4분
- 극지방, 산악빙하, 해빙 등 지구 빙권의 얼음 면적은 지구시스템 균형에 필수적
- 안전한 영역의 한계:육지 빙하의 경우 얼음 체적이 2,750만 기가톤 아래로 떨어질 때
- 빙권의 변화:녹아내리는 산악 빙하는 토석류와 낙석을 유발하고, 녹는 영구동토층은 도로와 건물을 주저앉히며 극지방의 인프라 파괴
- 기후변화와 그에 따른 추가적인 얼음 손실을 멈추는 것이 시급

빙권이 ‘안전한 운영 공간(Safe Operating Space)’을 벗어났다

빙권은 단순한 얼음 그 이상이다.
극지방의 얼음과 기타 동토 지역은 지구 시스템의 안정성에 결정적인 역할을 한다. 그러나 이제 빙권은 너무나 심각하게 훼손되어 ‘안전한 운영 공간(Safe Operating Space)’을 벗어났다고 연구진이 Science지에서 경고했다. 이는 얼어붙은 지역의 한계가 기후변화로 인해 이미 너무 멀리 초과돼, 지구 시스템 전체는 물론 우리 인류 문명에도 위협이 닥치고 있다는 의미다. 

▲ 지구의 빙권은 우리와 우리의 생활 조건에 필수적이다. 하지만 남극에서 볼 수 있듯이 지구의 얼음은 사라지고 있다. · 사진: © Susa Niiranen/ 스톡홀름 대학교

극지방, 산악 빙하, 해빙 또는 영구동토층 중 무엇이든 지구 빙권의 얼음 면적은 지구 시스템의 균형에 필수적이다. 빙권은 기후 조절제 역할을 하고, 반사율을 통해 복사 밸런스를 조절하며, 중요한 물질 순환의 일부를 담당한다. 따라서 우리 행성의 거대한 얼음 덩어리는 지구의 기후와 환경을 생명 친화적이고 안정적으로 유지하는 데 결정적으로 기여한다. 그러나 기후변화로 인해 지구의 얼음 저장고는 급격히 줄어들고 있다.

왜 ‘안전한 운영 공간’이 중요한가?

이러한 현상이 지구 시스템에 의미하는 바는 무엇일까? 스톡홀름 회복력 센터(Stockholm Resilience Centre) 및 베이징 사범대학 소속의 보 수(Bo Su)와 동료들은 “그 엄청난 중요성에도 불구하고, 그동안 빙권이 우리 행성에 여전히 안전한 영역 내에 머물고 있는지는 불분명했다”고 설명한다. ‘안전한 운영 공간(Safe Operating Space, SOS)’은 지구 시스템과 그 거주자들의 안정성과 회복력에 기여할 수 있는 상태 범위를 기술한다. 이러한 임계 한계를 초과하면 인간과 생태계의 생존 기반이 위협받는다.

그렇다면 빙권은 이미 안전한 운영 공간을 초과했을까? 이를 위해 수와 그의 연구팀은 먼저 이 안전한 운영 공간의 한계가 어디에 있는지 파악해야 했다. 첫 번째 단계로 이전의 연구와 학술 조사를 바탕으로 육지 빙하량, 해빙 면적, 적설량 및 영구동토층 온도에 대한 ‘안전한’ 기준 범위를 결정했다. 또한, 빙권이 지구 시스템 전체에 영향을 미치는 피드백 루프와 티핑 포인트(임계점)도 함께 고려했다. 이는 심각한 얼음 손실에 대해 우리 행성이 얼마나 회복력을 갖고 반응하는지 결정하는 요인이기도 하다.

‘안전한 운영 공간’의 기준점으로는 완결된 빙하기의 종식부터 산업화의 시작까지 약 1만1700년 동안 지속된 홀로세(Holocene) 동안의 빙권 상태가 사용되었다. 연구팀은 “이 시기는 비교적 안정한 행성 조건이 특징이었으며, 그 아래에서 인류 문명이 탄생하고 발전할 수 있었다”고 설명했다.

