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봄철 이상기후의 원인은?

지난 4월의 날씨는 유독 이상했다. 4월 초에는 봄을 느낄 수 없는 꽃샘추위가 이어지며 마치 1~2월의 날씨와 같이 낮은 기온을 보였고, 4월 3일에는 19년만에 4월에 많은 눈이 내리기도 했다. 이러한 낮은 기온은 4월 중순에까지 이어졌다. 기상청의 예보와 달리 봄꽃의 개화시기가 늦어지면서 봄꽃 축제를 걱정하는 이들도 있었지만 4월 말이 되자 갑작스럽게 기온이 큰 폭으로 오르기도 했다.

출처:플리커(@whologwhy / http://www.flickr.com/photos/hulagway/5230409540)


4월의 이상저온 현상과 4월 말부터 시작되어 5월초까지 이어진 이상고온 현상. 늦게 오는 봄과 빨리 오는 여름의 이 같은 이상기후는 분명 우리에게 좋지 않은 신호다. "요즘 날씨가 왜이러지?" 라는 사람들의 걱정 어린 대화가 낯설지 않다. 기상청에 따르면 올해 서울에서 개나리는 4월 4일, 진달래는 4월 8일, 벚꽃은 4월 15일에 개화한 것으로 공식 집계됐다. 이러한 시기는 예년에 비해 2∼5일 늦은 때다.

4월의 기온(출처:기상청).


그렇다면 지구가 우리에게 이상기온을 통해 경고하고 있는 것은 무엇일까? 바로 지구온난화다.
지구온난화란 지구 표면온도가 상승하는 현상으로, 지구 밖으로 나가는 복사열이 감소하여 나타난다. 이로 인해 빙하가 녹으면서 해수면의 높이가 상승하고, 홍수, 태풍, 사막화 등 여러 가지 이상 기후가 나타난다. 기상청에 따르면 지구 표면의 평균온도가 올라가면 기상현상과 대기 이동의 근본 원인이 되는 열에너지의 총량이 늘어나고 기류의 흐름도 빨라진다. 기상현상은 기단의 이동, 충돌에 따라 일어나는데 공기의 흐름이 빨라지면 기상현상의 변화도 커지고 '극한기상' 현상이 나타나기 쉽다는 것이다.

출처:플리커(Global Warming. The Earth became the newest Waterworld.(Cherrylynx / http://www.flickr.com/photos/softpixtechie/1838541043))

그렇다면 지구 온난화인데 어째서 봄철 이상저온 현상이 발생한 것일까? 지구온난화가 줄어들었다는 의미일까? 결론부터 말하자면, 기상청에서는 지구온난화가 지구 표면의 온도가 상승하는 현상임에는 맞지만 이것이 언제나, 모든 지역의 기온이 높다는 것을 의미하는 것은 아니라고 말한다. 즉, 일정 기간, 일정 장소에서 온도가 낮게 나타났다고 해서 온난화가 줄어들고 있다는 의미는 아니라는 것이다.

2010년 평균기온의 분포를 보면, 다른 지역과 달리 시베리아에서 동아시아에 이르는 지역과 북유럽만 기온이 낮은 것으로 나타났다. 서아시아나 아프리카 등 다른 지역에서는 기온이 높았으며, 특히 캐나다에서는 기온이 평균보다 5도 이상 높은 지역도 나타났다. 하지만 분명 지구온난화로 인한 지구평균기온은 상승하고 있다. 미국 국가기후자료센터의 보고서에 의하면 지난해 지구평균기온은 관측사상 가장 높은 값을 기록하였고, 10년 평균 또한 가장 높은 값을 기록하였다고 한다. (출처: 한국극지연구진흥회 블로그 http://kosap.tistory.com/362

지구평균기온의 시계열(출처:미국 국가기후자료센터(NCDC)http://www.ncdc.noaa.gov/oa/ncdc.html)

우리나라의 봄철 이상저온 현상 역시 전문가들은 그 원인으로 북극의 온난화 현상을 들고 있다. 중위도 상공에는 제트기류라는 것이 존재하는데, 이 제트기류는 북극이 차게 냉각될수록 더 강해져 찬 공기를 강하게 북극에 가두게 된다. 헌데 북극의 기온이 올라가면서 제트기류가 약해지자, 북극의 찬공기가 기압골을 따라 중위도 지역으로 내려오게 되고 이상저온 현상을 발생시키는 것이다.

