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지구 온난화 주범 'CO2', 남극 바다얼음이 꾹꾹 가두고 있었다

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해빙이 이산화탄소 바닷속에 가둬 지구 빙하기 온도하락 초래

뉴스1

해양-대기 간 탄소 교환에 영향을 주는 해빙 변동을 나타내는 모식도. 수심에 따른 남-북 방향의 해류 방향과 세기를 화살표로 표시했다. 해수의 밀도는 수심이 깊어질수록 증가한다(저밀도-주황색, 고밀도-갈색). 빙하기(오른쪽 그림)에는 해빙이 증가하며 탄소가 대기로 방출되는 것을 막고, 염수가 많이 형성돼 남극 심층수의 밀도를 높인다.(IBS 제공)© 뉴스1

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(서울=뉴스1) 강은성 기자 = 남극해의 거대한 바다얼음(해빙)이 지구 온난화의 주범인 이산화탄소(CO2)를 바닷속 깊숙히 가둬두고 있는 '마개'역할을 했다는 것이 우리나라 연구진에 의해 증명됐다. 이 남극 해빙은 이산화탄소를 가둬둠으로써 지구에 찾아온 8번의 빙하기 초기 '온도 하강'을 가속화하는 역할도 했다.

18일 기초과학연구원(IBS) 기후물리 연구단(단장 악셀 팀머만․부산대 석학교수) 연구팀은 미국 하와이대학과 공동연구를 통해 남극해 해빙이 이산화탄소를 바다 깊은 곳에 가둬 초기 빙하기 온도하락을 가속시켰음을 규명했다.

연구팀은 8번의 빙하기와 간빙기(빙하기 사이 시대)가 반복된 78만4000년 간의 지구 기후를 분석했다. 당시 지구는 지금보다 6℃ 가량 더 추웠으며, 북반구 대륙 일부가 최대 4㎞ 두께 빙상으로 덮여 있었다.

대기 중 이산화탄소 농도가 높아지면 온실효과가 발생해 지구가 뜨거워지는 현상이 발생하는데, 식물이나 토양 면적이 넓으면 탄소를 자연적으로 저장할 수 있어 대기 온실효과를 일정부분 막을 수 있다.

그런데 빙하기 당시엔 대부분의 육지가 빙하로 뒤덮여 있어 식물이나 토양 면적이 부족해 탄소를 저장할 수 없었고, 따라서 과학자들은 바다에 탄소가 저장됐을 것으로 추론했다.

하지만 지금까지 어떤 기작에 의해 남극해가 여분의 탄소를 흡수하고, 저장했는지에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았다.

이번 연구에선 빙하기 바다가 다량의 탄소를 머금게 된 과정에 남극 해빙이 중요한 역할을 했다는 점을 규명해냈다.

연구진은 최첨단 기후 모델 시뮬레이션 결과를 이용해 8번의 빙하기-간빙기가 일어났던 지난 78만4000년 동안의 기후를 분석했다.

빙하기 당시 남극해에는 거대한 해빙이 생겨났고, 바닷물이 얼면서 남극해의 소금 농도(염도)는 더욱 높아졌다. 이처럼 아주 짜고 차가운 남극의 바닷물은 '밀도'가 높아지면서 바다의 맨 밑바닥인 심층으로 가라앉아 '남극 심층수'를 형성하게 됐으며 이때 지구의 대기가 보유한 탄소량의 약 60배에 달하는 탄소를 심층수가 머금게 됐다는 것이다.

대기가 차가워질수록 해빙의 면적은 넓어지고, 다량의 무거운 심층수가 생긴다. 이 심층수는 솟아오르며 탄소를 대기로 방출하지만, 빙하기엔 해빙이 바다 표면을 덮어 심층수가 얼음 밑에 갇혀있는 셈이 된다. 거대한 해빙이 이산화탄소 방출을 막는 마개역할을 하는 셈이다.

연구진은 빙하기 초기 남극해 해빙 증가로 인해 바다 심층수와 중층수의 밀도차가 증가하고, 두 수괴(물리적‧화학적 성질이 비슷한 해수의 모임)사이의 혼합 즉, 탄소 교환이 줄어듦을 확인했다.

혼합 작용의 감소로 인해 심해는 더 많은 양의 탄소를 가두고, 이 과정에서 대기 중 이산화탄소 농도는 약 30ppm 감소했을 것으로 추정했다. 또 빙하기 중반부에는 해빙 면적과 두께가 최대에 다다르면서 용승된 탄소가 대기 중으로 방출되지 못해 대기 중 이산화탄소 농도가 10ppm 가량 추가로 감소했을 것으로 분석했다.

이번 연구는 남극해 해빙이 기온 하락에 빠르게 반응해 온실가스를 심층에 가두는 식으로 빙하기를 증폭시켰다는 결과를 보여준다. 기온 하강-해빙 증가-대기 중 이산화탄소 감소-기온 추가 하강으로 이어지는 빙하기의 진행 과정을 밝히는데 중요한 기여를 한 것이다.

악셀 팀머만 단장은 “초기 기온 하락, 대기 중 탄소 감소 등 빙하기를 촉발시킨 비밀을 완전히 풀기 위해서는 아직 더 많은 연구가 필요하다”면서도 “북반구 빙상 증가와 이에 따른 해수 내 염분 변동이 빙하기 초기 변동과 관련이 있을 것으로 추정하고 있다”고 말했다.

이번 연구결과는 미국국립과학원회보(PNAS‧Proceedings of the National Academy of Sciences)에 온라인 게재됐다.
esther@news1.kr

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