉽게 이해해 보자(해양권 편)

 

들어가기 앞서!

Q - 우리나라와 멀리 떨어져 있는 빙하가 우리나라 기후에 영향을 미칠까?

A - 지구의 인공위성 사진을 보면 하얗게 빛나는 곳이 있습니다.(얼음이나 눈으로 덮여 있는 곳) 눈이 다져져서 얼음이 된 빙하는 내부의 층이 변형되어 따뜻하고 낮은 고도로 흘러내릴 수 있는데,(해수면 상승 원인) 이때 빙하는 녹아내리거나 바다로 깨져 들어가 빙산이 됩니다. 이에 기후변화에 따른 고산 빙하 감소는 고산지역 사람들의 물 이용에 큰 영향을 미치며 북극 해빙이 녹음에 따라 우리나라에도 영향을 미칠 수 있게 되는 거죠.

 

Q - 기후변화는 지권에 무슨 영햐을 미칠까?

A - 전세계의 숲도 기후변화로 인한 위협을 받고 있습니다. 지속된 폭염과 가뭄으로 인한 산불 발생, 무분별한 벌목 등 토지 이용의 변화가 원인 중의 하나이죠. 토지의 변화는 생물 다양성에도 영향을 미치게 됩니다. 모든 생물은 존재하는 이유가 있기 마련이고 서로가 서로에게 중요한 역할을 합니다.(먹이사슬 느낌이라고 생각하시면 됩니다) 그러나, 지구 회복력을 유지시키는 이러한 생물종이 점차 감소하고 있어 기후변화 대응 실천행동이 절실히 필요한 시점이라고 할 수 있는 거죠.

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빙권의 기후변화

 

빙권의 기후변화

-빙권은 지구시스템 중 결빙상태에 있는 구성요소를 말함. 지구의 육지 가운데 약 10%는 빙하 또는 빙상으로 덮여있음. 지난 수십 년 동안, 지구열대화로 인해 빙상 및 빙하의 질량이 손실되었으며, 적설 면적과 극지방의 해빙면적과 두께의 감소로 인해 빙권이 광범위하게 줄었으며, 영구 동토층의(2년 이상 모든 계절 동안 결빙 온도 이하로 유지되는 땅을 의미) 온도도 상승함.

 

빙하

-압축된 눈이 오랫동안 쌓이고 다져져 육지의 일부를 덮고 있는 얼음층을 말함. 지구 육지 표면의 약 1/10은 빙하라고 불리는 얼음덩어리로 덮여 있지만 빙하는 기후변화에 따라 축소 또는 확대된다.

 

-기온이 내려가고 강설량이 늘면 설선(만년설의 하한선을 나타내는 선)의 위치가 내려가고 빙하가 확대되지만, 기온이 상승하고 강설량이 줄면 설선의 위치가 올라가고 빙하가 축소됨. 기후변화로 인한 빙하의 확대와 축소 때문에 빙하는 나무의 나이테와 같은 층을 갖게 되며, 이러한 얼음층을 뚫어 빙핵을 추출하여 얼음 속에 같힌 공기, 꽃가루, 화학물질, 먼지 등을 통해 과거의 기후변화를 알 수 있음.

만년설 - 고산 지대나 빙설 기후대와 같은 고위도 지역에서 낮은 기온으로 인해 눈이 내리는 양이 녹는 양보다 많아 1년 내내 쌓여있는 것을 말함 

 

빙상

-상당한 두께의 얼음으로 덮이고 면적이 5만 킬로제곱이 넘고 지형에 따라 막히거나 제약되지 않고 광대하게 모든 방향으로 퍼져나가는 빙원을 빙상이라고 함. 그러므로 현재 지구의 빙상은 남극대륙과 그린란드에만 있음. 빙상은 워낙 광대해서 평탄한 빙원이라고 보면 되며,학자에 따라서는 바다를 덮은 넓고 두꺼운 얼음도 빙상에 포함시키도 하나, 대부분의 학자들은 빙상은 대륙을 덮은 얼음에 국한시키기도 함.

 

-빙상의 표면은 온도가 낮아도 바닥은 지열 때문에 상당히 높은 곳이 있음. 그러므로 지역에 따라서는 빙상의 바닥이 높아서 다른 부분보다 빨리 흐를 수 있으며, 이런 경우 그 부분이 빙류가 된다.

 

대륙빙하

-빙상이 대륙처럼 광대한 지역을 덮고 아주 천천히 흘러, 대륙빙하라고도 부름.

 

빙모

-빙상보다 작은 빙원을 빙모라고 함. 빙모는 남극반도일대 도서지역과 북아메리카 북쪽 도서지방을 포함한 다른 지역에 있는 빙원임. 빙모는 면적이 좁아서 돔 모양이나 접시모양임.

