새로운 해양 연구에 따르면 남극 대륙의 융수로 인해 지구 기후에 직접적인 영향을 미치는 심해 해류가 느려지고 있는 것으로 나타났습니다.
배나 비행기 갑판에서 바라보면 세계의 바다는 상당히 균일해 보일지 모르지만, 수면 아래에는 많은 것들이 있습니다. 거대한 강들은 열대 지방의 열을 북극과 남극으로 운반하고, 그곳에서 물은 식어 다시 적도로 흐릅니다. 북미와 유럽 동부 해안에 사는 사람들은 멕시코 만류에 익숙합니다. 멕시코 만류가 없었다면 이곳들이 사람이 살 수 없는 곳은 아니었지만, 지금보다 훨씬 추웠을 것입니다.
이 애니메이션은 지구 파이프라인의 경로를 보여줍니다. 파란색 화살표는 깊고 차갑고 밀도가 높은 물의 흐름 경로를 나타냅니다. 빨간색 화살표는 더 따뜻하고 밀도가 낮은 표층수의 경로를 나타냅니다. 물 한 묶음이 지구 컨베이어 벨트를 통과하는 여정을 완료하는 데 1,000년이 걸릴 것으로 추정됩니다. 이미지 출처: NOAA
해류는 말하자면 자동차의 냉각 시스템입니다. 냉각수의 정상적인 흐름에 문제가 생기면 엔진에 심각한 문제가 발생할 수 있습니다. 지구에서도 해류가 흐트러지면 똑같은 일이 일어납니다. 해류는 지구 육지의 온도를 조절하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 해양 생물에 필요한 중요한 영양분을 공급합니다. 위는 NOAA에서 제공한 해류의 작동 방식을 설명하는 그림입니다. 아래는 NOAA의 설명입니다.
열염순환은 지구 컨베이어라고 불리는 지구 해류 체계를 구동합니다. 이 컨베이어 벨트는 북대서양 극지방 부근 해수면에서 시작됩니다. 이곳의 물은 북극의 기온으로 인해 차가워집니다. 또한 해빙이 형성될 때 소금이 얼지 않고 주변 해수에 남아 있기 때문에 염도가 높아집니다. 소금이 첨가되면 차가운 물은 밀도가 높아져 해저로 가라앉습니다. 표층수의 유입이 가라앉는 물을 대체하여 해류를 생성합니다.
이 심해는 남쪽으로, 대륙 사이를 지나 적도를 지나 아프리카와 남미 끝까지 이동합니다. 해류는 남극 대륙 가장자리를 따라 흐르다가 북대서양처럼 물이 다시 식어 가라앉습니다. 이렇게 컨베이어 벨트는 '충전'됩니다. 남극 대륙을 돌아나온 두 부분은 컨베이어 벨트에서 분리되어 북쪽으로 향합니다. 한 부분은 인도양으로, 다른 부분은 태평양으로 들어갑니다.
적도를 향해 북쪽으로 이동하면서 두 부분은 분리되고, 따뜻해지며, 표면으로 올라오면서 밀도가 낮아집니다. 그런 다음 남쪽과 서쪽으로 돌아와 남대서양을 거쳐 결국 북대서양으로 이동하고, 그곳에서 순환이 다시 시작됩니다.
컨베이어 벨트는 바람이나 조류(초당 수십에서 수백 센티미터)보다 훨씬 느리게(초당 수 센티미터) 움직입니다. 1세제곱미터의 물이 지구를 한 바퀴 도는 데 약 1000년이 걸릴 것으로 추산됩니다. 컨베이어 벨트의 여정 또한, 컨베이어 벨트는 아마존 강 유량의 100배가 넘는 엄청난 양의 물을 운반합니다.
"컨베이어 벨트는 또한 세계 해양의 영양분과 이산화탄소 순환에 중요한 역할을 합니다. 따뜻한 표층수는 영양분과 이산화탄소가 고갈되지만, 깊은 층이나 기질로서 컨베이어 벨트를 통과하면서 다시 풍부해집니다. 이는 세계 먹이 사슬의 기반입니다. 조류와 다시마의 성장을 지원하는 차갑고 영양분이 풍부한 바닷물에 의존합니다."
3월 29일 네이처(Nature)지에 발표된 새로운 연구에 따르면, 남극 대륙이 따뜻해짐에 따라 녹아내리는 빙하에서 나오는 물이 2050년까지 이 거대한 해류의 속도를 40%까지 늦출 수 있다고 합니다. 그 결과, 실제로는 존재하지 않는 지구 기후의 엄청난 변화가 초래될 것입니다. 이러한 현상은 잘 알려져 있지만, 가뭄, 홍수, 해수면 상승의 가속화로 이어질 수 있습니다. 연구에 따르면 해류의 속도가 느려지면 수 세기 동안 전 세계 기후가 변화할 수 있습니다. 이는 해수면 상승 속도 증가, 기상 패턴 변화, 그리고 중요한 영양분 공급원에 접근하지 못하는 굶주린 해양 생물 등 다양한 결과를 초래할 수 있습니다.
뉴사우스웨일스 대학교 기후변화 연구센터의 맷 잉글랜드 교수이자 네이처(Nature) 저널에 게재된 이 연구의 공동 저자는 심해 해류 전체가 현재 붕괴를 향해 나아가고 있다고 말했습니다. "과거에는 이러한 순환이 바뀌는 데 약 1,000년 이상이 걸렸지만, 이제는 수십 년이면 충분합니다. 이러한 변화는 우리 생각보다 훨씬 빠르게 일어나고 있으며, 순환의 속도가 느려지고 있습니다. 우리는 장기적인 멸종 가능성에 대해 이야기하고 있습니다. 상징적인 물 덩어리입니다."
