2도가 오르기 전에

By 남 성현

하늘, 땅, 바다 그리고 얼음으로 알아보는 기후위기

지구온난화로 인해 매년 바다에 흡수되는 열에너지 양은 지구상 모든 사람이 하루종일 전자레인지를 100개씩 가동할 때 소모되는 에너지양과 같다. 2020년 한 해 동안 바다에 흡수된 열에너지 양은 약 20ZJ로 추산되는데, 이것은 1초마다 원자폭탄이 4개씩 폭발하는 수준의 에너지에 해당한다.
지구 곳곳에서 들려오는 기후변화로 인한 기후재난 소식이 심상치가 않다. 평소 겨울철에도 포근하던 미국 텍사스주에서는 2021년 초 기록적인 한파와 폭설로 수십 명이 사망하고 대규모 정전 사태가 잇따르며 난방과 식수가 공급되지 않아 수백만 명이 피해를 겪었다. 반면, 북극해에서는 해빙이 녹으면서 북극점 이정표가 언제 사라질지 모른 채 위태롭게 놓여 있다. 기후변화가 다른 나라의 문제일 뿐이라고 생각하면 오산이다. 우리나라도 지난 2020년 최장 기간 동안 장마가 이어지며 홍수와 산사태 등 피해를 입었다.
기후변화(Climate change)로 시작된 경고는 기후위기(Climate crisis)를 넘어 이제는 기후비상(Climate emergency)으로까지 넘어왔다. 과학자들은 지구온난화로 인류가 멸망한다는 미래가 수십 수백년 후가 아니라 당장 우리 눈앞에 와있다고 말한다. 이제는 전세계인 모두가 기후위기를 해결하기 위해 노력해야하는 지금, 우리는 기후에 대해 얼마나 잘 알고 있을까?
《2도가 오르기 전에》의 저자 남성현 서울대 지구환경과학부 교수는 기후위기를 이겨내기 위해선 먼저 기후에 대해 정확히 아는 것이 필요하다고 말한다. 기후변화 이전의 지구가 어떤 모습이었는지를 알아야 기후변화의 징조도 알아볼 수 있기 때문이다. 또, 지구의 환경시스템이 어떻게 작동하고 있는지를 알아야 그 안에서 구체적인 실천 방법을 모색할 수 있기 때문이다. 이 책에서는 기후의 개념부터 지구와 기후에 대해 사람들이 궁금해하는 질문들을 하늘, 땅, 바다 그리고 얼음으로 나누어 과학적 자료들과 함께 대답하고 있다. 각 부분별로 지구생태계가 어떻게 움직이는지를 배우다보면 결국 이 모든 것들이 모여서 톱니바퀴 굴러가듯 맞물려 지구를 구성하고 있음을 알 수 있다.
기후, 기상, 날씨의 차이는 무엇일까? 미세먼지도 기후변화라고 할 수 있을까? 폭우, 폭설이 무조건 이상기후현상 때문일까? 정말 지구가 위기에 처한 것일까? 기후위기 앞에서 우리가 한번쯤 가져본 궁금증을 이 책을 통해 알아보자. 지구에서 계속 생존하기 위해서는 ‘2도가 오르기 전에’ 질문에 대한 답을 알고 있어야만 한다.

• Language: 한국어
• Publisher: 애플북스
• Release date: Oct 11, 2021
• ISBN: 9791190642873

Book preview

남 성 현

서울대학교 지구환경과학부 교수, 기후과학자. 서울대학교 자연과학대학 지구환경과학부에서 해양학을 전공하고 동 대학원에서 물리해양학으로 석사 및 박사 학위를 받았다. 인간과 지구가 공존할 수 있는 지속 가능 발전을 위해 해양관측 중심의 자연과학 연구와 교육을 진행 중이다. 국방과학연구소 제 6기술연구본부에서 해군을 위한 해양연구를, 미국 스크립스Scripps 해양연구소에서 박사후연구원으로 기후와 해양연구 프로젝트를 수행했다.

