기후변화로 지구의 축도 이동

문광주 기자 / 기사승인 : 2021-04-30 08:31:15
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(3분 30초 읽기)
- 극지방 빙하 용해와 지역 지하수 퇴각으로 지구의 질량 균형 변화
- 1990년대 중반 극의 방향 변경
- 1990년 이후 극지방 연간 3.26mm 씩 동쪽으로 이동
- 지구축의 미묘한 진동은 순전히 자연적인 과정 때문이 아니라 인위적 요인에 의해서도 형성

기후 변화는 지구의 축을 바꾸고 있다.
녹는 얼음 덩어리는 지리적 극의 이동을 가속화하고 변화시킨다.


우리 인간은 적어도 간접적으로 지구 회전축에 영향을 미친다.
극지방의 빙하 용해 증가와 지역 지하수 퇴각으로 인해 지구의 질량 균형이 바뀌고 있다.
이 불균형은 특히 1990년대 이후 지리적 극점의 이동을 가속화 시키고 있다.
전문 잡지 "Geophysical Research Letters"에 보고된 내용이다. 

▲ 지구축을 중심으로 자전하는 모습. 1990년대 이후 지리적 극점이 이동이 가속화되고 있다. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Earth%27s_Axis.gif

지리적 극점은 지구 회전축의 위치를 ​​표시하고 그 변화를 나타낸다.
사실, 지구의 축은 지속적으로 약간 앞뒤로 움직이며 연중 그리고 장기간에 걸쳐 약간의 진자 움직임을 수행한다. 그 원인은 한편으로 지구 맨틀의 대류 또는 마지막 빙하기 이후 지각으로 천천히 튀어나오는 자연 현상으로 지구 내부의 질량 이동 때문이다.

반면에 지구 표면의 프로세스는 지구 축의 변위에 기여 한다.
가장 큰 요인은 지구의 물 질량 분포다. 빙상, 빙하, 해양 및 지하 지하수 자원의 무게와 위치는 질량 분포에 영향을 미치며 따라서 지구의 "불균형"에도 영향을 미친다. 이것은 인간과 지구 시스템에 대한 그들의 개입이 작용하는 곳들이다.

1990년대 중반 극의 방향 변경

중국 과학원의 샨샨 뎅(Shanshan Deng)과 그의 동료들은 최근 인간이 지구의 질량 균형과 그에 따라 지구의 축에 미치는 영향을 재검토하고 정량화했다.
그들은 1970년대 이후 극지 이동의 속도와 범위를 결정하기 위해 지구 회전 및 기준 시스템 서비스(IERS)의 데이터를 처음 사용했다. 추가 데이터를 사용해 알려진 지질학적 요인의 영향을 확인했다.

1990년대 중반 이후 극지 이주가 크게 바뀌었다는 것이 밝혀졌다.
그들의 방향은 더 남쪽에서 동쪽으로 바뀌었고 동시에 극 표류의 속도는 17배 증가했다.
"놀랍게도, 이 변화는 빙하기의 등방성 평형이나 맨틀 대류 때문이 아니다"고 Deng과 그녀의 팀은 보고했다. 해양과 대기의 영향도 관찰된 변화를 완전히 설명하지 못한다.
▲ 지구의 축도 항상 같은 방향을 가지는 것은 아니다. 사실, 매우 천천히 회전하고 있다. 여기서 지구 축의 북쪽 끝이 이 오랜 시간 동안 "소용돌이"하는 원을 볼 수 있다. (출처: Vectorized by Mysid in Inkscape after a NASA Earth Observatory image in Milutin Milankovitch Precession. Author: NASA, Mysid)

얼음이 녹아 극지 이동

이것은 지구의 물 분배가 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다.
연구원들은 GRACE 및 GRACE-FO 위성 임무의 데이터를 사용하여 이것이 사실인지 그리고 정확히 어떤 효과가 있는지 확인했다. 그들의 위성은 2002 년부터 지구의 중력장을 측정해 왔으며 예를 들어 얼음 덩어리, 지하수 매장량 또는 기타 수문학적 요인이 어떻게 변했는지에 대한 정보를 제공하고 있다.

결과 :
"지상 물 분포는 1990년대 이전에도 극지 이동에 약간의 영향을 미쳤지만 그 이후로 극지방 이동은 연간 평균 3.26mm의 속도로 동쪽으로 이동했다"고 Deng과 동료들은 보고했다.
그들은 지구 온난화로 인한 큰 얼음 덩어리의 손실을 가장 큰 영향을 미치는 요인으로 식별한다. 이로 인해 특히 북극에서 얼음이 손실되기 때문에 지구의 물 분포와 질량 균형이 이동했다.

"지구 온난화로 인한 가속화된 얼음 용해는 1990년대 극지 이동 방향의 변화에 ​​가장 가능성이 높은 이유다"고 Deng은 말한다. 연구진은 "알래스카, 그린란드 및 남부 안데스산맥은 빙하 후퇴로 가장 심각한 영향을 받는 세 지역이며, 이는 수문학적 질량 분포에도 반영된다"고 말했다. 이것은 또한 그린란드의 얼음이 녹아 극의 표류에 영향을 미친다는 초기 연구에서도 확인되었다.

▲ 붉은색은 2004년부터 2020년까지 극지 이동에 특히 강한 영향을 미친 지역을 나타낸다. 그래픽은 얼음 손실(검은 색), 과거로 외삽된 현재 극 이동(주황색) 및 1990년대 중반 이전의 실제 극지 이동을 보여준다.

© AGU/ Deng et al./ Geophysical Research Letters


추가 요소로 지하수 추상화

그러나 얼음 손실만으로는 변화의 전체 범위를 설명할 수 없다.
팀이 발견했듯이 지하수의 과도한 추상화는 물 균형에 대한 또 다른 직접적인 인간 개입이 있다. 유입될 수 있는 것보다 더 많은 물이 빠져나가기 때문에 많은 지하수 저수지가 점차 비워지고 있다.

Deng과 그녀의 팀은 "데이터에 따르면 인도 북부와 중동과 같이 지하수가 고갈된 지역도 극 표류를 크게 추진하고 있다. 베이징 주변의 대규모 물 추상화 또는 캘리포니아의 관개를 위해 지하수에서 펌핑하는 것 또한 물 덩어리의 분포에 영향을 미친다.
취리히 대학의 빈센트 험프리(Vincent Humphrey)는 "이것은 지역의 물 관리조차도 이런 식으로 느낄 수 있음을 강조한다"고 말했다.

드러난 인간의 영향

현재 관찰된 극지 이동과 지구 축의 변화가 우리의 일상생활에 영향을 미칠 만큼 강하지 않은 것은 사실이다. 그럼에도 그들은 인간이 행동을 통해 우리 지구의 근본적인 속성에 영향을 미칠 수 있음을 보여준다. 지구축의 미묘한 진동은 순전히 자연적인 과정 때문이 아니라 인위적 요인에 의해서도 형성되기 때문이다.

연구에 참여하지 않은 Humphrey는 "이 연구는 우리가 야기한 질량 변화가 얼마나 큰지 알려주기 때문에 흥미로운 사실을 드러낸다. 지구 축을 이동할 만큼 충분히 크다"고 강조했다.
(Geophysical Research Letters, 2021; doi : 10.1029 / 2020GL092114)
출처 : American Geophysical Union

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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