지난 4월 mbc뉴스데스크에서 보도된 실제 미국 해양대기청이 분석한 한 달 간의 북반구 온도 편차 분석 자료를 보면 북극해 지역은 전체가 붉게 나타나며 평년보다 높은 기온을 보이는 반면에, 한반도가 포함된 중위도 지역은 이상 저온 현상을 보이고 있는 것을 볼 수 있다.

NOAA 위성자료 분석에 의한 한반도 인근해 표면수온분포도(a-1993,b-2002) 출처: 기상청

이 외에도 지구온난화가 우리의 실생활에 끼치는 영향에는 어떠한 것들이 있을까?
앞에서 예를 든 것과 같이 기상에 있어서 꽃의 개화 시기가 빨라지거나 늦춰지는 현상, 장마철에 스콜성 강수(집중 호우)의 빈도가 잦아지거나, 유례없는 폭염이 발생하는 등 우리의 생활에 밀접한 영향을 주는 부분에서 변화가 일어나고 있다. 또 동해에서 난류성 어종(따뜻한 물에서 자라는 어종)인 오징어나 멸치가 많이 잡히거나, 남쪽 지방에서만 자라던 식물 등이 점차 중부 지방에서도 자라는 것을 확인할 수 있는 것도 모두 같은 이유다.

그렇다면 이러한 지구온난화의 원인은 무엇일까? 여러 가지 원인을 들 수 있지만 가장 큰 요인은 산업의 발달로 화석연료의 사용이 증가하면서 배출되는 이산화탄소다. 태양에서 지구로 오는 태양에너지 중 약 44%는 지표면에 도달하는데, 지구는 이 태양에너지를 사용하고 남은 에너지를 적외선 형태로 다시 방출하게 된다. 하지만 지구를 감싸고 있는 온실가스가 이 적외선을 흡수하여 지구 밖으로 나가는 것을 막고 흡수된 에너지 일부를 다시 방출하면서 지구의 온도가 상승하게 되는 것이다.

온실효과(출처:기상청)

A: 반사되는 태양 단파에너지 (26% - 대기반사, 4 % - 지표 반사)
B: 대기에 흡수되는 에너지(32% - 대기 전도 에너지, 101 % - 지구 장파 복사에너지, 19% - 태양 단파에너지)
C: 지표면에 흡수되는 태양 단파에너지( 51% )
D: 지표면에 도달하는 에너지의 일부는 열전도에 의해 다시 대기로 전도
E: 지구온도 15℃에 해당하는 에너지(390W/㎡)
F: 대기를 빠져나가는 지구 장파 복사에너지
G: 대기에서 지표면으로 되돌아오는 지구 장파 복사에너지
H: 대기에서 발출되는 장파 복사에너지 
 

지구온난화를 막기 위한 노력
우리나라뿐만이 아니라 세계 각국에선 지구온난화를 막기 위해 여러 노력을 하고 있다. 대표적인 것이 기후변화협약에 따른 온실가스 감축목표를 정하여 실천하기로 한 교토의정서다. 또, 지난 2009년에는 지구온난화 해결 방안을 모색하고 교토의정서를 대체할 새로운 구속력 있는 협약을 도출하기 위해 코펜하겐기후변화회의가 2009년 덴마크 코펜하겐에서 열리기도 했다. 하지만 안타깝게도 ‘지구 기온상승을 2도 이내로 제한하고 선진국은 2010년 1월 말까지, 오는 2020년 온실가스 감축 목표를 제시한다’는 내용의 코펜하겐 협정’이 ‘승인’ 대신 ‘유의’ 형식으로 인정되며 온전한 교토의정서 대체안은 무산되었다.

우리나라는 2013년부터 교토의정서에 따라 온실감스 감축 의무국으로 지정된다. 이에 따라 우리나라는 산림녹화사업 등과 청정개발체제(CDM, Clean Development Mechanism : 선진국 기업이 개발도상국에 투자해 얻은 온실가스 감축 분을 자국의 온실가스 감축실적에 반영하는 제도)과 탄소배출권거래제(ET, Emission Trading : 온실가스 감축의무가 있는 국가가 당초 감축목표를 초과 달성했을 경우 여유 감축쿼터를 다른 나라에 팔 수 있도록 하는 제도) 등으로 대비를 하고 있다.

