기후 위기 이면의 진실

목차

I.환경변화
프롤로그
1.환경변화가 미치는 영향
2.기후변화가 생태계에 미치는 영향
II.기후변화
3.기후변화의 정의와 순환주기
4.기후변화의 원인
5.간빙기란?
6.간빙기 통찰
7.빙하기가 다시 올까?
8.빙하기 악몽
9.빙하기 경고
에필로그


I.환경변화


프롤로그


인류세(Anthropocene)가 진행됨에 따라 기후에 대한 점점 더 심각하고 혼란스러운 변화를 포함한 지구 환경 변화가 가속화되고 있다. 이러한 변화는 생물 다양성 손실, 해양 산성화, 비옥한 토양 손실, 담수 고갈, 오염(대수층 포함)을 비롯한 환경 변화의 체계적이고 관련 클러스터인 신드롬의 일부이며, 질소와 산소를 포함한 전 지구적 원소 순환의 붕괴로 인해 더욱 복잡해진다. 이러한 생태학적 변화 중 일부는 인위적으로 대체되거나 모방될 수 있지만 이것이 필요한 시간 내에 전 세계적으로 이루어질 가능성은 거의 없다. 홀로세(그리고 인류의 기원 이래) 이래 유례가 없는 이러한 물리적 변화는 세계 식량 체계와 인간 건강을 포함한 거대한 사회적 변화를 동반하고 촉진할 것이다. 이는 여전히 증가하는 전 세계 인구로 인해 지구의 제한된 생체 용량에 대한 수요가 과도하고 증가하고 있음을 반영한다. 인간과 문명을 위한 행성 지원 시스템은 부자와 가난한 인간이 계속해서 자연의 자본을 약탈하고 천연 자원 기반을 축소함에 따라 흔들리고 있다. 고소득 인구는 화석 연료를 소비하고 , 온실가스 농도를 높이고, 생산이 생물 다양성에 해를 끼치는 상품을 구매하는 가장 탐욕스러운 약탈자이다. 그러나 많은 지역의 저소득 인구는 사냥, 산림 개간, 토양 비옥도 감소와 같은 수단을 통해 지역 생태학적 지원 기반을 약화시킨다. 이러한 많은 인구(예: 사헬 지역)는 지속적인 빈곤에 갇혀 있다. 이는 부분적으로 식민지화의 유산과 탐욕스러운 도벽과 같은 외부 요인에 의한 것이지만, 종종 높은 의존성 비율(높은 자녀 비율)과 낮은 인구 증가를 반영하고 발생한다. 이러한 인구는 자원 기반을 초과하는 경우가 많으며 해당 기반을 복원하거나 개선하기 위해 충분한 자원(예: 비료)을 수입할 재정적 수단이 부족하다. 또한, 많은 저소득층 환경에서는 지진, 태풍, 폭력적인 분쟁과 같은 재해가 불균형적으로 많이 발생하고 있다. 기후 변화의 측면이 없더라도 인구 건강 문제는 점점 더 복잡하고, 학제간에는 심지어 "사악한" 문제로 인식되고 있다. 지속가능발전목표(SDGs)의 낙관주의에 도전하면서, 가장 인구가 많은 고소득 국가인 미국의 평균 기대 수명이 최근 감소했다. 이는 10년 전의 비관적인 전망과 일치한다. 이러한 증가의 원인에는 앉아서 생활하는 생활방식, 칼로리가 높고 영양이 부족한 식습관 및 빈곤과 관련된 질병인 제2형 당뇨병의 유병률 증가가 포함된다. 이는 불평등, 실업, 절망, 과도한 약물 및 알코올 섭취로 인해 발생한다. 여러 세대에 걸쳐 불리한 상황이 반복된다. 인류세의 증가하는 위험은 이미 전 세계적으로 전례 없는 난민 수의 원인이 되었다고 할 수 있다. 희망을 잃지 않는 것이 중요하지만, 인류세에서 세계 인구 건강에 대한 체계적이고 통합적인 위험은 심각하며 세계 공중 보건 공동체 안팎에서 대부분의 학계를 포함한 사회의 훨씬 더 많은 관심을 보장한다. 건강에 대한 이러한 위험은 암 증가, 비만, 흡연 또는 페스트(페스트균), 천연두, 홍역, HIV/AIDS와 같은 파괴적인 전염병과 같이 일반적으로 생각되는 의료 및 공중 보건 경로를 통해 발생하지 않는다. 이러한 전염병은 14세기 유럽, "신세계", 그리고 최근에는 사하라 이남 아프리카를 포함하여 심각한 경제적, 사회적 영향을 미쳤다. 그러나 어느것도 세계적 규모로 문명을 무력화시킬 수 있는 능력을 갖고 있지 않았다. 대조적으로, 우리는 기후 변화가 두드러지는 불리한 지구 환경 변화가 불리한 사회적 반응과 결합하여 다양한 형태의 건강 지표가 흔들리는 확산되는 글로벌 환경을 생성하는 궤도에 있다고 경고한다. 우리 종은 분쟁, 기근, 전염병 등 전례 없는 거의 전 지구적 규모의 새로운 “전염병”을 일으키고 경험할 위험에 처해 있다. 