심해류의 속도가 느려지는 것은 해저로 가라앉은 물이 북쪽으로 흘러가기 때문입니다. 뉴사우스웨일스 대학교 출신으로 현재 매사추세츠 공과대학교(MIT)에 있는 첸 리(Qian Li) 박사는 영국이 공동으로 진행한 이 연구의 주저자입니다. 저자들은 경제 침체가 "열, 담수, 산소, 탄소, 그리고 영양소에 대한 해양의 반응을 심각하게 변화시킬 것이며, 이는 향후 수 세기 동안 전 세계 해양에 영향을 미칠 것"이라고 기술합니다. 한 가지 영향은 강우량의 근본적인 변화일 수 있습니다. 어떤 지역은 비가 너무 많이 내리고 어떤 지역은 비가 너무 적게 내립니다.
"우리는 이런 곳에서 자기 강화 메커니즘을 만들고 싶지 않습니다."라고 이 박사는 말하며, 이러한 속도 감소가 심해를 사실상 정체시켜 산소 공급을 차단했다고 덧붙였습니다. 바다 생물들이 죽으면 해저로 가라앉아 전 세계 바다를 순환하는 물에 영양분을 더하게 됩니다. 이러한 영양분은 용승 시 다시 돌아와 식물성 플랑크톤의 먹이가 됩니다. 이것이 바로 해양 먹이 사슬의 근간입니다.
호주 정부 산하 연방 과학 및 산업 연구 기구의 해양학자이자 남극해 전문가인 스티브 린툴 박사는 심해 순환이 느려지면 상층 해양으로 돌아가는 영양소가 줄어들어 식물성 플랑크톤 생산에 영향을 미칠 것이라고 말했습니다.
"전복 순환이 둔화되면 남극 주변의 해빙수 방출을 막아야만 다시 순환을 시작할 수 있습니다. 즉, 더 시원한 기후가 필요하고, 다시 회복될 때까지 기다려야 합니다. 우리의 높은 온실가스 배출량은 계속되고 있습니다. 기다릴수록 우리는 더 많은 변화를 만들어내야 합니다. 20년 전만 해도 우리는 심해가 크게 변하지 않았다고 생각했습니다. 그는 너무 멀리 떨어져 있어서 대응할 수 없었습니다. 하지만 관측과 모델은 그렇지 않음을 보여줍니다."
포츠담 기후영향연구소의 해양학자이자 지구 시스템 분석 책임자인 슈테판 람스토르프 교수는 이번 연구 결과가 "남극 주변 기후가 향후 수십 년 동안 더욱 약화될 가능성이 높다"는 것을 보여준다고 말했습니다. 유엔의 주요 기후 보고서는 해빙수가 심해에 미치는 영향을 반영하지 않는다는 점에서 "중대하고 장기적인 단점"을 가지고 있습니다. "해빙수는 이 지역의 염도를 희석시켜 물의 밀도를 약화시켜 가라앉아 이미 존재하는 물을 밀어낼 만큼의 무게를 갖지 못하게 합니다."
지구 평균 기온이 계속 상승함에 따라 해류 속도 감소와 지구 냉각을 위한 지구공학의 필요성 사이에는 연관성이 있습니다. 두 가지 모두 예측 불가능한 결과를 초래하여 전 세계 여러 지역 사람들의 삶에 파괴적인 영향을 미칠 수 있습니다.
물론 해결책은 이산화탄소와 메탄 배출량을 획기적으로 줄이는 것이지만, 세계 지도자들은 이러한 문제에 적극적으로 대처하는 데 소극적입니다. 화석 연료 공급업체의 반발과 화석 연료에 의존하는 소비자들의 분노를 불러일으킬 것이기 때문입니다. 화석 연료는 자동차 연료, 난방, 인터넷의 동력원입니다.
만약 미국이 화석 연료 연소로 인한 손실을 소비자에게 부담시키는 데 진지하게 임한다면, 석탄 화력 발전소의 전기 요금은 두 배 또는 세 배로 오르고 휘발유 가격은 갤런당 10달러를 넘어설 것입니다. 만약 이러한 상황이 발생한다면, 대다수의 유권자들은 과거의 영광을 되찾겠다고 약속하는 후보들에게 투표하며 환호할 것입니다. 다시 말해, 우리는 불확실한 미래를 향해 계속 나아갈 가능성이 높고, 우리의 자녀와 손주들은 우리가 의미 있는 방식으로 행동하지 못한 결과의 대가를 치르게 될 것입니다.
람스토르프 교수는 남극 대륙의 해빙수 증가로 인한 해류 둔화의 또 다른 우려스러운 측면은 심해류의 둔화가 심해에 저장될 수 있는 이산화탄소의 양에도 영향을 미칠 수 있다는 점이라고 말했습니다. 우리는 탄소와 메탄 배출량을 줄임으로써 이러한 상황을 완화할 수 있지만, 이를 위한 정치적 의지가 있다는 증거는 거의 없습니다.
스티브는 플로리다에 있는 자신의 집이든, 아니면 힘이 닿는 곳 어디든 간에 기술과 지속가능성의 교차점에 대해 글을 씁니다. 그는 "깨어 있는" 것을 자랑스러워했고, 유리가 왜 깨졌는지는 신경 쓰지 않았습니다. 그는 3천 년 전 소크라테스의 말을 굳게 믿습니다. "변화의 비결은 낡은 것과 싸우는 데 모든 에너지를 집중하는 것이 아니라 새로운 것을 만드는 데 집중하는 것이다."
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