기후 변화

지난 20세기 동안 북극의 대기 온도는 지구 표면의 평균 온도 상승폭보다 5배나 빠르게 상승하였다. 이로 인하여 북극에서는 1960년대 이후로 얼음 면적이 10%나 감소하였고, 겨울에 호수가 빙하로 덮이는 기간이 약 2주나 짧아지는 등의 변화가 나타나고 있다. 몇 년 전, 이러한 기후 변화로 인해 나타난 동물과 인간의 삶의 변화를 그린 다큐멘터리 ‘지구의 눈물’ 시리즈가 큰 관심을 끌었다. 녹아내린 빙하를 황망히 바라보는 북극곰의 모습이나 혹독하게 변해버린 환경에서 새끼를 지키기 위해 싸우는 펭귄들의 모습은 더 이상 낯설지 않은 풍경이 되었다. 이러한 기후 변화의 징후는 지구 저편의 일이 아닌, 바로 우리가 직면한 문제이다. 세계 최대의 사막인 사하라 사막에는 기원전 12,000년에서 기원후 100년까지 제작된 것으로 추정되는 암각화가 있다. 여기에는 기린, 코뿔소, 사자, 코끼리 등 사막이 아닌 초원에서 서식하는 동물들이 많이 등장한다.기후란 어떤 지역에서 오랜 기간 동안의 평균적인 기상 상태를 의미한다. 그러나 기후는 언제나 동일한 것이 아니라 오랜 시간에 걸쳐 변하는 것이 일반적이다. 이처럼 기후를 변화시키는 요인은 무엇일까? 기후는 복잡한 지구 시스템 속에서 다양한 요소의 영향을 받으며 천천히 변화하고 있다. 기후 변화를 일으키는 요인은 크게 자연적 요인과 인위적 요인으로 나눌 수 있다. 기후 변화의 자연적 요인은 크게 지구 내적 요인과 지구 외적 요인으로 나눌 수 있다. 지구 내적 요인으로는 수륙 분포 및 빙하 면적의 변화, 생물의 증감 또는 화산 폭발과 같은 대규모 사건 등이 있다. 수륙 분포와 빙하 면적이 변하면 지표에서 흡수하거나 반사하는 태양 복사 에너지양이 달라진다. 또한 생물의 변화는 호흡과 광합성량을 바꾸어 대기 중 온실 기체량에 변화를 주며, 화산 폭발로 대기 중에 방출된 화산재 등은 태양 에너지를 차단한다. 이처럼 기권, 수권, 생물권의 각 요소들이 상호 작용하며 태양 복사 에너지와 지구 복사 에너지의 출입에 영향을 준다. 이러한 과정으로 지구 전체적으로 대기 대순환과 해류에 변화가 나타나며, 이를 통해 지구 기후가 변하게 된다. 기후 변화의 지구 외적 요인으로는 주기적으로 나타나는 천문학적 요인과 태양 활동의 변화가 있다. 지구는 그림 16과 같이 자전축의 기울어진 방향과 각도 및 공전 궤도 이심률이 변하고, 그에 따라 태양과의 거리 및 태양 에너지의 입사각을 변화시켜 지표에 도달하는 태양 복사 에너지양이 달라진다. 지구 자전축은 21.5!에서 24.5!까지 약 41,000년을 주기로 변한다. 지구 자전축 경사가 커지면 계절에 따른 태양 복사 에너지 입사각의 차이가 증가하여 기온의 연교차가 커진다. 지구 공전 궤도는 거의 원 모양과 타원 모양 사이에서 약 10만 년을 주기로 변한다. 지구 공전 궤도의 이심률이 커질수록 근일점과 원일점에서 태양까지의 거리 차가 커지고, 그 결과 태양 복사 에너지양의 차이는 최대 23%까지 증가한다. 한편, 세차 운동은 지구 자전축이 기울어진 팽이처럼 회전하는 현상으로 약 26,000년의 주기로 일어난다. 현재 북반구는 근일점에서 겨울이고 원일점에서 여름인데, 약 13,000년 후에는 자전축 방향이 바뀌어 여름과 겨울의 위치가 반대가 될 것이다. 인간 활동 역시 지구 기후에 영향을 줄 수 있다. 산업 및 발전 시설이나 자동차에서 배출되는 다량의 온실 기체가 대표적인 예이다. 또한 농지 개간이나 벌목으로 인한 산림의 훼손은 식물에 의한 이산화 탄소 제거 효과를 크게 감소시킬 뿐 아니라, 물을 비롯한 물질의 순환과 지표의 복사 특성을 변화시켜 강수량에 영향을 준다. 포장도로의 건설과 고층 건물 신축에 따른 지표면의 변화, 도시화로 인한 인공 열발생의 증가 역시 지구 기후를 변화 시키는 요소이다. 우리나라의 농작물 재배지가 점차 바뀌어 가고 있다. 