1.환경변화가 미치는 영향


식물은 과거의 대량 멸종 사건을 통해 엄청난 회복력을 보여주었다. 그러나 인위적인 압박은 식물의 생존을 빠르게 위협하고 있다. 식물은 환경을 형성하는 데 중요한 역할을 해왔다. 예를 들어, 5억 4100만~2억 5200만 년 전(mya) 고생대 시대에 숲이 확산되면서 암석 풍화 및 유기탄소 매장량이 증가하여 대기 CO 2 수준이 감소했다. 이러한 CO 2 감소는 지구 냉각을 초래하고 얕은 바다의 부영양화를 촉진하여 해양 무산소증과 멸종을 초래했다. 그러나 식물이 변화하는 환경에 어떻게 반응하는지는 더 자세히 조사할 필요가 있다. 화석 기록 분석에 따르면 식물은 일반적으로 동물보다 대량 멸종 사건을 통해 생존, 회복 및 적응하는 데 훨씬 더 뛰어나며 이전의 대량 멸종 사건을 다양화할 수 있는 기회로 활용했다. 지구 변화에 대한 이러한 명백한 탄력성은 식물이 환경 스트레스에 저항하고 새로운 장소에 정착할 수 있는 메커니즘을 보유하고 있기 때문이다. 예를 들어, 수명이 긴 식물 번식체는 성장 조건이 개선될 때까지 휴면 상태를 유지할 수 있다. 더욱이, 식물은 효율적으로 무성생식을 할 수 있으며 불모의 기질에 빠르게 군집을 형성할 수 있다. 그러나 식물은 생태학적 변화에 면역되지 않는다. 예를 들어, 백악기 말(6,600만 년)에 발생한 대량멸종 사건은 열대우림의 구조와 구성을 크게 변화시켰다. 겉씨식물과 같은 일부 식물 그룹은 어려움을 겪는 반면, 속씨식물과 같은 다른 식물 그룹은 다양성의 급속한 증가를 경험하여 오늘날 발견되는 신열대 우림의 진화의 길을 열었다. 에오세-올리고세 기후 전환(3,400만년) 이후, 열대 우림의 분포는 신생대 장기 냉각 및 건조화와 병행하여 저위도 지역으로 축소되었다. 보다 최근에는 지난 50,000년 동안 마지막 빙하기 최대치 이후와 홀로세 이전의 급격한 온난화로 인해 상대적으로 균질한 저온 적응 대초원 툰드라에서 초본 및 목본 식물 군집의 보다 다양한 모자이크에 이르기까지 고위도의 식물에 상당한 변화가 발생했다. 최근 몇 년 동안 인간의 행동으로 인해 전례 없는 급속한 환경 변화가 발생했다. 인간은 수천만 년 동안 식물이 비축한 화석 탄소를 대기 중으로 펌핑하고 탄소 흡수원 지상 식물 바이오매스를 탄소원으로 변환하고 있다. 결과적으로 산림 황폐화와 온실가스 배출은 탄소와 물 순환에 막대한 영향을 미쳤다. 인위적 영향은 이미 자연적 과정으로 인한 영향보다 몇 배나 더 크기 때문에 식물에 점점 더 큰 압박을 가하고 탄력성을 테스트하고 있다. 저지대 아마존 숲과 같은 일부 생물 군계는 이제 돌아올 수 없는 위기에 처해 있다. 현대의 식물 멸종률은 인류세 이전보다 500배 더 높다. 걱정스럽게도 이러한 추정치는 식물 멸종에 대한 포괄적이고 정확한 기록이 부족하기 때문에 보수적일 가능성이 높다. 더욱이, 식물 종이 불가피하게 사라지기 전까지 오랜 기간 동안 지속될 수 있기 때문에 식물의 멸종 지연 시간이 연장될 수 있다. 따라서 앞으로 수십 년 안에 많은 종들이 눈에 띄지 않게 사라질 운명에 처해 있으며, 멸종은 알려진 관다발 식물 종의 약 39%를 위협하고 있다. 그러나 식물 멸종의 패턴은 복잡하다. 지리적으로 균일하지 않으며 그 동인도 시간이 지남에 따라 다양할 수 있다. 식물의 멸종률은 생물다양성이 높고 풍토성이 높은 지역에서 더욱 두드러진다. 따라서 광범위한 서식지 변화를 겪고 있는 생물다양성 핫스팟에 대한 연구 노력이 증가하면 최근과 미래의 식물 멸종의 세계적인 동인과 패턴을 밝힐 수 있을 것이다.


