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- 1982년 이후 세계 해양의 pH 값은 0.07포인트 감소
- 해양 동물에게 중요한 탄산 아라고나이트 함량도 10% 감소
- 발전의 동인은 무엇보다도 대기 중 CO2 수준의 증가뿐만 아니라 해양의 온난화

바다 세계에 보이지 않는 위험 “해양 산성화의 심각성”

해양 산성화는 얼마나 심각한가?
스트립 그래픽은 지난 40년 동안 pH 값과 아라고나이트(Aragonite) 함량의 감소를 보여준다.

새로운 글로벌 비교 측정은 지난 40년 동안 해양 산성화가 얼마나 진행되었는지 보여준다. 이에 따르면 1982년 이후 세계 해양의 pH 값은 0.07포인트 감소했고, 해양 동물에게 중요한 탄산 아라고나이트 함량도 10% 감소했다. 연구원들이 보고한 바와 같이, 이러한 발전의 동인은 무엇보다도 대기 중 CO2 수준의 증가뿐만 아니라 해양의 온난화다. 이제 해양 산성화는 대화형 막대 그래픽에서 이러한 추세를 명확하게 보여준다. 

▲ 지난 40년 동안 pH 값이 꾸준히 떨어지는 것을 보면 알 수 있듯이 바다는 점점 더 산성화되고 있다. © Nicolas Gruber & Luke Gregor/ETH 취리히

이에 대한 물리적인 근거는 오랫동안 알려져 왔다. 즉, 공기 중 이산화탄소 함량이 증가하면 더 많은 CO2가 바다에 용해된다. 그 결과 탄산이 생성돼 바닷물을 더욱 산성으로 만든다. 동시에, CO2의 일부는 물에 용해된 아라고나이트(aragonite)와 같은 탄산염 화합물과 반응하여 물에서 함량이 줄어든다. 산호, 홍합, 달팽이와 같은 해양 동물은 껍질과 지지 구조를 형성하기 위해 이러한 탄산염이 필요하다.

▲ (a, c) 북태평양의 하와이 해양 시계열(Dore et al., 2009)(왼쪽 열)과 북대서양의 버뮤다 대서양 시계열 연구의 관측을 통해 OceanSODA-ETHZ 제품의 추세 평가 (Bates & Johnson, 2020; Bates et al., 2014) (b, c). (a, b) pH(전체 규모) 및 (c, d) Ωar에 대한 OceanSODA-ETHZ 추정치와 표면 해양 관측치가 표시. 선은 보통 최소 제곱 선형 회귀를 기반으로 한 추세 분석 결과를 나타낸다. 시계열 현장에 대한 관측 데이터는 보고된 용존 무기 탄소 및 Alk 측정치로부터 계산되었다. (출처: 관련논문 Four Decades of Trends and Drivers of Global Surface Ocean Acidification / Global Biogeochemical Cycles)

최근 몇 년 동안 실험실과 일부 해양 지역의 연구에 따르면 홍합과 바다 달팽이의 껍질이 점점 더 얇아지고 산호의 성장이 더욱 부진한 것으로 나타났다. 이전에는 해양 산성화가 얼마나 증가했는지, 얼마나 빠르게 진행되고 있는지는 불분명했다.

산이 많고 아라고나이트가 적다.

“바다가 대기로부터 CO2를 흡수하여 산성화한다는 것이 입증되었다. 그러나 지금까지 전 세계적인 증가는 단지 관찰에 의한 것이어서 충분히 확인되지 않았다.”라고 ETH Zurich의 수석 저자 Danling Ma가 설명했다. 이제 연구팀은 현재 글로벌 데이터 세트와 1982년부터 2021년까지의 비교 데이터를 기반으로 이를 조사했다.

“우리의 결과는 pH와 아라고나이트 포화도가 전 세계 해양 전반에 걸쳐 감소했으며 이러한 추세는 주로 대기 중 용해된 무기 탄소의 증가에 의해 주도된다는 것을 확인시켜 준다”고 Ma는 보고했다. 특히 연구팀은 바다의 아라고나이트 수준이 1982년 이후 평균 10% 감소했다는 사실을 발견했다. 세계 평균 pH는 0.071포인트 감소했으며, 이는 산성도가 18% 증가한 것이다. 데이터는 해양 산성화가 진행되고 있음을 보여준다. 팀이 보고한 대로 평균 40년 동안 아라고나이트 손실률은 10년당 0.071이고 pH 값은 10년당 –0.016이다.

