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- 41개의 확인된 상호 작용으로 인해 26개는 기후 변화에 증폭 효과, 8개는 불명확
- 플러스 피드백 중 많은 부분이 기후 모델에서 부분적으로만 고려돼 온난화는 더 강력할 것
- 8개의 보완적 피드백도 있으나 강력하지 않다.
- 효과적인 조치를 취한다면 최악의 결과를 제한하는 것이 여전히 가능

기후: 피드백 루프가 위기를 악화시키는 방법
목록에는 지구 시스템에서 대부분 플러스 피드백 루프가 41개 나열되어 있다.

강화된 위협: 지구 시스템의 기후 피드백에 대한 가장 포괄적인 인벤토리는 좋은 점을 보여주지 않는다. 41개의 확인된 상호 작용으로 인해 26개는 기후 변화에 증폭 효과가 있고 다른 8개는 명확하지 않은 영향을 미친다. 이러한 플러스 피드백 중 많은 부분이 기후 모델에서 부분적으로만 고려되기 때문에 지구 온난화는 미래에 가정된 것보다 훨씬 더 강력할 수 있으며 이는 신속한 기후 보호를 더욱 시급하게 만든다. 

▲ 기후 시스템에서 긍정적 피드백의 전형적인 예는 화재, CO2 배출 및 온도 상승 사이의 연결이다. © Chris Wolf, William Ripple/Peter Buschmann

지구의 기후 시스템은 무수히 상호 연결된 영향 요인과 티핑 요소의 깨지기 쉬운 균형을 기반으로 한다. 이러한 요인 중 일부는 화학적 풍화 또는 CO2 수준 상승에 따른 식물 성장 증가와 같은 부정적인 피드백을 통해 기후 안정화 효과가 있다. 다른 것들은 해빙을 녹이거나 영구 동토층을 녹이는 것을 포함해 긍정적인 피드백을 통해 온난화를 증폭시킨다.

피드백 루프의 인벤토리

문제: 기후 시스템의 일부 양의 되먹임(feedback) 고리는 잘 알려져 있고 잘 연구되어 있지만 모두에게 해당되는 것은 아니다. "지구 시스템에서 복잡한 피드백 연결을 정확하게 모델링하는 것은 어렵다"고 Oregon State University의 William Ripple과 그의 동료들은 설명한다. 이러한 이유로 기후 민감도(CO2 증가가 지구 온도에 미치는 영향)와 같은 결정적인 매개변수는 지금까지 범위로만 지정할 수 있다.

이를 변경하기 위해 Ripple과 그의 팀은 이제 지구 기후 시스템의 피드백에 대한 새로운 인벤토리를 수행했다. Ripple은 "우리가 아는 한 이것은 기후 피드백 루프의 가장 포괄적인 목록이다"고 말했다. 연구자들은 육상 환경이 기후 시스템에 영향을 미치는 생물학적 피드백에 특별한 관심을 기울였다. 지금까지 그들은 불충분하게 특성화되었다.

41개의 피드백 중 26개가 플러스 작용

그 결과, 기후 시스템에서 총 41개의 피드백 루프(20개는 비생물적, 21개는 생물학적 요인에 의해 형성되는 상호 작용) 목록이 생성되었다. 이러한 피드백 루프 중 26개는 확실히 플러스적이며 연구원들이 보고한 바와 같이 온난화에 증폭 효과가 있다. 잘 알려진 많은 비생물적 요인 외에도 여기에는 덜 알려진 생물학적 피드백 루프도 포함된다. Ripple과 그의 동료들은 "지금까지 이것들은 상대적으로 거의 관심을 받지 못했으며 종종 '기타 피드백 메커니즘'으로 요약된다"고 말했다.