▲ 해빙과 기타 얼음 표면은 태양 복사열을 반사하여 기후 변화를 완화한다. 그러나 얼음이 녹으면 해양과 육지 지역의 온도가 더욱 상승한다. — © Susa Niiranen/Stockholm University

빙권의 한계는 어디에 있는가?

이러한 분석을 바탕으로 수와 동료들은 4가지 빙권 지표에 대한 안전한 영역의 한계를 결정했다. 이에 따르면 육지 빙하의 경우 얼음 체적이 2,750만 기가톤 아래로 떨어질 때 안전한 운영 공간이 끝난다. 해빙의 경우 그 한계는 1천980만 제곱킬로미터, 적설량은 연평균 3천880만 제곱킬로미터이다. 영구동토층의 안전한 한계는 평균 지중 온도가 최대 영하 6.6도인 경우다.

수와 동료들은 “이러한 한계는 안정적인 피드백을 유지하고 치명적인 티핑 포인트를 넘을 위험을 최소화하는 빙권의 안전한 상태를 정의한다”고 설명했다. 다음 단계로 그들은 이러한 한계가 이미 초과되었는지, 초과되었다면 어떤 것들이 해당되는지 조사했다.

▲ 극지방은 이미 안전 작동 구역을 벗어났다. 이는 네 가지 하위 시스템 모두에 적용된다. — © 스톡홀름 복원력 센터/ Azote

“이미 안전한 운영 공간을 벗어났다”

“빙권은 이미 안전한 운영 공간을 벗어났다”고 수는 보고했다. 해빙, 영구동토층 및 적설량은 이미 정의된 한계를 넘어섰다. 육지 얼음의 경우 지금까지 이미 돌이킬 수 없는 얼음 손실이 6천400만 기가톤(0.64 Million Gigatonnen)에 달한다. 연구팀은 “이는 전 세계 육지 빙하를 안전한 한계 아래로 훨씬 떨어뜨리며, 홀로세의 자연적 변동성마저 초과하는 것”이라고 기록하고 있다.

이처럼 점점 더 불안정해지는 빙권의 상태는 긍정적인 피드백(양의 피드백), 즉 하나의 붕괴된 하위 시스템이 다른 시스템들을 함께 끌어내리는 상호작용에 의해 더욱 가중된다. 예를 들어 해빙과 적설량이 크게 감소하면 해당 지역의 지표면이 더 어두워져 우주로 반사하는 태양광이 줄어든다. 그 결과 토양과 바다가 더욱 강하게 가열되고 해빙이 가속화된다. 수와 동료들은 “이러한 피드백으로 인해 지구 시스템이 홀로세와 같은 안정적인 상태를 유지하기가 더욱 어려워지고 있다”고 설명했다.

인간과 생태계에 대한 위협

연구진에 따르면 이로 인해 지구의 빙권은 장기적으로 인류 사회와 생태계를 위협하는 궤도를 달리고 있다. 수와 그의 팀은 “우리 행성의 회복력을 유지하기 위해 우리는 빙권의 이러한 변화와 지구 시스템 내의 상호작용을 심각하게 받아들여야 한다”고 강조했다. 이미 많은 지역이 그 결과로 고통받고 있다. 녹아내리는 산악 빙하는 토석류와 낙석을 유발하고, 녹는 영구동토층은 도로와 건물을 주저앉히며 극지방의 인프라를 파괴하고 있다.

연구진은 “인류는 기후 안정성, 생태학적 무결성, 담수 공급 확보 및 해안 보호를 위해 빙권에 의존하고 있다. 빙권의 방치는 전 지구적 위험에 대한 심각한 과소평가로 이어진다”고 경고했다. 따라서 기후변화와 그에 따른 추가적인 얼음 손실을 멈추는 것이 시급하다.

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]