남빙양, 태평양, 대서양, 인도양 등 전 세계 각지의 바다를 60회 이상 탐사한 결과를 바탕으로 60여 편의국제학술논문을 발표했고, 2017년에는 대한민국 한림원의 우수한 젊은 과학자 ‘차세대 창립 회원’으로, 2018년과 2020년에는 서울대학교 자연과학대학 우수강의상, 연구상 수상자로 선정되었다. 현재 북태평양해양과학기구PICES 정부 대표로 파견되거나 각종 국제 회의에 참가하는 등 활발하게 활동하고 있으며, 저서로는 「푸른행성지구」 시리즈, 『위기의 지구, 물러설 곳 없는 인간』 등이 있다. 『기후변화 ABC』를 감수했다.

프롤로그

과학자들이 ‘기후변화(Climate Change)’를 우려하며 목소리를 내기 시작한 것은 상당히 오래 전부터이다. 그럼에도 ‘기후위기(Climate Crisis)’를 넘어 이제는 ‘기후비상(Climate Emergency)’이라는 용어까지 등장할 정도로 기후문제에 대한 걱정이 전 세계적으로 점점 더 커지고 있다. 그 이유는 무엇일까? 이대로 가면 정말 인류의 생존마저 위협받게 될까?

각종 이상기후와 환경 오염에 코로나19(COVID-19) 팬데믹까지 겹치며 많은 사람이 지구 환경 위기를 실감하고 있다. 그런데 심각성은 알겠는데, 정작 ‘기후’에 대해서는 여전히 잘 모르겠다고 말하는 이들도 있다. 게다가 모두가 ‘기후’에 대해 당연히 알고 있다고 전제하며 그 ‘변화’가 문제라고 이야기할 뿐, ‘기후’라는 과학적 개념에 대해서는 쉽게 설명해 주지 않는다.

이 책을 집필한 이유는 ‘기후 변화’를 말하기에 앞서, 광범위한 지구 환경 전반의 ‘기후’ 개념을 정리하기 위해서다. 따라서 우리가 살고 있는 지구를 구성하는 하늘과 땅과 바다, 그리고 얼음 등 각각에서 기후와 관련된 개념은 무엇이고, 어떻게 그리고 왜 기후가 변화하는지, 그 결과 어떤 일이 벌어질지에 대한 질문들을 모아 답하는 형식으로 설명하려 한다.

남성현

목차

프롤로그

PART 1 기후의 정의

1 기후와 날씨는 어떻게 다를까?

2 기후는 원래 변하지 않을까?

3 기후가 변하는 것을 어떻게 알 수 있을까?

4 기후변화는 언제부터 나타났을까?

5 기후변화는 왜 일어날까?

6 지구온난화만 기후변화일까?

PART 2 기후와 기후변화 – 땅

7 우리나라에서 가장 추운 지역과 가장 더운 지역은?

8 세계에서 가장 추운 곳과 가장 더운 곳은?

9 지구에는 어떤 기후대가 있을까?

10 한국에서도 커피나무를 키우고 와인을 생산할 수 있을까?

11 화산과 지진은 무슨 관계일까?

12 백두산이 분화하면 기후가 바뀔까?

13 사막도 기후변화로 생긴 걸까?

14 장마도 기후변화 때문에 나타나는 걸까?

15 기후변화로 만년설이 다 녹으면 어떻게 될까?

16 기후변화로 땅이 녹으면 어떤 일이 일어날까?

17 기후가 변화하면 모든 생명체가 멸종할까?

18 날씨가 따뜻해지면 바퀴벌레가 더 많아질까?

19 초콜릿이 사라질 수도 있다고?

PART 3 기후와 기후변화 – 하늘

20 구름 위는 얼마나 추울까?

21 구름은 어떻게 그리고 왜 각양각색으로 생길까?

22 세계에서 비가 가장 많이 오는 곳과 가장 안 오는 곳은?

23 계절이 바뀌지 않는 곳도 있을까?

24 온실가스는 어떻게 늘어날까?

25 미세먼지가 증가하는 것도 기후변화 때문일까?

26 지구 온도가 겨우 1도 올랐을 뿐인데 왜 위기라고 할까?

27 지구에 봄과 가을은 사라지고 여름과 겨울만 남을까?

28 폭염은 앞으로 더 심해질까?

29 지구온난화인데 왜 한파와 폭설이 찾아올까?

30 더워진 지구에서 가장 위험한 건 무엇일까?

31 미래의 기후를 어떻게 알 수 있을까?

32 기온이 오르는 것을 막을 방법은 없을까?

PART 4 기후와 기후변화 – 바다와 얼음

33 바다에도 기후가 있을까?

