위성 측정으로 지구시스템 입사와 방사 에너지 불균형 확인

문광주 기자 / 기사승인 : 2021-03-30 10:07:21
  • -
  • +
  • 인쇄
(3분 읽기)
- 지구, 방출하는 에너지 보다 더 많은 에너지 흡수
- 2003년부터 2018년까지 전 세계 순간 복사 강제력이 평방 미터당 0.53와트 증가
- 결정적인 요인은 온실가스와 에어로졸

우리 행성은 너무 많은 에너지를 소비하고 있다.
지구 방사선 균형에 대한 인위적 영향을 우주에서 측정 할 수 있다.


불균형 :
위성 측정은 지구의 방사 균형이 불균형하다는 것을 보여준다.
지구는 방출하는 에너지보다 더 많은 에너지를 흡수한다. 복사 강제력에 대한 인위적 영향은 2003년-2018년 사이에만 평방 미터당 0.5(Watt/㎡) 증가했다. 이에 대한 주된 이유는 인위적인 온실 효과와 에어로졸로 인한 대기 오염 감소 때문이다. 전문가 저널 "Geophysical Research Letters"에 보고된 내용이다. 

▲ 입사 에너지와 복사 에너지의 비교는 지구 에너지 소비의 잉여를 보여준다.

© NASA / GSFC, Scientific Visualization Studio


우리 행성의 기후는 에너지 섭취와 출력의 미세 조정된 균형을 기반으로 한다.
입사된 태양광은 부분적으로 흡수되어 땅의 지구 시스템에 에너지를 제공한다(예:식물의 광합성 또는 물속에서 생명 친화적인 온도 생성). 초과 에너지는 장파 열복사로 우주로 다시 방출된다. 둘 다 균형을 이루면 기후는 안정적이다.

우주에서 보기

NASA의 고다드 우주비행센터의 라이언 크래머(Ryan Kramer)와 동료들은 최근 처음으로 지구 복사 균형이 우주에서 측정된 것과 인간이 만든 복사 강제력이 얼마나 높은지 결정했다.
“온실가스 농도와 표면 온도에 대한 잘 확립된 관측 데이터가 이미 있지만, 복사 강제력에 대한 글로벌 측정은 없었다”고 그들은 설명했다.

여러 위성에 설치된 CERES 측정 장치는 1997년부터 들어오고 나가는 모든 방사선을 측정 해 오고 있다. 이러한 측정은 지구의 에너지 수용과 출력 사이에 불균형이 있음을 보여준다. "그러나 그들은 어떤 요인이 원인인지 알려주지 않는다"라고 Kramer가 말했다.
결과적으로 인위적 온실 효과의 지상 측정은 독립적인 위성 측정 데이터로 검증할 수 없었다.

▲ 자연적 영향과 인위적 영향 모두 지구의 방사선 균형에 기여한다.

© NASA / Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab


에너지 수용 초과

Kramer와 그의 팀은 수많은 인공위성의 데이터를 통합하는 새로운 방법을 사용했다.
그들의 도움으로 그들은 태양 활동, 수증기, 에어로졸 또는 대기 내의 피드백 과정과 같은 알려진 자연 영향 요인 각각에 대해 지구 에너지 균형에 미치는 영향을 결정했다.
그들은 방사선 균형의 총 값에서 이러한 값을 공제했다. 남은 것은 인간의 영향으로 거슬러 올라갈 수 있는 초과분이다.

평가 결과 :
2003년부터 2018년까지 전 세계 순간 복사 강제력이 평방 미터당 0.53와트 증가했다.
비교해 보면, IPCC의 마지막 세계 기후 보고서에서 연구자들은 1750년부터 2011년까지 인위적 온실 효과의 누적 순 복사 강제력을 평방 미터당 2.3와트로 계산했다.
같은 기간 동안 태양 활동의 영향은 평방 미터당 0.05 와트였다.

결정적인 요인으로 온실가스와 에어로졸

즉, 현재 측정에 따르면 인간의 영향으로 에너지 예산이 훨씬 더 많이 이동했다.
"이 결과는 지구의 에너지 예산 변화에 인위적 활동이 남는 지문을 보여준다"고 Kramer와 그의 동료들은 말했다. 또한 에어로졸 및 온실가스의 영향을 가시화하는 글로벌 측정 데이터를 기반으로 한 복사 강제력의 첫 번째 계산이다.

과학자들은 "이 증가는 온실가스값 상승과 최근 에어로졸 배출 감소의 조합 때문이다"라고 보고했다. 공기 오염 에어로졸의 연무는 햇빛을 다시 우주로 반사하기 때문에 행성의 에너지 출력을 증가시킨다. 그러나 대기 오염이 감소하면 이 냉각 기능을 더 이상 사용할 수 없다.
이 효과는 코로나 봉쇄 중에도 측정할 수 있었다.

기후 모델 확인에 유용

이 계산을 위해 특별히 개발된 방법론을 통해 이전보다 훨씬 짧은 시간에 이 데이터를 수집하고 평가할 수 있다. 이것은 복사 강제력의 변화가 몇 년에 걸쳐 기록될 수 있음을 의미한다.

연구에 참여하지 않은 Goddard 우주 연구소(GISS)의 기후 연구원 하빈 슈미트(Gavin Schmidt)는 "이러한 관측을 기반으로 복사 강제를 직접 모니터링 함으로써 우리의 기후 모델이 이 복사 강제를 얼마나 잘 묘사하는지 확인할 수 있다"고 설명한다. "이를 통해 우리는 미래에 기후가 어떻게 변할 것인지에 대해보다 신뢰할 수 있는 예측을 할 수 있다.“
(Geophysical Research Letters, 2021; doi : 10.1029 / 2020GL091585)
출처 : NASA

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]

  • 글자크기
  • +
  • -
  • 인쇄
뉴스댓글 >

주요기사

+

많이 본 기사

Basic Science

+

Technology

+

Photos

+