 

빙붕

-빙붕은 얼음(빙하, 빙상)이 바다를 만나 평평하게 얼어붙은 거대한 얼음 덩어리로, 일 년 내내 두꺼운 얼음으로 덮여 있는 곳을 말함.

 

-주로 남극대륙, 그린란드, 캐나다 및 러시아 북극해에서 발견되며, 두께는 보통 100m에서 1,000m 범위를 가짐. 빙붕은 주로 다량의 얼음이 중력에 의해 흘러내리다가 바다를 만나게 되면 밀도 때문에 가라앉지 못하고, 얼음을 빙붕의 말단부로 계속적으로 이동시키며 수십 년 동안 점차 성장하게 됨.

 

해빙

-해빙은 광의의 뜻으로 바다에 떠 있는 얼음을 의미하지만 현상에 관계없ㅂ이 바닷물이 얼어서 만들어진 얼음 덩어리를 말함. 북극해빙은 매년 태양고도의 변화에 따라 녹고 얼음을 반복하는 계절변동이 뚜렷함.

 

-태양이 비추지 않는 겨울 동안 해빙은 지속적으로 증가하여 3월에 최대로 증가하였다가 태양이 뜨기 시작하는 봄부터 녹기 시작함. 여름 동안 감소한 해빙은 9월에 최저 면적에 도달한 후 태양이 지는 시기와 함께 다시 증가하기 시작함. 최근 지구열대화로 인해 여름철 해빙의 면적 감소가 급격히 진행되고 있음

 

-해빙이나 빙하면적이 줄어들면 태양에너지 반사율이 낮아지면서 주위의 온도가 올라가서 온난화가 빨라지는 얼음-반사도 효과가 나타날 수 있음

 

북극해빙 면적

-북극해빙 면적은 지난 40년간 약 82,400 제곱킬로미터/년의 속도로 줄어들고 있음(9월 기준).

 

-현재 추세대로 온실가스 농도가 높아진다면 2050년 이후 여름철 북극 해빙은 완전히 사라질 수 있을 것으로 전망하고 있음.

 

-북극해빙 면적이 최소가 되는 9월 기준으로 버포트, 척치, 동시베리아, 랍데프해 지역의 해빙이 감소함.

• 푸른점선: 최근 41년 경향
• 빨간점선: 분석 기간 중 가장 급격한 감소시기(13년 기준)의 경향
• 녹색점선: 감소경향이 가장 작았던시기(13년기준)의 경향

 

해빙표면 거칠기

-해빙표면의 거칠기는 해빙표면의 울투불퉁한 정도를 지수로 표현한 것으로 해빙표면의 물성(물 또는 얼음)을 의미함.

 

-1989년보다 얼음/눈의 비율이 줄고 경계선상에서 대부분 물로 분포되어 있음.

 

지권의 기후변화

 

지권의 기후변화

-토지는 온실가스 배출원인 동시에 흡수원이며 지표면과 대기 간 에너지, 물, 에어로졸의 교환에 중요한 역할을 함. 토지이용 또는 기후변화에 의한 토지 조건의 변화는 극한 현상의 강도와 빈도, 지속기간에 영향을 미칠 수 있음. 이러한 변화의 규모와 방향은 위치와 계절에 따라 달라짐.

 

알베도(반사율)

-표면이나 물체에 입사된 일사에 대한 반사된 일사의 비율을 말하며 퍼센트로 표현함.

 

-눈이 덮인 표면은 높은 알베도를 가지며 흙이 덮인 표면의 알베도는 높은 값에서부터 낮은 값까지 다양하고 초목으로 덮인 표면과 해양은 낮은 값을 보임. 지구의 알베도는 구름, 눈, 얼음, 나뭇잎으로 덮인 지역 및 토지 피복도의 변화 정도가 변함에 따라 주로 바뀜.

 

지표알베도

-지표면의 알베도는 신적설(새로 생선된 적설)의 경우 약 0.9이며 해양의 경우 0.05로 지표의 종류에 따라 다양하게 나타남. 해양에 비해 육상에서의 알베도가 약 0.1 ~ 0.4 로 더 높게 나타나며 적설을 제외하면 사막 지역이 가장 높은 알베도를 가짐.

 

-전 지구의 연평균 알베도는 0.3이며 북반구와 남반구는 유사한 알베도를 나타냄. 남반구는 북반구에 비해 해양이 차지하는 비율이 크지만 구름의 영향으로 인해 북반구와 유사한 알베도를 보이며 이는 구름이 전 지구의 알베도를 결정하는데 중요하다는 것을 의미함.

