되먹임 현상(feedback mechanism)
하지만 더 큰 문제는 지구의 기온상승으로 극지방의 빙하가 녹으면서 발생하는 '되먹임 현상(feedback mechanism)’이 발생하여 지구온난화를 가속화시키고 있다는 것이다.
되먹임 현상(feedback mechanism)은 어떤 시스템에서 변화가 발생할 때 그 변화가 원인에 영향을 미쳐 시스템이 더욱 변화하도록 하는 과정을 말한다. 되먹임 형상은 두 가지로 나눌 수 있다.
첫째, 양의 되먹임(Positive Feedback)으로서 변화가 시스템을 더 강화하거나 가속화시키는 효과를 발생시킨다. 즉, 변화가 원인에 긍정적인 영향을 주어 변화가 더 크게 진행된다.
둘째, 음의 되먹임(Negative Feedback)으로서 변화가 시스템을 억제하거나 완화시키는 효과를 발생시킨다. 즉, 변화가 원인에 부정적인 영향을 주어 시스템이 균형을 유지하거나 변화가 줄어든다.
그러나 지구온난화는 주로 양의 되먹임 현상을 통해 서로 영향을 미치며, 이러한 과정은 기후 변화를 가속화시킬 수 있다.
양의 되먹임(Positive Feedback)
빙하가 녹을수록 지구는 더 많은 태양 복사에너지를 흡수하게 되어, 결과적으로 더 많은 빙하가 녹고, 이로 인해 온난화가 더욱 심화된다. 양의 되먹임 현상을 일으키는 요인은 다음과 같다.알베도 효과 감소
알베도(Albedo)는 표면이 태양 복사에너지를 반사하는 능력을 나타내는 값으로, 빙하와 눈은 높은 알베도를 가지고 있어 태양 에너지를 많이 반사한다. 하지만 빙하와 눈이 녹으면, 그 자리에 어두운 바다나 지표면이 드러나게 되며, 이 표면은 태양 에너지를 훨씬 더 많이 흡수한다. 빙하는 태양 에너지를 약 80~90% 반사하지만, 물과 땅은 약 10~20%만 반사하고 나머지 에너지를 흡수한다. 이로 인해 지구로 흡수되는 에너지가 증가하면서 기온이 더욱 상승하고, 더 많은 빙하가 녹는 악순환이 발생하는 것이다.
이것을 순환고리로 표시하면, ① 빙하의 해빙解氷 ➛ ② 어두운 표면이 드러남 ➛ ③ 지표면의 태양에너지 흡수 증가 ➛ ④ 온난화 심화 ➛ ⑤ 다시 더 많은 빙하가 녹는 악순환이 된다.
해빙海氷감소와 해양 온도 상승
북극과 남극의 해빙(海氷;바다 위에 떠 있는 얼음)이 녹으면, 태양 에너지가 더 많은 바다 표면에 흡수된다. 해빙은 바다의 표면을 덮어 바닷물의 온도가 오르는 것을 막아주지만, 해빙이 줄어들면 바다 표면이 직접적으로 태양 에너지를 흡수하게 된다. 결과적으로 바다의 수온이 상승하고, 이는 다시 해빙과 빙하의 더 빠른 해빙을 촉진한다. 해양은 대기 중의 이산화탄소(CO₂)를 흡수하는 중요한 역할을 하지만, 해양 온도가 상승하면 해양의 CO₂ 흡수 능력이 감소한다.1) 해양이 더 적은 양의 CO₂를 흡수하게 되면, 대기 중에 더 많은 CO₂가 남아 온난화를 가속화한다.메탄 방출 증가
극지방과 고위도 지역의 영구동토(permafrost)가 지구온난화로 인해 녹으면서, 그 안에 갇혀 있던 메탄(CH₄)과 같은 강력한 온실가스가 대기 중으로 방출된다. 메탄은 CO₂보다 약 25배 더 강한 온실효과를 유발하는 기체로, 이 메탄이 대기 중으로 방출되면 온난화가 더욱 가속화된다. 영구동토가 해빙됨으로써 방출되는 메탄은 지구온난화를 더 심화시켜, 다시 더 많은 영구동토를 녹게 만드는 악순환을 형성한다.
