4'20"읽기
* 지구, 평균적으로 태양광을 약 0.5% 적게 반사
* 원인은 바다의 온난화, 그 결과로 밝고 낮게 매달려 있는 바다 구름이 앏아질 수 있어
* 아열대 해양 지역의 저지대 밝은 해양 구름이 단파 태양 복사의 30~60%를 우주로 반사
* 해양 구름은 기후 조절과 육상 알베도에서 중요한 역할

우리의 지구는 더 어두워졌다.
감소하는 알베도는 지난 20년 동안 지구 빛을 0.5% 감소시켰다.

수수께끼 효과:
우주에서 본 지구는 20년 전보다 덜 밝다. 지구의 빛과 위성 데이터에 대한 천문학적 측정에 따르면 평균적으로 태양광을 약 0.5% 적게 반사한다. 연구자들은 이 감소된 알베도의 가능한 원인이 바다의 온난화이고 그 결과로 밝고 낮게 매달려 있는 바다 구름이 앏아질 수 있다고 생각한다. 그러나 이것이 자연적인 원인인지 인위적인 원인인지는 분명하지 않다. 

▲ 우리 지구는 이제 20년 전보다 더 적은 태양광을 우주로 다시 방출한다. 그 이유는 무엇일까? © NASA

지구는 들어오는 단파 태양광의 약 30%를 우주로 되돌려 보낸다.
이 빛은 우리 행성을 우주에서 약간 청백색으로 보이게 하고 우리를 향한 초승달의 어두운 면을 약간 밝게 하기에 충분하다. 이 지구 빛의 밝기는 주로 행성의 구름 덮개와 얼음과 눈 덮개에 달려 있다. 북반구에는 더 많은 육지가 있고 이러한 요인은 계절에 따라 더 강하게 변하기 때문에 육상 알베도는 여름보다 북부 겨울에 더 높다.

지구 빛(Earth light) 및 알베도(Albedo) 보기

뉴저지 공과대학(New Jersey Institute of Technology)의 필립 구드(Philip Goode)와 그의 팀이 측정한 바에 따르면 이러한 날씨와 계절에 따른 변동은 장기적인 추세를 숨기는 것으로 보인다.

연구를 위해 그들은 1998년부터 초승달 전후에 달이 반사하는 빛의 양을 정기적으로 측정해 온 캘리포니아의 빅 베어 태양관측소(Big Bear Solar Observatory)의 데이터를 평가했다.

▲ 지구 빛: 지구에서 반사된 빛이 우리를 향한 달의 측면을 비춘다. © NASA

또한 2000년부터 정기적으로 지표면의 반사율을 측정해 온 Aqua-Terra 지구관측위성의 CERES 장비의 측정 데이터를 사용했다.

태양 복사의 영향을 기록할 수 있도록 연구원들은 평가 기간을 20년 이상으로 선택했다. "11년 주기 동안 태양은 최대 활동에서 최소치보다 평균 0.1% 더 밝다"고 Good과 그의 동료들은 설명했다. 이것은 또한 지구의 빛의 밝기에 영향을 미치며 분석에 포함됐다.

20년 동안 0.5% 어두워짐

놀라운 결과:
지구는 지난 20년 동안 더 어두워졌다.
오늘날 그것은 20년 전보다 평균 0.5% 더 적은 빛을 우주로 다시 던진다. "지구 빛 데이터에 따르면 이 기간 지구의 알베도는 제곱미터당 0.5W 감소했다"고 과학자들은 보고했다. 위성 데이터는 평방미터당 1.6와트의 더 큰 감소를 시사한다.

"이 알베도의 감소는 우리에게 놀라운 일이었다"며 “경년 지열 편차가 CERES와 얼마나 잘 일치하는지 놀랍다. 둘 다 지구상의 약간 다른 영역을 커버하지만 특히 최근 몇 년 동안 감소를 보여준다”라고 Good와 연구원들은 설명했다.

