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- 남극순환해류는 인도양, 대서양, 태평양을 연결하며 지구 기후를 조절하는 데 중요한 역할
- 수심 3,600m에서 해저 깊이 145m와 213m를 뚫고 지난 530만 년에 걸쳐 층이 형성된 퇴적물 코어 채취

기후가 남극 순환 해류에 어떻게 영향을 미치는가
퇴적물 시추를 통해 지난 530만 년 동안의 기후 관련 변동을 확인할 수 있다.

남극 순환 해류는 기후 변화에 민감하게 반응한다. 남극해의 퇴적물 코어에서 알 수 있듯이, 남극 순환 해류는 따뜻한 단계에서는 더 빨라지고 추운 단계에서는 느려진다. 따라서 기후 변동은 수백만 년 전에 극지방 흐름의 속도에 영향을 미쳤다. 연구자들이 Nature에 보고한 바와 같이, 이는 남극 빙상과 해양의 CO2 저장 능력에 상당한 영향을 끼쳤다. 이것이 미래에 무엇을 의미하는가? 

▲ 남극 순환 해류는 지구의 모든 강을 합친 것보다 100배 더 많은 물을 운반하며 해저까지 도달다. 그러나 기후 변화에도 얼마나 안정적인가? © EU Copernicus Marine Environment Monitoring Service

남극순환해류(ACC)는 인도양, 대서양, 태평양을 연결하며 지구 기후를 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 이는 남극 주변의 추운 지역과 따뜻한 남해양 사이에 자연적인 장벽을 형성한다. 세계에서 가장 큰 이 해류는 오랫동안 기후 변화에 크게 영향을 받지 않는 것으로 여겨졌다. 그러나 2021년이 되자 수십 년 만에 급격히 가속화된다는 연구 결과가 나왔다. 이러한 변화의 원인이 인간에 의한 지구 온난화인지, 가속화된 극지방 해류 자체가 기후에 어떤 영향을 미치는지는 아직까지 불분명하다.

링 흐름은 어떻게 변할까?

“남극 순환 해류는 바다의 열 분포와 CO2 저장에 큰 영향을 미친다”고 Bremerhaven에 있는 Alfred Wegener Institute의 수석 저자인 Frank Lamy는 설명한다. "그러나 최근까지 ACC가 기후 변동에 어떻게 반응하는지, 유속의 변화가 온난화의 영향을 상쇄하거나 악화시키는지는 불분명했다.”

따라서 연구원은 자신의 팀과 함께 답을 찾기 시작했다. Lamy는 “컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 미래 기후와 남극 빙상의 안정성에 대한 예측을 개선하려면 과거 따뜻한 지구 역사 단계 동안 ACC의 강도에 대해 알려줄 수 있는 고생물 데이터가 필요하다”고 말했다.

과거로 드릴링

연구 선박 JOIDES Resolution을 이용한 탐험 중에 연구원들은 남서 태평양 해저 깊이에서 퇴적물 샘플을 채취했다. "시추 현장은 ACC가 대륙 대륙의 영향을 받지 않고 흐르는 대륙이나 섬에서 지구상에서 가장 먼 지점인 Point Nemo 근처에 위치하고 있다"고 Warnemünde에 있는 Leibniz 발트해 연구 연구소의 공동 저자인 Helge Arz는 설명했다.

▲ 해저의 이러한 코어에는 남극 고리 해류의 과거 발전에 대한 단서가 포함되어 있다. © Gisela Winckler

연구진은 수심 약 3,600m에서 해저 깊이 145m와 213m를 뚫고 지난 530만 년에 걸쳐 층이 형성된 퇴적물 코어를 얻었다. 해류가 느릴 때는 더 작은 입자들이 가라앉고, 흐름이 빠를 때는 더 큰 입자들이 가라앉을 가능성이 높기 때문에, 퇴적층의 구조는 지구과학자들에게 남극 순환 해류가 시간이 지남에 따라 어떻게 변했는지 알려준다.

따뜻하고 추운 기간의 영향
결과:
주극 해류의 속도는 이미 과거의 온도에 따라 변동되었다. 예를 들어, 최대 300만 년 전의 따뜻한 단계에서는 유속이 빨랐다. 그러나 Lamy와 그의 팀이 판단한 바에 따르면 빙하기에는 해류가 감소하여 오늘날보다 최대 50%까지 느려졌다. 새로워진 따뜻한 기간은 ACC를 가속화했으며, 각 경우 대기 CO2 농도의 증가와 평행했다.

그러나 남극 순환류의 이러한 반응은 남극해에 무엇을 의미할까? 연구원들에 따르면, 극지방 해류의 변화는 해양의 CO2 저장 능력에도 영향을 미칠 수 있다. ACC가 약한 추운 시기에는 바다가 더 층화되어 유기 탄소보다 더 많은 CO2가 바다 깊이에 묶여 있기 때문이다. 그러나 더 많이 혼합하면 온실가스 배출이 증가할 수 있다.

▲ |주요 대기 및 해양 과정을 보여주는 개략도 ACC 강도의 백만년 추세에 영향을 미친다. 개략도는 태평양을 가로질러 남극 대륙에서 이상적인 남북 횡단(대략 125° W; 20°S에서 북쪽으로 스케일이 벗어남). 우리는 주요 대기인 바다를 묘사한다. 초기에 비해 ACC의 장기적인 변화에 영향을 미치는 메커니즘 플라이오세. 초기 플라이오세(a), iNHG 이전 후기 플라이오세(b) 및 남극해에 따른 초기 홍적세(1.5 Ma) 상황 iNHG에 연결된 재구성(c). U1540/U1541 = IODP 위치 사이트; AIS, 남극 빙상; NB, 북쪽 경계; ΔT = 온도 구배 그림 4c에서와 같이; SWW, 남서풍. (출처:관련논문 Open access. Published: 27 March 2024. Five million years of Antarctic Circumpolar Current strength variability / nature)

남극 빙상에 따뜻한 물이 범람함

그러나 극지방 해류의 변동은 남극 대륙의 얼음에도 영향을 미친다. 고리류는 더 북쪽에 있는 해양 지역의 따뜻한 물에 대한 장벽을 형성하지만 따뜻한 물을 남극 대륙으로 향하게 할 수도 있다. 이는 ACC의 변동과 서남극 빙상의 성장 및 축소 사이의 유사성이 시사하는 것처럼 보인다.

더 빠른 ACC가 빙붕 근처의 남빙양에서 더 많은 따뜻한 물을 운반한다면 기온 변화만을 기준으로 예상되는 것보다 훨씬 빨리 녹는다. 공동 저자인 뉴욕 컬럼비아 대학교의 Gisela Winckler는 “이것은 얼음 조각과 같다”며 “공기 중에 두면 천천히 녹지만, 물속에 두면 빨리 녹는다”고 말했다.

마찬가지로 가속화된 극주류는 오늘날 남극 빙하의 용해를 가속화하여 해수면의 심각한 상승에 기여할 수 있다.
(Nature, 2024; doi: 10.1038/s41586-024-07143-3)
출처: Alfred Wegener Institute – 헬름홀츠 극지 및 해양 연구 센터, 컬럼비아 기후 학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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