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- 북극과 높은 산의 온도는 지구 평균보다 2~4배 빠르게 상승
- 토양이 녹기 시작하면 수십 년, 심지어 수 세기 동안 온실가스 방출할 것
- 일부 지역 사회에서는 생활 방식과 문화 전체가 얼어붙은 생태계에 의존
- 2050년까지 영구 동토층이 녹을 지역에 남극 기반 시설의 48~87%가 있다.
- 이것은 360만 명에게 직접적인 영향

영구 동토층이 우리 모두에게 중요한 이유

아이러니하게도 지구에서 가장 추운 지역은 기후 변화의 결과로 가장 빠르고 강렬하게 가열되고 있다. 북극과 높은 산의 온도는 지구 평균보다 2~4배 빠르게 상승했다. 결과적으로 기후 조건은 육지와 바다 모두에서 예상보다 훨씬 빠르게 변화하고 있으며 이는 영구 동토층에도 영향을 미친다. 

▲ 시베리아 북극의 영구 동토층 절벽. 검은 반점은 늪지에서 분해되지 않은 유기 물질이다. © Lutz Schirrmeister/ AWI

망가지는 풍경

AWI(Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research)의 Jens Strauss는 "기후 변화는 이러한 영구 동토층 지역에 심각한 위협이 된다"라고 말했다. 특히 북극 영구 동토층 지역의 남쪽 가장자리에 있는 토양은 이미 점점 더 깊이 해빙되고 있다. 이것은 토양층 사이의 얼음이 녹고 단순히 용융수와 함께 빠져나가기 때문에 하층토를 진흙탕으로 만들고 불안정하게 만든다.

그 결과, 하층토가 처지고 경사면과 제방 가장자리가 침식되고 부서지며 어떤 경우에는 거대한 구멍이 균열된다. 서부 알래스카에서는 2018년 도에 특히 따뜻한 겨울이 지난 후 192개의 열카르스트 호수가 한 번에 빠져나갔다. 영구 동토층 지역의 이러한 얕은 수역은 토양이 녹고 녹은 물이 모일 때 형성된다. 그러나 지하 얼음이 더 깊은 곳으로 녹으면서 2 천년 된 움푹 들어간 곳의 가장자리가 불안정해지고 물이 고갈된 것이다.

▲ 이러한 얕은 열카르스트 호수는 많은 북극 툰드라 지역의 전형이다. 그러나 그들은 점점 불안정해지고 있다. © Alfred-Wegener-Institut/Ingmar Nitze

위험에 처한 북극의 생활 방식과 기반 시설

영구 동토층의 해빙은 북극의 풍경을 변화시킬 뿐만 아니라 북극 지역의 수백만 명의 생계를 위협한다. 극북 지역의 일부 지역 사회에서는 생활 방식과 문화 전체가 얼어붙은 생태계에 의존한다. "이들이 기후 변화에 거의 기여하지 않았는데 특히 심각한 영향을 받았다"라고스트라우스( Strauss)는 말했다.

미국에 따르면, 알래스카의 영구 동토층 해동만 해도 공항, 도로, 파이프라인 및 정착지가 불안정하고 처지거나 침전물이 많은 땅에 위치하고 이전하거나 교체해야 하기 때문에 이미 연간 수억 달러의 비용이 든다. 2018년 연구에 따르면 2050년까지 영구 동토층이 녹을 지역에 남극 기반 시설의 48~87%가 있다. 이는 360만 명에게 직접적인 영향을 미칠 수 있다.

전 지구 기후에 대한 결과

이러한 직접적인 결과 외에도 영구 동토층의 소멸은 간접적인 영향을 미치며 이는 모든 인류에게 영향을 미친다. 북극의 영구적으로 얼어붙은 토양은 지구의 기후 시스템에서 중요한 역할을 하기 때문이다. 그들은 두 가지 방식으로 세계 에너지 예산과 기후에 영향을 미친다.

첫 번째 이유:
엄청난 양의 유기 물질이 극북의 영구 동토층에 얼어 있다. 일단 땅이 녹으면 이 물질은 모든 종류의 미생물의 향연이 되며 이제 수천 년 동안 축적된 에너지가 풍부한 유기 화합물의 양을 분해할 수 있다. 그러나 그들은 이산화탄소, 메탄 및 아산화질소의 형태로 온실가스를 방출한다. 이러한 강력한 온실가스의 유입은 기후 변화를 더욱 부추기고 영구 동토층의 해빙을 가속화하여 치명적인 악순환을 일으킨다.

또 다른 피드백이 있다. 영구 동토층의 표면은 우리 행성의 알베도를 크게 형성합니다. 땅이 영구적으로 얼어붙은 곳에서는 눈과 얼음이 오랫동안 남아 햇빛을 반사하는 흰색 영역을 형성하여 태양열 흡수를 감소시키기 때문이다. 그러나 하층토가 점점 더 따뜻해지면서 눈과 얼음이 땅에 머무는 시간이 줄어들고 북극 육지 지역이 어두워지고 있다. 그들의 알베도는 떨어지고 더 많은 열을 흡수한다. 지구의 기후는 추가로 가열된다.

기후 시스템의 "느린" 전환점

문제는 영구 동토층이 지구상의 큰 만년설과 빙하와 유사하게 기후 변화에 느리게 반응하고 지연된다는 것이다. 이것은 지구의 기후에 대한 실제 위협을 평가하기 어렵게 만든다. 따라서 기후 연구자들은 영구 동토층 토양을 느린 티핑 포인트로 간주한다. 시스템은 되돌릴 수 없는 "전복"에 매우 천천히 접근하고 있다. 그러나 임계 임계값에 도달하면 시작된 변경 사항이 너무 독립적이어서 오랫동안 막을 수 없다.

영구 동토층에도 똑같이 적용될 수 있다. "이 토양이 녹기 시작하면 이에 대해 별다른 조치를 취하지 않은 채 수십 년, 심지어 수 세기 동안 온실가스를 방출할 것이다"라고 영구 동토층 탄소 연구 네트워크의 연구원들은 일찍이 2011년에 경고했다. 그러나 북극 영구 동토층이 티핑 포인트에 얼마나 가까워졌을까? 그리고 그 결과는 정확히 언제 전 세계적으로 눈에 띄게 될까? (계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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