3'30" 읽기
- 지상에서 약 12km 높이까지 대류권은 지구 대기의 가장 낮은 곳에 있는 날씨 결정층
- 1980년부터 2020년까지 지난 40년 기간, 풍선 탐사선 측정 데이터 평가
- 인공 온실 효과에 의한 대류권의 점진적인 온난화가 이에 대한 가능한 원인
- 대류권, 1980년-2000년 사이 10년에 평균 0.14도씩, 2001년 이후로 10년에 0.31도 상승

지구의 대류권은 점점 두꺼워지고 있다.
대기층과 성층권 사이의 경계는 10년에 약 50미터씩 증가한다.

대기 이동: 

지난 40년 동안 하층 대기층(대류권)은 꾸준히 높이를 증가했다. 평균적으로 위의 성층권과의 경계는 현재 측정값에서 볼 수 있듯이 10년에 약 50미터씩 위쪽으로 이동했다. 북반구의 중위도에서는 고도 증가가 10년에 약 100km이다. 그 주된 이유는  지구 온난화다. 

▲ 여기에서 희게 보이는 성층권과 그 아래의 대류권 사이의 경계는 최근 측정 데이터가 확인된 바와 같이 40년 동안 점점 더 높이 이동해 왔다. © NASA / JSC

지상에서 약 12km 높이에 이르는 대류권은 지구 대기의 가장 낮은 날씨 결정층이다.
비, 구름, 폭풍이 발생하고 제트 기류와 같은 큰 기류도 상류에서 움직인다. 대류권은 상단에서 경계층인 대류권계면에 의해 위의 성층권과 분리된다. 이 경계층의 높이는 열대 지방에서 극지방으로 갈수록 낮아지고 계절, 기상 조건 및 온도에 따라 변동한다.

40년 동안의 풍선 측정 데이터

측정 데이터로 이제 확인된 바와 같이, 장기간의 경향은 대류권계면의 자연적인 고도 변동 아래 숨겨져 있다. 연구를 위해 중국 난징 대학의 링균 멩(Lingyun Meng)와 그의 동료들은 정기적으로 대류권계면의 위치를 ​​결정하는 데 사용되는 풍선 탐사선 측정 데이터를 평가했다. 이전 분석과 달리 시간 배열은 1980년부터 2020년까지 지난 40년을 다뤘다.

연구원들은 "1980년대부터 2000년경까지의 라디오존데 관측은 이미 대류권계면이 증가하고 있다는 첫 징후를 보여 주었다"고 설명했다. 인공 온실 효과에 의한 대류권의 점진적인 온난화가 이에 대한 가능한 원인으로 논의됐다. 기후 변화로 인한 성층권 냉각도 한 요인으로 여겨졌다.

그러나 엘니뇨나 태평양 10년 진동과 같은 자연적인 기후 변동도 대류권과 그 경계층의 높이에 영향을 미치기 때문에 이러한 추세가 계속될지는 불분명했다.

▲ 1980년부터 2020년까지 대류권계면의 높이에 대한 측정 데이터. © Meng et al./ Sci. Adv. 2021; 7: eabi8065

대류권계면은 10년에 50미터씩 증가

이제 명확하다.
세 가지 다른 측정 프로그램의 측정 데이터는 대류권계면이 지난 20년 동안 더 위로 이동했음을 확인했다. Meng과 그의 팀은 "1980년부터 2020년까지 전체 연구 기간 대류권계면이 계속 상승했다"고 보고했다. 원시 데이터에 따르면 대류권계면은 2020년에 평균 12.4km, 1980년에는 12.2km였다.

대류권계면의 이러한 높이 증가는 자연적 변동과 기후 주기를 제외할 때 여전히 명확하게 인식할 수 있다. 연구진은 “이러한 자연적 변동성을 제외시키면 대류권계면의 위치는 1980년부터 2000년까지 10년에 평균 50.3m씩 증가했다”며 "2001년부터 2020년까지의 두 번째 기간에 우리는 10년에 53.3m의 증가를 관찰했다“고 말했다.

중위도에서 가장 강한 경향

이 결과는 우리 행성의 가장 낮은 대기층이 점점 더 두꺼워지고 있음을 확인시켜준다. 

따라서 성층권의 경계는 정상적인 변동에 관계없이 지속적으로 위쪽으로 이동하고 있다. 이러한 높이의 증가는 북반구 중위도에서 특히 두드러진다.  

▲ 북극 지역의 빛나는 밤 구름 - 중간권에서 발생하며 최근 수십 년 동안 더 자주 발생했다. © NASA / HU / VT / CU-LASP / AIM, Joy Ng

"모든 위도에서 이러한 경향을 감지할 수 있지만 10년에 100미터로 북위 30도에서 40도 사이에서 가장 강하다"고 연구원들은 보고했다.
그들은 이 효과를 기후대에서 기후와 관련된 이동과 제트 기류와 같은 큰 기류로 돌린다. Meng과 그의 팀은 북위 30도에서 40도 사이의 고도 추세에 대해 말했다.

"인위적인 기후 변화에 대한 관측 증거"

전반적으로 과학자들은 대류권 높이의 증가를 기후 변화의 분명한 징후로 보고 있다. 

"이러한 지속적인 경향은 인류에 의한 기후 변화 관찰에서 중요한 증거를 제공한다"고 그들은 말했다. 이러한 꾸준한 증가의 원인은 대류권의 온난화 증가와 성층권 오존층의 회복이라는 두 가지 효과의 조합이다.

측정 데이터에 의하면 대류권은 1980년에서 2000년 사이에 10년에 평균 0.14도씩 따뜻해졌다. 2001년 이후로 10년에 0.31도다. 이론적으로 대류권계면은 지난 20년 동안 훨씬 더 빠르게 상승했어야 했다. 그러나 이러한 온난화 증가 추세는 성층권 오존층이 계속해서 회복되고 있어 상쇄된다고 팀은 설명했다. 증가하는 오존 밀도는 적어도 부분적으로는 대류권 성장을 방해한다. 대류권이 더 따뜻해지는 한, 성층권은 계속해서 바깥쪽으로 밀려날 것이다.

흥미롭다. 

대류권은 기후 변화 과정에서 변화하는 대기의 유일한 층이 아니다. 그 결과 성층권 위의 중간권은 과학자들이 최근 보고한 바와 같이 10년에 최대 200미터씩 줄어들고 있다.

(Science Advances, 2021; doi: 10.1126 / sciadv.abi8065)
출처: American Association for the Advancement of Science (AAAS)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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