-지표알베도는 북극 및 남극 지역과 사막 지역에서 매우 높고 저위도와 식생이 많은 지역에서는 낮게 나타남.

-식생 증가와 지표면 온도 증가로 인하여 툰드라 지역의 지표알베도는 감소 추세를 보임.

 

구름알베도

-구름알베도는 태양광에 대한 굶의 반사도로 값이 클수록 더 많은 양의 태양복사를 반사함. 이는 구름의 광학적 두께뿐만 아니라 구름 내 물 입자의 총 질량, 입자 크기, 입자의 모양 및 분포에 따라 달라지며 0.1 ~ 0.7의 값을 나타냄. 구름은 일반 지표에 비해 높은 알베도를 나타내므로 지구를 냉각시키는 역할을 함.

 

알베도 효과

-알베도는 지구의 표면에 흡수되는 태양 에너지의 양을 결정하는 역할을 하기 때문에 지구의 에너지 균형에 중요한 역할을 함. 일반적으로 지구의 표면에 흡수된 에너지는 표면 온도를 상승시킬 뿐만 아니라 물을 증발시키고 눈과 얼음을 승화시킴. 따라서 알베도는 대기와 지표의 열수분 지수에 영향을 미치며 토양 시스템에 대한 많은 유용한 정보를 제공하고 토양의 에너지 균형을 이해하는데 도움을 줌. 이러한 이유로 WMO에서는 기후변화 메카니즘의 이해와 예측을 위한 필수기후변수 중 하나로 알베도를 선정함.

 

-지구 평균 알베도가 0.01이 변하는 것은 대기 중의 이산화탄소를 두배로 늘린 것의 영향과 비슷한 3.4W/m² 전 지구 복사수지의 변화를 일으킴.

 

토양 탄소

-육지의 경우 토양에 저장되는 탄소 뿐만 아니라 식생 및 동물에 존재하는 유기 탄소를 모두 포함함. 토양의 경우 약 1,500 Gtc (1 Gtc는 탄소의 질량이 10 톤 혹은 10 그램을 의미)의 양이 저장되어 있고, 식생 및 다른 생물권에 약 500GtC의 탄소가 저장되어 있음. 육지 생물권에 존재하는 탄소는 대부분 유기 탄소의 형태로 존재하는 반면, 토양 탄소의 경우 탄산 칼슘과 같은 무기 탄소의 형태로 존재함.

 

-육지의 탄소 흡수는 식생과 같은 생물학적 요인에 의해서 결정되기 때문에 계절 주기가 뚜렷하게 나타남. 그에 따라서 대기 중의 탄소 농도는 식생의 계절 주기처럼 뚜렷한 계절 주기를 나타냄. 이러한 육지 탄소 흡수의 계절 주기는 상대적으로 육지의 비율이 더 많은 북반구에서 뚜렷함.

 

-육지에 저장되어 있는 탄소는 2가지 방법으로 대기 중으로 배출됨. 식생의 자가호흡으로 인한 배출과 토양 및 미생물의 혐기 호흡으로 인한 배출이 있고, 또한 토양에 저장되어 있는 탄소는 강수로 인하여 물에 용해되어 해양으로 흘러들어가거나 침식에 의해서 해양으로 흘러들어가기도 함.

 

토양수분

-토양수분이란 불포화된 토양에 포함되어 있는 수증기를 비롯한 수분의 총 양을 의미함.

 

-토양수분은 대기의 수분 공급원으로써 이 수분은 식물의 증산과 땅으로부터의 증발 즉 증발산을 통해 토양으로부터 대기로 전달됨. 증발산은 육지의 물 순환에서 가장 큰 부분을 차지하며, 육지 강수의 약 60%는 이 증발산 과정을 통해서 다시 대기로 전달됨. 또한 증발산은 에너지 전달 차원에서도 중요한 역할을 함. 예를 들어, 단위 질량(1g)의 물을 증발시키는 데 필요한 에너지는 동일한 양의 물을 1K 데우는 데 필요한 에너지의 약 600배이며 같은 질량의 공기를 1K 데우는 데 필요한 에너지의 약 2400배임. 결과적으로 육지에서는 지면에 도달한 태양에너지의 절반 이상이 증발산에 사용되고 있다고 볼 수 있음.

 

-토양수분은 식물의 증산과 광합성과의 관계를 통해 생물지구화학 순환 즉 탄소 및 질소 순환과 열결되는 중요한 요소임.

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오늘은 빙권과 지권의 기후변화에 대해 알아보았습니다.

 

다음 글에서는 기후 전망에 대해 알아보겠습니다