열대에서 북극까지 식물에 대한 위협에는 토지 이용부터 환경 변화까지 다양한 스트레스 요인이 포함되며, 이는 다른 유기체와의 상호 작용을 통해 식물에 직간접적으로 영향을 미친다. 서식지 손실, 과잉 소비, 기후 변화, 오염 및 침입종의 결합으로 인한 시너지 효과로 인해 식물은 이 성공적인 계통의 전체 이야기에서 이전에 볼 수 없었던 수준의 압박을 받게 되었으며, 아마도 식물의 적응 능력을 능가할 것이다. 환경 변화의 속도가 증가함에 따라 표현형 가소성, 유전적 다양성 및 적응이 종의 범위에 걸친 분산 및 이동의 생태학적 과정과 어떻게 상호 작용하는지 이해하는 것이 중요하다. 또한, 우리는 식물의 반응이 종 특이적인지 계통발생학적으로 군집되어 있는지, 즉 계통 의존적인지, 그리고 유전자형이 급격한 환경 변화 하에서 멸종 위기에 처해 있거나 생태학적으로 기능적인 종과 작물의 적응에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 알아야 한다. 따라서 직접적 효과와 간접적 효과가 어떻게 결합되어 변화하는 세계의 반응에 영향을 미치는지 파악하는 것은 진화 생물학, 공동체 생태학 및 보존의 인터페이스에서 중요한 과제 중 하나이다. 최근의 기술 및 방법론적 발전은 이러한 복잡한 압박에 대한 식물의 반응을 연구하는 것을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 이미징 분광학을 포함한 새로운 우주 센서를 사용하면 지속적이고 반복적인 모니터링이 가능하며 광범위한 지역에 걸쳐 식물 종 분포 및 군집 구성의 빠르고 광범위한 변화를 추적할 수 있다. 이러한 연구는 지속적인 환경 압력에 대한 식물의 반응 뒤에 있는 메커니즘을 이해하기 위한 상세한 현장 연구로 보완된다. 대규모 공간 규모에서 생태학적 문제를 해결하기 위해 점점 더 협력적인 연구 노력과 전 세계적으로 분산된 실험이 사용되고 있다. 데이터 수집을 위한 표준화된 프로토콜의 개발과 공통 연구 설계의 사용은 현장 간 비교를 가능하게 하고 생물 군계 전체 규모에서 결과의 종합을 촉진할 수 있다. 그러한 계획의 훌륭한 예는 국제 툰드라 실험(ITEX)이다. 이 실험은 지속적인 온난화에 대한 식물 변이를 두고 현재 30년 넘게 고산지대와 북극 지역의 네트워크 전반에 걸쳐 조정된 실험 설정을 사용하여 툰드라의 반응을 조사해 왔다. 마지막으로, 퇴적물 기록의 환경 DNA 분석과 같은 다른 정보 소스는 과거 환경 변화와 장기적인 생태 역학의 영향을 더 잘 이해하는 데 귀중한 자원을 제공할 수 있다. 이러한 도구와 새로운 다학문적 접근 방식을 결합하면 해당 분야를 발전시키고 글로벌 생물 다양성 위기에 대한 해결책을 찾는 데 도움이 될 수 있다. 오랜 역사를 통해 식물은 환경 변화 중에 생존하고 적응할 수 있는 엄청난 능력을 보여왔지만 이제 인간의 행동은 식물의 회복력에 도전하고 있다. 이 문제를 강조하고 UN의 지속 가능한 개발 목표(SDGs)로 깨끗한 물과 위생, 기후 행동, 수중 생물, 육상 생물을 지원하기 위해  BMC 생태학과 진화(BMC Ecology and Evolution) 는 “압박을 받는 식물”에 대한 새로운 컬렉션을 출시했다. 컬렉션은 환경 변화가 식물 생태와 진화에 미치는 영향, 식물 생존에 대한 위협, 식물 생물 다양성 손실의 중단 및 반전, 식물 종 구성의 변화를 모니터링하는 방법에 대한 전 세계의 연구를 환영한다