▲ 피드백 루프 맵(feedback loop map) (A–I) 지도는 선택된 포지티브 피드백 루프가 작동할 가능성이 있는 위치의 예를 보여준다. 각 피드백 루프의 영향을 받는 영역 및 위치의 전체 범위는 설명되지 않는다. 피드백 루프 요약: (A) 해빙이 녹거나 형성되지 않음 → 알베도 감소; (B) 해동 및 분해 증가 → CO2 및 CH4 배출 증가, 격리 손실; (C) 건조 및 화재/연소에 대한 취약성 증가, 토양 유기 탄소 감소 → 대기로 CO2 방출 증가 및 탄소 격리 감소; (D) 화재 빈도 및/또는 강도 증가 → CO2 배출량 증가, 격리 손실, 알베도 변화; (E) 변화하는 구름 분포 및 광학적 특성 → 변화된 구름 알베도 및 온실 효과; (F) 증가하는 만성 건조화 및 극한 가뭄 스트레스로 사막 확장 → CO2 격리 감소 및 알베도 증가; (G) 아마존, 아한대 및 기타 삼림의 황폐화 → 격리 손실, 알베도 변화, 증발산 감소; (H) 곤충 분포 및 풍부도 변화, 숙주 나무 방어력 감소 → 격리 상실, 알베도 변화; (I) 적설량 감소 → 알베도 감소. 피드백 루프에 대한 자세한 내용은 표 S1을 참조하십시오. 사진 크레딧(표 S3에도 제공됨): (A) Patrick Kelley, CC BY 2.0; (B) Boris Radosavljevic, CC BY 2.0; (C) NASA의 지구 관측소, CC BY 2.0; (D) 닉-D, CC BY-SA 4.0; (E) Doggo19292, 퍼블릭 도메인; (F) 데이빗 스탠리, CC BY 2.0; (G) NASA/JPL-Caltech, (H) Jonhall, CC BY 3.0, (I) Natalia_Kollegova, Pixabay 라이선스 (출처: 관련논문 FEBRUARY 17, 2023 / Many risky feedback loops amplify the need for climate action)

이에 대한 예는 온난화된 습지와 토양에서 미생물에 의한 CO2 및 질소 산화물의 방출 증가다. 또 다른 긍정적인 생물학적 되먹임은 범람한 해안 지역의 식생 감소다. 이러한 식물이 사라지면 CO2 싱크로서의 완충 효과도 사라진다. 초목 감소를 야기하는 진행성 사막화에도 동일하게 적용된다.

연결된 악순환

설상가상으로 이러한 긍정적인 피드백 루프의 대부분은 서로 연결되어 있다. 이러한 피드백 루프 중 하나가 발화되면 다단계 효과가 촉발돼 다른 포지티브 피드백도 활성화된다. 산불, 영구 동토층 및 토양의 탄소 격리는 밀접하게 연결되어 있다. 이것은 예를 들어 북극에서 진행 중인 툰드라 화재가 특히 많은 양의 온실 가스를 방출하고 장기적인 배출을 촉진하는 이유 중 하나다.

"기후 모델은 이러한 강력하고 상호 연결된 피드백 루프를 완전히 설명하지 못하여 온난화의 가속 진행을 과소평가했을 수 있다"고 Ripple의 동료인 Christopher Wolf는 말했다. 현재 기후 모델은 이 점에서 이전 모델보다 이미 훨씬 우수하지만 아직 더 많은 연구가 필요하다.

충분히 강하지 않은 "상대" 안정화

그러나 연구팀의 목록에는 불확실한 효과가 있는 8개의 피드백 루프와 기후에 안정화 효과가 있는 7개의 피드백 루프도 나열되어 있다. 예를 들어, 일부 에어로졸의 기후 영향과 변화하는 해류 및 해양 환경은 여전히 ​​불명확하거나 양방향으로 작용한다. 오존이 기후에 미치는 영향도 지금까지 부분적으로만 밝혀졌다.

한편, 화학적 풍화와 CO2의 비료 효과 외에도 기후 변화에 대한 조력자에는 강수량 증가로 이익을 얻고 있는 사헬 지역의 녹화도 포함된다. 연구원들에 따르면 이러한 "상대"의 냉각 또는 CO2 결합 효과는 플러스 피드백의 결과를 보상하기에 충분하지 않다.

"우리는 조치를 취해야 한다"

이러한 발견에서 과학자들은 기후 연구를 더욱 추진하고 효과적인 기후 보호를 구현해야 하는 또 다른 이유를 본다. "장단기적으로 이러한 문제를 해결하려면 글로벌 에너지 시스템과 운송, 대기 오염, 식량 생산, 자연 보호 및 국제 경제에서 변혁적이고 사회적으로 정의로운 변화가 필요하다"고 Ripple은 말했다.

기후 변화와 그 영향을 완전하고 신속하게 멈추기에는 이미 너무 늦었다. "그러나 우리가 효과적인 조치를 취한다면 최악의 결과를 제한하는 것이 여전히 가능할 수 있다"고 연구원은 말했다.
(One Earth, 2023; doi: 10.1016/j.oneear.2023.01.004)
출처: 오레곤주립대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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