우리가 사소하다고 지나쳐버릴 수 있는 기후변화는 지구가 계속해서 보내는 경고, 혹은 SOS인지도 모른다. 이젠 지구가 우리에게 던져주는 메시지를 잘 이해하고 세계 각국과 함께 지구 온난화를 막기 위한 부단한 노력이 절실한 때이다.

 

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굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

북극의 강추위!! 우리에게 오다.

이번 겨울, 우리나라를 비롯한 유럽 국가가 강추위로 몸살을 앓고 있다는 소식이 연일 보도되었었다. 지난 1월 19일 미국 시애틀에는 한파와 눈보라가 몰아쳐 공항이 폐쇄되고 정전 사태가 발생해 18만 명이 피해를 입었다. 또한 북유럽에는 한파와 폭설이 몰아쳐 한파와 관련하여 사상자가 수 백 명이 발생하기도 했다. 이렇게 극지방의 강추위가 우리나라를 비롯한 중위도 국가들에 들이닥친 이유는 무엇일까? 기상 전문가들은 이를 ‘음의 북극진동현상’으로 설명한다.

북극진동(AO:Arctic Oscillation)이란 북극의 찬 공기 소용돌이가 수십 일 또는 수십 년 주기로 강약을 되풀이 하는 현상을 말한다. 이를 음 또는 양의 편차로 표현한 것이 바로 북극진동지수(AOI:Arctic Oscillation Index)이다.

북극진동지수가 음의 편차를 나타낼 때에는 북극의 평년보다 기온이 높아 북극과 중위도 지역의 온도차가 작아져 북극을 감싸고 있는 소용돌이가 약해지는 상태가 된다. 이렇게 되면 그 소용돌이가 남북으로 크게 사행(뱀 모양의 구불구불한 움직임)하게 되어 북극 주변의 찬 공기가 중위도 지역으로 남하하면서 중위도 지역에도 추운 겨울이 나타나게 되는 것이다.

북극진동지수가 음으로 바꾼 이유는 ‘북극의 온난화’에서 찾을 수 있다. 북극의 지역의 온도가 높아짐에 따라 북극해의 얼음이 녹게 되고 얼음이 사라진 바다에서 수증기 발생량도 크게 증가하게 된다. 이 수증기가 시베리아에 더 많은 눈을 내리게 하고 또 쌓인 눈이 햇빛을 반사해 차가운 시베리아 대륙 고기압을 일찍 발달시킨다.

해빙 credit:NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio(출처:http://www.flickr.com/photos/gsfc/4989578009/)


이런 과정을 통해 북극의 대륙고기압이 발달하면 중위도에서 시속 100km로 빠르게 서에서 동으로 부는 제트기류가 약화된다. 제트기류(Jet Stream)대류권 상부영역의 좁은 영역에 집중된 강한 편서풍으로 겨울에도 꽉 조인 벨트처럼 작동해 북극의 차가운 공기가 남쪽으로 이동하지 못하게 하는 역할을 하는데 대륙고기압으로 인해 제트기류 벨트가 풀어지게 된다. 이에 따라 차가운 공기 덩어리를 가둬두는 힘이 약해져 북극의 찬 공기가 중위도 지역까지 직접 내려와 한파를 발생하게 된다.

제트기류의 블로킹 현상 : 러시아 폭염, 중국/파키스탄의 호우 유발 출처:기상청

지구온난화는 세계가 함께 풀어나가야 할 문제로 자리 잡은 지 오래이다. 하지만 지구온난화 문제를 해결하기 인류의 노력을 비웃기라도 하듯 자연의 역습이 시작되고 있다. 그 중 하나가 바로 지난 겨울 이슈가 되었던 수 십 년 만의 극심한 강추위일 것이다. 인류가 자연의 역습으로 인해 피해를 받는 것이 가시화되고 있는 요즘, 지구 온난화를 해결하기 위한 인류의 적극적인 행동이 더욱 필요한 시점이다. 

 

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