2.기후변화가 생태계에 미치는 영향


어류 개체수를 모니터링하고 어획량 한도를 설정하는 것은 사람들이 이미 생태계를 관리하는 방법이다. 생태계는 식물, 동물, 미생물을 포함한 생물체들이 서로 상호작용하고 물리적 세계와 상호작용하는 공동체이다. 사람들은 음식, 물, 깨끗한 공기, 건축 자재, 레크리에이션 등 많은 혜택을 얻기 위해 생태계에 의존한다. 생태계는 옐로스톤 국립공원을 둘러싼 생태계처럼 클 수도 있고, 쓰러진 나무 한 그루만큼 작을 수도 있다. 또한 서로 겹치거나 더 큰 생태계의 일부가 될 수도 있다. 생태계 간의 이러한 연결은 또한 생태계를 단순히 그 안의 유기체에 의존하는 것이 아니라 서로 의존하게 만든다. 기후변화는 다양한 방식으로 생태계에 영향을 미친다. 기후는 식물이 자라는 방식, 동물이 행동하는 방식, 유기체가 번성하는 방식, 물리적 환경과 상호 작용하는 방식을 제어한다. 서식지가 서로 다른 온도, 강수량 패턴 및 기타 변화를 경험함에 따라 생태계를 구성하는 유기체는 그 영향을 느낀다. 미국의 모든 지역은 기후 변화의 영향을 겪고 있지만 영향은 지역과 생태계에 따라 다르다. 먼저, 생태계는 미국인들에게 목재와 같은 필요한 재료를 제공한다. 강수 패턴의 변화는 산불의 빈도와 심각도에 영향을 미쳐 생태계 서비스와 중요한 경제 부문을 위협할 수 있다. 다음, 생태계는 인구의 생존 능력에 영향을 미친다. 눈신토끼의 흰 털은 겨울에 포식자들의 눈에 덜 띄게 만든다. 그러나 일찍 눈이 녹으면서 토끼가 갈색 숲 바닥에 더욱 눈에 띄게 되어 취약성이 증가한다.  셋째, 생태계는 침입종의 확산이 증가한다. 치트그라스는 미국 서부의 목장을 위협하는 침입종이다. 이는 토양 영양분을 저하시키고 생물 다양성의 손실을 초래할 수 있다. 넷째, 자연 현상의 시기가 변화한다. 알래스카에서는 따뜻한 기후로 인해 열매가 더 일찍 익기 때문에 불곰들이 연어에서 엘더베리로 식단을 바꾸고 있다. 곰이 연어를 적게 먹으면 곰이 남긴 연어 시체를 먹는 새처럼 먹이사슬에 있는 다른 동물에게도 영향을 미친다. 다섯째, 침식을 제어하는 생태계 서비스가 감소한다. 염습지 풀은 토양을 제자리에 고정하는 데 도움이 된다. 일부 지역에서는 아마도 온도 변화로 인한 종 균형의 변화로 인해 풀을 먹는 습지 게가 우세하게 되었고, 그 결과 침식을 통제할 수 있는 풀이 줄어들었다. 사람들은 생태계가 기후 변화 영향에 적응하거나 영향을 최소화하도록 돕기 위해 많은 조치를 취하고 있다. 예를 들어, 국가의 천연자원을 관리하는 연방 기관은 이제 정책과 계획에서 기후 변화를 고려하고 있다. 지역 차원에서는 많은 단체들이 과거에 훼손되거나 교란된 서식지를 보존하고 생태계를 복원하고 있다. 생태계는 사람들에게 많은 혜택을 제공한다. 이를 생태계 서비스라고 한다. 생태계 서비스에는 나무가 제공하는 음식, 목재 등 식물과 동물의 상품이 포함된다. 또한 지구를 안전하고 건강하게 유지하는 물리적 세계의 일부도 포함된다. 예를 들어, 깨끗한 호수와 하천은 우리가 식수와 오락을 위해 사용하기 때문에 생태계 서비스로 간주된다. 