34 보이지도 않는 깜깜한 바닷속을 어떻게 알 수 있을까?

35 바닷물의 수온은 일정할까?

36 왜 바다마다 환경이 다를까?

37 우리나라의 해안은 서로 어떻게 다를까?

38 기후변화는 바다도 멈추게 할까?

39 지구온난화가 바닷물도 끓게 할까?

40 기후변화로 바닷속에서는 어떤 일이 일어나고 있을까?

41 바닷속 물고기는 어디에 많을까?

42 태풍은 왜 생기는 것일까?

43 강한 태풍은 기후변화 때문일까?

44 얼음은 왜 바다에 가라앉지 않을까?

45 북극과 남극은 어떤 얼음으로 덮여 있을까?

46 빙하가 녹으면 가장 먼저 물에 잠기는 곳은 어디일까?

47 빙하가 녹아서 해수면이 상승하는 걸까?

48 바닷물은 왜 산성으로 변할까?

49 바다가 오염되어 기후가 바뀔 수도 있을까?

50 바닷속 생태계는 어떻게 변해 갈까?

51 동해 오징어는 왜 ‘금징어’가 되었을까?

52 해수면 상승을 막을 수는 없을까?

PART 5 기후위기와 대응 노력

53 기후위기란 무엇일까?

54 기후와 전쟁은 무슨 상관이 있을까?

55 기후위기는 막을 수 없을까?

56 희망은 어디에서 찾아야 할까?

에필로그

참고문헌

x 01 x

기후와 날씨는

어떻게 다를까?

최근 들어 기후에 대한 관심이 부쩍 늘었다. 아마도 본격화된 기후변화(climate change), 아니 기후위기(climate crisis), 기후재앙(climate disaster), 기후비상(climate emergency)의 영향을 피부로 느끼기 때문일 것이다. 기후변화를 알려면 기후가 무엇인지부터 생각해 봐야 한다. 흔히 기후를 날씨(기상)와 혼동하는데, 사실 이 둘은 개념이 전혀 다르다. 기후는 긴 시간 동안의 평균적인 상태를 의미하며, 매일 그리고 시시각각으로 변화하는 날씨를 의미하는 ‘기상’과 구분된다. 즉 어떤 지역에서 규칙적으로 반복해서 변화하는 기상 현상을 일정 기간 평균하면 이것이 바로 기후인 것이다. 예를 들면, 하루 중에도 아침에는 기온이 크게 떨어졌다가 낮에 오르고 저녁에는 다시 떨어지는 변화를 겪는다. 또 계절적으로도 여름에는 기온이 높고 겨울에는 기온이 낮은데, 이는 모두 기상 현상이지 기후라고 하지 않는다. 반면에 지난 수십 년 동안 여름철 아침 최저 기온을 평균하면 더 이상 ‘기상’이 아니라 ‘기후’의 개념이 된다.

세계기상기구(World Meteorological Organization, WMO)에서는 30년 동안의 평균값을 기준으로 삼아 흔히 기온, 강수량, 바람과 같은 지상 요소들의 종합적인 상태로 해당 지역의 기후를 나타낸다. 아울러 10년 주기로 평균값을 계속 경신해 기후의 ‘변화’도 고려한다. 유엔기후변화협약(United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC)에서는 기후변화를 ‘직접적 또는 간접적으로 전체 대기의 성분을 바꾸는 인간 활동에 의한, 그리고 비교할 수 있는 시간 동안 관측된 자연적 기후변동을 포함한 기후의 변화’라고 정의한다. 여기에는 인간 활동에 의해서든 자연적인 변동에 의해서든 기후가 일정하지 않고 변화한다는 의미가 담겨 있다. 기후는 원래 장기간의 평균적인 상태이므로 잘 변화하지 않고, 기상 현상만이 변화무쌍하다. 하지만 10년마다 평균값을 계산해서 비교해 보면 1950년대와 2000년대의 기후가 서로 다르고, 1990년대와 2010년대의 기후가 다르므로 ‘기후변화’라 부르는 것이다.