이것을 순환 고리로 표시하면, ① 영구동토 해빙解氷—>② 메탄방출—> ③ 온실효과 강화 —> ④ 온난화 심화—>⑤ 다시 더 많은 영구동토 해빙解氷의 악순환이 된다.
해수면 상승
빙하와 빙상이 녹으면 그 물이 바다로 흘러가 해수면을 상승시킨다. 해수면 상승은 저지대 해안 지역과 섬 국가에 심각한 영향을 미치며, 인구 이동과 생태계 변화, 농업 피해를 초래한다. 또한 해수면 상승은 해양의 열 흡수 용량을 증가시키고, 이는 다시 바다 온도를 높여 더 많은 빙하를 녹게 만드는 되먹임 효과를 발생시킨다. 해양 순환 변화
빙하가 녹으면서 바다에 민물이 유입되고, 이로 인해 해양의 염분 농도와 밀도가 변화하여 이는 해양 온도 상승시켜 해양 순환 시스템에 영향을 미칠 수 있다. 북대서양의 해류, 특히 대서양 메리디오날 오버턴 순환(AMOC)2)과 같은 중요한 해양 순환이 약화되면, 지구 기후 시스템에 중요한 영향을 미치며 기후 변화가 더욱 가속화될 수 있다.
양의 되먹임 현상을 요약하면, 해빙海氷과 빙하가 녹으면서 발생하는 되먹임 현상은 주로 알베도 효과 감소, 메탄 방출 증가, 해수면 상승 등으로 인해 지구온난화를 가속화한다. 이러한 되먹임 과정은 지구의 기후 변화를 더욱 빠르게 진행시키며, 빙하가 더 많이 녹을수록 기후 변화의 속도도 더욱 빨라지는 악순환이 발생하게 되는 것이다.
음의 되먹임(Negative Feedback)
물론 빙하가 녹으면 ‘음의 되먹임 현상(Negative Feedback)'도 발생한다. 음의 되먹임은 기후 변화를 완화시키는 작용을 한다. 즉, 기후 변화가 발생했을 때, 그 변화를 억제하는 방향으로 작동하여 기후 변화를 줄이거나 안정시키는 역할을 하는 것이다.적외선의 증가
기온이 상승하면 지구에서 방출되는 장파 복사(적외선)의 양이 증가한다. 이 과정은 지구가 우주로 더 많은 열을 방출하게 하여, 지구 온난화를 일부 완화시킨다. 즉, 지구가 더워질수록 더 많은 복사에너지를 우주로 내보내는 음의 되먹임 현상이 일어난다.식물의 광합성 증가
수증기 증가
기온이 상승하면 더 많은 수증기가 대기 중으로 올라가 구름을 형성할 수 있다. 구름은 태양 복사에너지를 반사하여 지표면로 들어오는 에너지를 줄이는 역할을 한다. 이는 지구의 온난화를 완화시키는 역할을 할 수 있지만, 구름의 위치와 형태에 따라 온난화에 대한 영향은 복잡할 수 있다.
그럼에도 기온상승과 빙하가 녹으면서 발생하는 되먹임 현상은 복합적으로 작용하며, 현재 음의 되먹임 현상보다 양의 되먹임 현상이 온난화로 인한 기후변화에 더 많은 영향을 주고 있다.(끝)
각주
1)제5장 “해양 산성화” 편 참조 ↩
2)대서양 메리디오날 오버턴 순환(Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC)은 대서양을 따라 따뜻한 표층 해류와 차가운 심층 해류가 순환하며, 지구 기후에 중요한 영향을 미친다. 적도에서 따뜻해진 해수는 북쪽으로 이동하는데, 멕시코 만류(Gulf Stream)도 그 중 하나로, 북미 동해안과 유럽에 따뜻한 기후를 제공한다. 이 해수는 북부 대서양에서 냉각되고 밀도가 높아져 침강하며, 차가운 심층 해류가 되어 남쪽으로 이동한다. 이 순환은 유럽을 따뜻하게 유지하고 전 세계 기후를 조절한다. 그러나 기후 변화로 AMOC가 약화되고 있다. 그린란드 빙하가 녹으며 해수가 민물로 희석되어 밀도가 낮아지고, 침강이 방해받고 있다. AMOC가 약화되면 북유럽은 급격히 추워질 수 있고, 극단적인 기상 현상이 증가할 위험이 있다. ↩
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