기후 변화는 생태계를 구성하는 인구부터 지역 사회, 경제 및 사람들에게 제공하는 서비스에 이르기까지 다양한 수준에서 생태계에 영향을 미친다. 이 섹션에서는 네 가지 주요 영향에 대해 설명한다.
1. 종과 개체군의 변화
슈피리어 호수에 있는 섬인 Isle Royale에서는 온난화로 인해 늑대의 생존 능력이 감소하여 무스 개체수가 증가했다. 기후가 변화함에 따라 일부 종은 행동, 신체적 특성 또는 신체 기능을 변경하여 적응한다. 다른 개체들은 적응할 수 없다. 결과적으로 기후 변화는 일부 개체수의 확장, 감소 또는 멸종으로 이어질 수 있다. 이러한 변화는 결국 지역의 전반적인 생물 다양성에 영향을 미칠 수 있다. 식물과 동물은 변화하는 기후 조건에 반응하여 서식하는 지리적 범위를 변경할 수도 있다. 온도와 수질 조건의 변화로 인해 이미 많은 식물과 동물의 서식지가 변경되었다. 미국의 기온이 따뜻해지면서 일부 육지 동물은 10년에 평균 3.8마일씩 (일반적으로 더 시원한) 북쪽으로 이동했다. 일부 해양 생물종도 10년에 17마일 이상 북쪽으로 이동했다. 
2. 자연현상과 주기의 변화
많은 식물과 동물은 온도와 물 상태를 포함한 자연의 단서에 의존하여 수명 주기의 특정 단계를 촉발한다. 기후가 변화함에 따라 이러한 단서는 서로 다른 속도로 변하거나 잠재적으로 전부는 아닐 수 있다. 결과적으로, 일년 중 특정 시기에 서로 의존하는 종들은 더 이상 동기화되지 않을 수 있다. 예를 들어, 플랑크톤은 어린 물고기에게 중요한 먹이원이지만 물고기보다 온도 변화에 더 빠르게 반응하는 경향이 있다. 이는 성장하는 물고기가 가장 필요할 때 플랑크톤을 이용할 수 없을 수도 있음을 의미한다. 또한 새가 매년 같은 시기에 이동한다면 기온 변화로 인해 목적지에 도착하여 주요 먹이원이 너무 일찍 자라서 더 이상 이용할 수 없다는 사실을 알게 될 수도 있다. 
3. 생태계 상호작용의 변화
기후 변화는 또한 종과 개체군이 환경 및 서로 상호 작용하는 방식을 변화시키고 있다. 이러한 영향은 전체 생태계에서 느껴질 수 있다. 예를 들어, 기후 변화로 인해 일부 지역에서는 침입종의 확산이 증가하고 있다. 침입종은 특정 지역에 자생하지 않는 종이다. 침입종은 자생 식물과 동물을 능가할 수 있고, 새로운 질병을 가져오고, 다른 문제를 일으킬 수 있다. 이러한 변화는 심각한 환경적, 경제적 피해를 초래할 수 있다. 