넓은 의미에서의 기후는 단순히 수십 년간의 시간적 평균만을 의미하는 것이 아니라 통계적인 기법을 포함한 기후 시스템의 종합적인 상태를 뜻한다. 과거에는 단순히 한 해나 한 달 등 장기간 평균값을 계산해 기후를 표현했는데 결과가 반드시 가장 자주 발생하는 기상 현상에 해당하지는 않을 수도 있다. 또 이러한 장기간 평균은 불규칙한 기상 현상의 원인을 설명하기보다는 통계적 의미만 지니기 때문에, 대기 역학을 좀 더 동적으로 해석해 큰 규모의 대기 순환이나 요란을 토대로 기단, 전선 등의 출현빈도 분포에 따라 기후를 조사하기도 한다.

기후과학자, 기상학자, 대기과학자, 해양과학자, 지질과학자 등 기후 전문가들은 흔히 기상을 ‘기분’, 기후를 ‘성품’에 비유한다. 기분(기상)은 매일 그리고 시시각각 변화하지만 한 사람의(특정 지역의) 성품(기후)은 쉽게 변하지 않으므로, 만약 성품이 변화하면 ‘기후변화’와 같이 문제가 된다. 또 기후란 당신이 생각하는 것이고, 기상은 당신이 보는 것이다.라고 비유하거나 기상은 우리가 무슨 옷을 입을지를 알려주고, 기후는 우리가 무슨 옷을 사야 할지를 알려준다.라고 비유하기도 한다. 이처럼 기후는 기상과는 개념이 다르므로 반드시 구분해서 생각해야 한다.

x 02 x

기후는 원래

변하지 않을까?

사실 오랜 지구의 역사에서 기후는 늘 변해 왔고 앞으로도 계속 변할 것이다. 즉 산업혁명 이후 온실가스 배출을 증가시킨 각종 인간 활동으로 말미암아 기후변화가 나타났지만, 사실 그 전에도 빙하기와 간빙기를 거치며 기후가 자연적인 변화를 겪었고 이것은 오늘날까지 이어지고 있다. 태양 활동과 같은 외적 요인과 지구 시스템 내부의 하늘, 땅, 바다, 얼음, 생물 사이의 복잡한 상호 작용에 의해 자연적으로 나타나는 기후변화를 지구온난화와 같은 인위적인 기후변화와 구별하기 위해 자연적 기후 변동성이라 부르기도 한다. 문제는 오늘날의 인위적 기후변화가 이러한 자연적 기후 변동성 범위를 벗어나 지구의 역사에서 전례를 찾아볼 수 없을 만큼 빠른 속도로 전반적인 지구 환경을 변화시키고 있다는 점이다. 아직까지는 우리의 노력으로 최악의 상황을 막을 수 있지만, 점점 돌이킬 수 없는 수준에 가까워지고 있으며 인류의 생존을 위해 더 이상 물러설 수 없는 상태에 이르렀다.

자연적 기후 변동성에 대한 연구 결과들을 보면 지구의 기후는 태양 활동의 변화, 태양과 지구의 상대적 위치 변화 등의 외적 요인에 민감하게 반응한다. 그뿐만 아니라 화산 분화에 따른 성층권 에어로졸 농도 변화, 얼음으로 덮인 면적의 변화, 바닷속 내부에서 일어나는 거대한 흐름의 변화 등 지구 시스템 내부 요소들의 상호 작용에 의해서도 크게 좌우될 수 있다. 예를 들면 고위도의 바다 표면에서 무거워진 바닷물은 바닷속 깊이 가라앉고 저위도의 따뜻한 바닷물이 이를 채우기 위해 고위도로 이동하며 열을 공급해 주는데, 만약 이러한 순환이 약해지면 북반구에 빙하기가 도래할 수도 있다는 주장이 제기되기도 했다. 2005년에는 수십 년 동안 장기적으로 대서양 심층에서 해류가 약해졌다는 관측 연구 결과1가 발표되었는데, 이를 모티브로 삼아 영화 <투모로우(2004, 원제: The Day After Tomorrow)>가 만들어지기도 했다. 물론 과학자들은 영화와 같은 빙하기의 급작스러운 도래는 과장된 것이고 실제로는 100~1000년에 걸쳐 나타나며 과거 마지막 빙하기 후 찾아온 소빙하기(Little Ice Age)가 이러한 이유로 발생했을 것이라 추정한다.

1 Bryden, H. L., H. R. Longworth, and S. A. Cunningham (2005), Slowing of the Atlantic meridional overturning circulation at 25 degrees N, Nature, 438, 655-657.