▲ 1982년 이후 바다의 아라고나이트 함량과 pH 발달의 지역적 차이. © Ma et al./ Global Biogeochemical Cycles, CC-by-nc 4.0

지역적 차이 커

그러나 산성화 정도에 관해서는 해양 지역마다 분명한 차이가 있다. “아라고나이트의 경우 열대 및 아열대 태평양이 가장 큰 영향을 받으며, 아라고나이트 감소율은 지구 평균 보다 50% 더 높다”고 Ma와 그녀의 동료들은 보고했다. 대조적으로, 북태평양과 북대서양의 아라고나이트 함량은 세계 평균 속도의 절반으로 감소하고 있다.

▲ 1982년 이후 바닷물의 아라고나이트 함량이 감소했다. © Nicolas Gruber & Luke Gregor/ETH 취리히

 

해수의 pH 값 발달에는 유사한 지역적 차이가 있다. 그것은 남극해와 북대서양 및 북태평양의 고위도 지역에서 가장 강하게 가라앉는다. 그 결과, 연구진의 판단에 따르면 그곳 물의 산성도는 다른 곳보다 약 15% 더 빠르게 증가한다. 그러나 큰 바다의 아열대 소용돌이에서는 pH 값이 지구 평균보다 약 25% 느리게 떨어진다.

CO2 배출과 온난화를 동인으로 삼아

Ma와 그녀의 팀은 대기 중 CO2 수준의 증가가 전 세계 해양 산성화의 주요 원인임을 확인했다. 연구진은 “관찰된 경향의 대부분은 대기 중 이산화탄소의 증가에 의해 발생하며 이는 기대치를 확인시켜준다”고 말했다. “따라서 이러한 발전은 분명히 인간 활동, 특히 화석 연료 연소와 토지 이용 변화로 인한 인위적 CO2 배출에 기인한다고 볼 수 있다.”

▲ 해양산성화 스트림 표현 © Nicolas Gruber & Luke Gregor/ ETH Zürich

 

그러나 이것이 유일한 원인은 아니다. Ma와 그녀의 팀은 "탄소의 지배적인 역할 뒤에 숨겨진 다른 운전자의 실질적이고 관련성 있는 기여도 있다"고 보고했다. 평균적으로 해양 온난화는 해양 산성화에 약 15% 기여한다. 연구진에 따르면 이는 엘니뇨가 태평양의 해수 온도를 상승시킬 때 특히 분명해진다고 한다. 바다와 수층(水層) 내에서 자연적으로 용해된 CO2의 이동은 훨씬 적기는 하지만 pH와 아라고나이트 값에도 영향을 미친다.

▲ 1982년부터 2021년까지의 구역 평균 이상 현상을 장기 평균 및 구역 평균 추세와 함께 보여주는 Hovmoeller(위도-시간) 다이어그램. (a) 장기 평균 Ωar의 구역 평균. (b) Ωar의 구역 평균 이상에 대한 Hovmoeller 다이어그램. 이상은 (a)에 표시된 장기 평균을 기준으로 계산되었다. (c) 인위적 CO2의 추정된 증가(점선)에 기초하여 추정된 추세와 함께 Ωar 단위의 장기 선형 추세(실선)의 구역 평균. (d) (a)와 같지만, [H+]F의 경우. (e)는 (b)와 같지만 [H+]F의 경우다. (f)는 (c)와 같지만 [H+]F의 경우다. (출처: 관련논문 Four Decades of Trends and Drivers of Global Surface Ocean Acidification)

대화형 스트립 그래픽으로 상태 표시

해양의 산성화 증가와 아라고나이트 수준의 감소를 일반 사람들에게 명확하게 알리기 위해 Ma와 그녀의 동료들은 인터넷에 대화형 시각화를 게시했다. “OceanAcidificationStripes”는 지난 40년 동안 전 세계 60개 지역에서 해양 산성화가 어떻게 진행되었는지 보여준다. 스트립 디스플레이는 의도적으로 "기후 스트립"을 기반으로 하며, 이는 다양한 지역의 기후 발전과 해양 온도를 대화식으로 표시한다.

Gruber는 “우리는 해양 산성화를 더욱 가시적으로 만들고 대기 온난화 외에도 산성화가 인위적 CO2 배출의 또 다른 주요 결과라는 사실에 대한 인식을 높이고 싶다”고 설명했다.
(Global Biogeochemical Cycles, 2023; doi: 10.1029/2023GB007765)
출처: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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