제주특별자치도에서만 재배되던 한라봉이 내륙에서도 재배되고, 남쪽 지방의 특산품이던 사과를 강원도에서도 재배할 수 있게 되었다. 지구에 입사된 태양 복사 에너지는 일부가 반사되어 나가고, 나머지는 대기와 지표면에 흡수되었다가 지구 복사 에너지로 다시 우주로 나간다. 이때 지표와 대기의 흡수량과 우주로 방출하는 복사 에너지양이 같게 유지되는데, 이것을 복사 평형이라고 한다. 한편, 지구에서 우주로 에너지를 방출하는 과정에서 대기에 흡수된 에너지가 다시 지구로 재복사되어 지표의 온도가 높아지는 것을 온실 효과라고 한다. 자연적인 온실 효과는 지구의 온도를 높여 주고, 일교차와 연교차를 작게 만들어 지구 환경에서 생명체가 존재할 수 있게 해 주었다. 그러나 산업이 발달하고 인간 활동이 늘어나면서 증가한 온실 기체의 영향으로 지구의 온도가 상승하는 지구 온난화가 발생하고 있다. 지구 온난화는 어떤 경향을 보이며 일어나고 있는지 알아보자. 지구 온난화가 심해진 것은 산업 혁명 이후이다. 인구증가 및 산업 발달로 화석 연료의 사용이 크게 증가했고, 이로 인해 다량의 이산화 탄소가 배출되었다. 또한 축산 폐수 등에서 발생하는 메테인, 농경지 등에서 발생되는 아산화 질소와 같은 온실 기체들이 대기로 들어가 잔류하면서 온실 효과가 커졌다. 지구의 기온이 인위적으로 배출하는 이산화 탄소 배출량과 같은 경향으로 증가하는 것으로 미루어, 지구의 기온 상승이 인간 활동과 밀접한 관련이 있음을 알 수 있다. 지구 온난화의 가장 뚜렷한 징후는 빙하 면적의 감소 및 해수면의 상승이다. 빙하와 만년설이 녹으면 지표의 반사율이 감소하여 더 많은 양의 태양 에너지가 유입된다. 이 과정에서 해수의 온도가 상승하면 인간이 배출한 이산화 탄소의 90% 이상을 흡수하던 해양의 온실가스 저장 능력이 줄어든다. 이 때문에 온난화가 더욱 심해지는 악순환을 일으키게 된다. 해수면이 상승하면 인간과 동물의 생활 터전이 위협받게 되면서 생물 다양성이 감소할 수 있다. 그리고 가뭄, 홍수, 태풍과 같은 자연재해가 자주 발생하면서 곡물 생산량이 감소하여 기근이나 전염병 증가 등의 사회적 문제들이 생길 수 있다. 독일 남서부에 위치한 징엔의 주민들은 에너지 자립을 위해 Solar-complex를 결성하였다. 이것은 마을에서 쓰이는 모든 에너지를 재생 가능 에너지로 바꾸는 것을 목표로, 2030 년까지 징엔의 모든 에너지를 풍력·태양·바이오가스 등을 통해 얻으려는 계획이다. 기후 변화는 지구 대기권에만 영향을 주는 것이 아니라 지구 시스템 전반을 변화시키는 매우 중요한 문제이다. 그런데 이러한 기후 변화가 인간 활동에 의해 가속화되고 있음이 밝혀지면서 기후 변화 방지를 위한 적극적인 노력이 필요하다는 자성의 목소리가 높아졌다. 이에 따라 기후 변화 방지를 위한 국제적 협약이 맺어지고 있으며, 국가적 정책을 통한 노력과 개인이 생활 속에서 실천하는 노력들이 이어지고 있다. 인류는 국제적 협약을 통해 모든 국가가 책임을 분담하며 기후 변화에 따른 피해를 예방하기 위해 노력해 오고 있다. 정부 간 기후 변화 협의체는 1988년 조직된 이래 기후 변화에 관한 보고서 발표 및 관련 정책 제안 활동을 꾸준히 하고 있다. 또한, 1997년에 채택된 교토 의정서에서는 이산화탄소, 메테인, 아산화 질소 등을 온실가스로 지정하여 관리하되, 선진국들이 먼저 감축 의무를 부담하기로 협의하였다. 지구 환경은 다양한 요소들이 복합적으로 작용하기 때문에 지구의 어느 한 요소에서 발생한 문제라도 지구 전체에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 또한 한번 파괴된 환경을 되돌리기 위해서는 많은 노력과 경제적인 부담이 필요하다. 따라서 인류의 삶이 지속적으로 가능한 행성으로서의 지구를 지켜내기 위한 우리 모두의 노력이 필요하다.