또 9백여 명의 사망자와 65만 명의 이재민이 발생한 1991년 6월의 필리핀 피나투보 화산 폭발은 그 후 1년여간 지구 평균 기온을 섭씨 0.5도 정도 낮춘 것으로 알려졌다. 화산 폭발 당시 분출된 화산가스 속 이산화황 성분이 성층권에까지 도달해 장기간 머물면서 많은 양의 태양복사에너지를 차단해 지구를 냉각시켰기 때문인데 이를 ‘피나투보 효과’라고 부른다. 여기에서 착안해 최근에는 성층권에 이산화황을 인위적으로 살포해 지구온난화 문제를 해결하자는 아이디어가 논의되기도 했다. 영화 <설국열차(2013)>의 열차 학교 부분에는 지구온난화 대책으로 79개국 정상들이 비행기로 냉각제 ‘CW-7’ 물질을 살포하기로 했다는 내용이 나오는데, 아마도 이 냉각제가 이산화황일 것으로 추측한다. 그러나 영화에서처럼 온 세계가 설국이 되어 버리지 않으려면 이러한 인위적인 기후 조절 시도는 효과에 대한 충분한 과학적 검증을 거쳐 매우 신중하게 이루어져야 할 것이다.

2 이처럼 지구온난화 등의 기후문제 해결을 위해 기후 시스템을 인위적으로 조절 및 통제하고자 대규모로 개입하려는 방식을 지구공학(geoengineering) 혹은 기후공학(climate engineering)이라고 한다.

x 03 x

기후가 변하는 것을

어떻게 알 수 있을까?

2015년 세계 각국은 온실가스 감축을 통해 지구 평균 기온 상승폭을 섭씨 2도보다 낮은 수준으로 유지하기로 협약을 체결하고3, 가급적 1.5도보다 낮은 수준을 유지하기 위해 노력하기로 했다. 하지만 국립기상과학원은 우리나라 평균 기온이 지난 1988년 이후 30년 동안 20세기 초에 비해 이미 약 1.4도 상승했다고 발표했다. 즉 지구 평균 기온 상승보다 더 빠르게 지구온난화가 진행되고 있는 지역에 우리가 살고 있는 셈이다. 이처럼 지구온난화는 모든 지역에서 동일한 속도로 일어나는 것이 아니며 지구 평균 기온 상승보다 더 빠르게 온난화가 진행 중인 지역들이 존재한다. 특히 바닷물에 비해 비열이 작은 육지는 일반적으로 해양보다 훨씬 더 빠르게 기온이 상승하며, 대륙으로 덮인 면적이 더 넓은 북반구는 남반구에 비해 더 빠르게 온난화가 진행 중이다. 물론 비열 외에도 식생 등 지표면 상태 변화, 강수량이나 해양 및 대기의 순환 변화 등 복합적 요인에 의해 북반구의 빠른 온난화가 설명되고 있다.

3 2015년 12월 프랑스 파리에서 체결한 파리기후변화협약을 의미한다.

비열이 큰 바닷물로 채워져 있어 잘 데워지거나 식기 어려운데도 북극해에서 유독 빠르게 온난화가 진행되고 있는데 이를 ‘북극 증폭(Artic amplification)’이라고 부른다. 북극해 표면을 덮고 있는 해빙(sea ice)4이 더 많이 녹으면서 태양복사에너지를 잘 반사하지 못해 바닷물의 수온이 올라가고 이에 따라 해빙이 더욱 잘 녹아 태양복사에너지 흡수가 강화되는 현상이 주요 원인으로 알려져 있다. 또, 열대 바다에서도 빠른 온난화가 진행 중인데, 유라시아 대륙 중남부와 북미 대륙 남부 등 아열대 지역의 온실가스 농도 증가가 대기 대순환을 약화시키기 때문이다. 약해진 무역풍이 저층의 차가운 바닷물을 표층으로 퍼 올리는 용승(upwelling) 현상을 약화시키는 것이 열대 해역의 온난화가 빨라지는 원인으로 지목되기도 했다. 해양과학자, 기상과학자, 기후과학자들은 이처럼 지역적으로 온난화 속도가 다르게 나타나는 다양한 과학적 원인들을 연구하고 있다. 그렇다면 과연 이들은 세계