▲ fig 1. 1998-2017년을 커버하는 Big Bear Solar Observatory의 겉보기 알베도의 야간 지구광 측정값은 달 위상의 절대값의 함수로 표시된다. 모든 데이터에 대한 3차 다항식 피팅은 두꺼운 검은색 선으로 표시되며 데이터를 둘러싸는 점선은 해당 평균 주위의 urn:x-wiley:00948276:media:grl62955:grl62955-math-0039 표준 편차다. (출처: 관련논문 fig 1, Earth's Albedo 1998–2017 as Measured From Earthshine)

점점 줄어들고 있는 바다 구름

어두워지는 지구 빛의 원인은 무엇일까?
이 시기에 태양 복사가 변했다고 가정하는 것이 합리적일 것이다. 그러나 태양 데이터와의 비교는 태양 활동, 흑점의 수 또는 일사량 사이에 지구 모양의 경향과 어떠한 상관관계도 보여주지 않았다. "우리의 데이터는 태양 활동이 지난 20년 동안 지구의 반사율에 직간접적인 영향을 미쳤다는 증거를 찾지 못했다"고 Good과 그의 동료들은 기술했다.

대신, 연구원들은 얼음 덮개를 포함하여 지구의 알베도 감소와 해수 온도의 장기적인 변화에 대한 육지의 원인을 의심한다. 이전 연구에서 아열대 해양 지역의 저지대 밝은 해양 구름이 단파 태양 복사의 30~60%를 우주로 반사하는 것으로 알려져 있다. 따라서 이러한 해양 구름은 기후 조절과 육상 알베도에서 중요한 역할을 한다.

▲ Fig. 3 : urn:x-wiley:00948276:media:grl62955:grl62955-math-0057에서 반사 플럭스로 표현된 Earthshine 연간 평균 알베도 이상 1998–2017. 오차 막대는 음영 처리된 회색 영역으로 표시되고 검은색 점선은 Earthshine 연간 반사 에너지 플럭스 이상에 대한 선형 맞춤을 보여준다. urn:x wiley:00948276:media:grl62955:grl62955-math-0058로도 표현되는 CERES 연간 알베도 이상 2001–2019는 파란색으로 표시. CERES 데이터(2001–2019)에 대한 선형 맞춤은 파란색 파선으로 표시. CERES 측정에 대한 평균 오차 막대는 0.2 urn:x-wiley:00948276:media:grl62955:grl62955-math-0059 정도이다. (출처: 관련논문 fig 3, Earth's Albedo 1998–2017 as Measured From Earthshine / Geophysical Research Letters)

자연 변동 또는 기후 변화 효과?

CERES 데이터에서 알 수 있듯이 이러한 구름은 특히 최근 몇 년 동안 얇아졌다. 동부 태평양의 해수 온도 상승으로 인해 구름 면적은 특히 북미와 남미의 서해안과 이들 지역의 알베도에서 측정 가능하게 감소했다. "그러나 지금까지는 이러한 변화가 기후의 내부 변동성 때문인지 아니면 외부 영향에 대한 반응의 일부인지 불분명하다"고 Good과 그의 팀은 말했다.

이론상으로 PDO(Pacific Decadal Oscillation)와 같은 기후 변화와 자연적 기후 변동성은 해양 지역의 온난화와 해양 구름의 후퇴 또는 둘 모두의 원인이 될 수 있다. 2019년에 모델 시뮬레이션에 따르면 CO2 값의 급격한 상승과 관련 기후 변화로 인해 해양 구름이 크게 얇아지는 것으로 나타났다.

기후에도 영향

지구의 알베도가 더 떨어지면 어떤 경우에도 지구의 기후에 영향을 미친다.
더 적은 양의 햇빛을 우주로 되돌려 보내면 더 많은 에너지가 지구 시스템에 남아 열도 발생하기 때문이다. 따라서 얼음 표면이 녹고 해운이 줄어들고 기타 영향으로 인해 알베도가 장기적으로 떨어지면 기후 가열이 더욱 강화될 수 있다.

캘리포니아 대학교 리버사이드(University of California at Riverside)의 비연구 지구과학자 에드워드 슈위터만(Edward Schwieterman)은 "그것은 꽤 우려스럽다"고 말했다. 오랫동안 지구가 따뜻해지면 구름이 더 밝아지고 알베도가 높아져 인위적 온난화에 대한 보상이 이루어지기를 바랐다. "그러나 이러한 결과는 그 반대의 경우가 있을 수 있음을 시사한다"고 Schwieterman은 말했다.
(Geophysical Research Letters, 2021; doi: 10.1029 / 2021GL094888)
출처: American Geophysical Union

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]