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기후변화, 바닷물 안정화시켜 해양 생태계에 부정적 영향.
해수 혼합 불충분은 용존 산소의 분포 방해하기도 한다.
해저의 저산소 ‘dead zone 데드 존’을 강화시킬 수 있다.

기후 변화는 바닷물의 상하 계층화를 강화시킨다.
보다 안정적인 물 층화는 열, 산소 및 이산화탄소의 흡수를 억제

기후 변화는 바다를 더 따뜻하게 할 뿐만 아니라 물 덩어리의 층화를 강화한다.
이는 바닷물을 위아래가 섞이지 않는 더욱 안정적인 층을 만들어 열, 산소 및 이산화탄소를 덜 흡수하게 하고 이 영향을 심해로 전달한다. 이것은 기후 시스템에서 해양의 완충 효과를 약화시켜 생태학적 결과를 초래한다. 연구자들이 "Nature Climate Change 자연 기후 변화" 저널에 보고한 내용이다.

▲ 기후 변화는 바다를 따뜻하게하지만 바닷물의 위아래 계층화를 강화해 물의 교환을 방해한다. pixabay

해양은 엄청난 양의 열과 CO2를 흡수해 인위적인 온실 효과의 일부를 상쇄하기 때문에 기후 시스템에서 중요한 완충 역할을 한다. 그런데 기후 변화로 바다는 점점 더워지고 있고, 해양 폭염은 증가하고, 물은 점점 더 산성화되고 있다. 동시에 빙하에서 흐르는 용융물은 해양 화학을 변화시키고 북대서양 해류와 같은 해류의 흐름을 약하게 만든다.

위아래 수직 교환에 장벽

바다에 대한 지구 온난화의 또 다른 결과는 명백하다.
바닷물의 층화가 눈에 띄게 증가했다. 일반적으로 바다의 물은 수직으로 균등하게 혼합되지 않고 계층화된 구역을 형성한다.
상단에는 낮은 밀도의 더 따뜻한 저 염수, 더 아래에는 차갑고 짠 깊은 물이 있다.
이 층 사이에는 물 교환이 제한된다. 수층 간의 교환은 일반적으로 강한 바람이나 표면 온도가 낮은 겨울에 발생한다.

기후 연구자들은 특히 상부 물 층이 강하게 가열돼 해양 층화를 강화시키고 교환을 억제한다고 오랫동안 의심해 왔다. 그러나 지금까지 이에 관한 불완전한 데이터는 상층 200미터로 제한됐다.
베이징에 있는 중국 과학원의 이관쳉(Li Guancheng)과 동료들이 2천 미터 깊이까지 내려가는 수온과 염도에 대한 새로운 측정 데이터를 사용한 이유다.

그들은 층화에 대한 간접적인 정보를 얻기 위해 물에 용해된 질소의 측정을 사용했다.
그 양은 물의 밀도에 달려 있기 때문이다. 또한 과학자들은 물리적 원리를 기반으로 데이터 격차를 해소할 수 있는 컴퓨터 모델을 사용했다.

모든 바다에서 물의 계층화 증가

그 결과, 실제로 해양의 층화가 전 세계적으로 굳어졌다.
펜실베니아 주립대(Pennsylvania State University)의 공동 저자 미첼 만(Michael Mann)은 "이러한 레이어(layer, 층)의 안정성이 우리가 생각한 것보다 빠르게 증가하고 현재 모델은 예측보다 빠르다는 사실을 발견했다. 이는 혼란스러운 전망이다"고 말했다.
특히 계층화는 1960년 이후 평균 5.3% 증가했으며 이는 10년에 약 0.9%에 해당한다.

바다 상층 150m에서는 물 층간의 차이가 18%까지 증가했다.

연구자들이 설명했듯이 이러한 변화는 4개의 큰 해역 모두에서 관찰될 수 있다.
Li와 그의 동료들은 "이 비율은 중굮의 남해에서 가장 높고 그 다음은 태평양, 대서양, 인도양이다"고 말했다. 열대 지방에서는 변화가 주로 상위 200m, 중위도 및 고위도에서는 수심 500m 이하의 물에 영향을 미친다.

▲ 지구 온난화는 대기를 더 불안정하게 만들지만 동시에 바다는 더 안정적이다. 이는 해양 생태계에 부정적인 영향을 끼친다.

중대한 기후 영향

연구자들은 지구 온난화를 이러한 발전의 주요 원인으로 확인했다.
관측된 해양 층화 변화의 97%는 이 때문이다.
"지구 온난화는 대기를 더 불안정하게 만들지만 동시에 바다는 더 안정적이다." Mann이 설명한다. "표면 근처의 물이 더 깊은 수심보다 더 빨리 예열되기 때문에 층화가 더 안정적이다.“
그러나 지역 규모에서는 용융수의 유입과 관련 염도 감소도 영향을 미친다.

연구자들이 지적했듯이 해양 층화의 증가는 기후에 상당한 영향을 미친다.
"혼합의 관련 감소는 바다의 열과 이산화탄소 흡수를 손상시킬 수 있으며 열대 폭풍의 형성과 강도에도 영향을 미칠 수 있다"고 Li와 그의 팀은 말했다.

또한 해수 혼합이 불충분하면 용존 산소의 분포를 방해하기도 한다.
이것은 해저의 저산소 ‘dead zone 데드 존’을 강화시킬 수 있다.
(Nature Climate Change, 2020; doi : 10.1038 / s41558-020-00918-2)

출처 : Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Penn State

[더사이언스플러스=문광주 기자] "Green soul, Beautiful Nature"

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