증가하는 눈발도 남극의 얼음 손실을 막지 못한다
최저 배출 시나리오에서도 남극 얼음의 '순손실' 확률 92%… 해수면 상승 위협 고조

온실가스 배출량을 획기적으로 줄이더라도 이번 세기 안에 남극이 얻는 눈의 양보다 바다로 유실되는 얼음의 양이 더 많을 것이라는 연구 결과가 나왔다. 최저 배출 시나리오에서도 남극 얼음의 순손실 확률은 92%에 달하며, 고배출 시나리오에서는 해수면 상승 폭이 훨씬 커질 위험이 있다. 

▲ 온실가스 배출량을 상당히 줄이더라도 남극 대륙은 2100년까지 얻는 얼음보다 잃는 얼음이 더 많을 가능성이 높다. 새로운 모델 분석에 따르면, 가장 낮은 배출량 시나리오에서 순 얼음 손실 확률은 92%에 달한다. © doethion / depositphotos.com

남극 빙상은 지구 해수면을 평균 57.9미터 상승시킬 수 있는 엄청난 양의 얼음을 머금고 있다. 그러나 이번 세기 동안 이 중 얼마만큼이 바다로 흘러들지는 기후 예측에서 가장 큰 불확실성 중 하나다.

그 원인은 기온 상승이 가져오는 두 가지 상충하는 작용 때문이다. 따뜻해진 대기는 더 많은 수증기를 품어 남극에 내리는 눈의 양을 늘리지만, 동시에 따뜻해진 바닷물은 빙붕(Ice shelf) 밑면을 녹인다. 빙붕이 얇아지거나 무너지면 육지 빙하를 받쳐주던 제동력이 약해져 더 많은 얼음이 바다로 쏟아지게 된다. 

▲ 다양한 기후 및 빙상 모델을 함께 사용하여 남극 빙상의 미래 변화를 예측한다. 왼쪽은 온실가스 배출이 대기, 해양 및 해빙에 미치는 영향을 나타내고, 오른쪽은 빙상 모델에서 중요한 과정인 빙붕 융해, 빙붕 손실 및 빙상 이동을 보여준다. 모델 체인의 각 단계는 추가적인 불확실성을 야기한다. © Yucheng Lin

홍콩시립대학교(CityUHK) 임유청(Yucheng Lin) 교수 연구팀은 국제 공동 연구(ISMIP6)의 12개 수치 얼음 모델에서 나온 340개 예측 데이터를 머신러닝 기법으로 분석했다.

연구진은 2002년부터 2021년까지의 위성 데이터를 바탕으로 모델들을 검증하고, 최근의 관측 결과를 잘 반영한 모델에 더 높은 가중치를 부여했다. 그 결과, 온실가스를 대폭 감축하는 최저 배출 시나리오(SSP1-1.9)에서도 2100년까지 남극 얼음이 순손실을 기록할 확률은 92%로 나타났다. 고배출 시나리오(SSP5-8.5)에서는 이 확률이 95% 이상으로 높아진다.

임유청 교수는 "우리가 제어할 수 있는 것은 온실가스 배출량의 규모와 연쇄 반응을 일으킬지 여부"라며 "추가로 배출되는 온실가스 1톤이 상황을 악화시키고 그 영향은 수백 년간 지속될 것"이라고 경고했다. 

연구에 따르면 모델 간 예측 차이를 만드는 핵심 요인은 다음 세 가지다.

- 대기-해양 결합 모델의 선택
- 빙붕 하부 융해(밑면 녹음)에 대한 수식화
- 빙하가 기초 암반 위를 미끄러지는 마찰 법칙(Gsliding laws)

보정 전 얼음 모델 자체의 특성이 전체 불확실성의 64%를 차지했으며, 특히 미끄러짐 법칙(21%)과 빙붕 하부 융해(20%) 설명 방식이 가장 큰 원인으로 분석되었다. 

▲ NASA의 GRACE 위성들은 수년에 걸쳐 남극 대륙의 빙하 질량 감소를 기록했다. © NASA

고위험 경로 시나리오: 최대 25.4cm 상승

연구진이 고배출 조건에서 관측 데이터와 부합하는 상위 1%의 고위험 경로를 분석한 결과, 2100년까지 남극 얼음 유실만으로 지구 해수면이 중앙값 15.7cm, 최대 25.4cm까지 상승할 수 있는 것으로 나타났다. 이는 단단한 빙붕의 받침 효과 감소와 오션 워밍, 미끄러짐 마찰 감소가 결합할 때 나타나는 물리적으로 가능한 시나리오다.

한계와 시사점

이번 연구는 미세 빙하 절벽 인쇄 등 일부 고위험 물리 프로세스를 반영하지 않았으므로, 실제 변화는 계산된 범위보다 더 극단적일 가능성도 있다.

공동 연구자인 럿거스 대학교의 로버트 콥(Robert Kopp) 교수는 "지역사회는 향후 수십 년간 유지될 인프라 결정을 지금 내리고 있다"며 "남극 변화에 따른 위험성을 명확히 인지하는 것이 대비책 마련에 필수적"이라고 강조했다.

[더사이언스플러스 / 문광주 기자 helloscienceplus@gmail.com]

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