바닷물이 따뜻해짐에 따라 열대 라이온피시와 같은 침입성 어종이 대서양 연안을 따라 북쪽으로 이동하여 자생종을 위협할 것으로 예상된다. 이것은 또한 인간에게도 해를 끼칠 수 있다. 라이온피시는 독이 있고 사람을 찌를 수 있기 때문이다. 기후변화는 먹이사슬에도 영향을 미칠 수 있다. 먹이그물은 생태계에 있는 다양한 유기체 사이의 먹이 관계의 전체 집합이다. 먹이사슬의 맨 아래에는 식물이나 플랑크톤과 같은 유기체가 있다. 먹이사슬의 상위에 있는 다른 동물들은 이를 먹이로 삼는다. 먹이사슬의 어떤 부분에 대한 기후 영향은 전체 시스템은 물론 다른 생태계에도 영향을 미칠 수 있다. 위의 예에서 어린 물고기가 하구에서 충분한 먹이를 찾지 못하면 바다의 포식자도 그 영향을 느낄 수 있다. 
4. 생태계 서비스 변경 또는 축소
Lionfish는 대서양에 침입하는 종이다. 바다가 따뜻해지면 이 물고기의 범위가 미국 남동부 해안에 더 가깝게 확장될 수 있다. 기후 변화는 생태계가 사회에 제공하는 일부 중요한 서비스에 영향을 미치고 있다. 예를 들어, 생태계는 사람들에게 풍부한 식량을 제공한다. 가뭄이나 더위와 같은 기후 변화는 일부 식품의 가용성과 품질 뿐만 아니라 농부의 특정 작물 재배 능력에도 영향을 미칠 수 있다. 기후 변화는 탄소 포집 및 저장과 같은 생태계 서비스에도 영향을 미칠 수 있다. 산림 생태계는 탄소 순환에서 중요한 역할을 하며 대기에서 이산화탄소를 흡수하여 뿌리, 토양 및 숲 바닥에 저장하는 데 도움을 준다. 그러나 기후로 인한 산불, 홍수, 해충, 질병의 증가로 인해 생태계가 이 중요한 서비스를 제공하는 능력이 제한될 수 있다. 


생태계 서비스라고도 불리는 생태계와 그 혜택은 인간 존재의 주요 측면을 지원한다. 결과적으로 그들은 경제의 많은 부분의 기초가 된다. 전 세계적으로 생태계 서비스의 가치는 연간 125조~145조 달러로 추산된다. 나무껍질 딱정벌레는 지난 30년 동안 미국 서부에서 산불보다 더 많은 나무 사망률을 초래했다. 기후 변화의 영향은 어부, 벌목꾼, 목장주, 농부를 포함한 수백만 명의 미국인의 생계에 영향을 미친다. 예를 들어, 수온 상승과 해양 산성화 로 인한 스트레스로 인해 조개류 산업은 수억 달러의 손실을 입을 수 있다. 특정 물고기의 범위가 이동한다는 것은 어부들이 물고기를 잡기 위해 더 멀리 여행해야 하거나 해당 지역에 도달하기 위해 새 장비를 구입해야 할 수도 있음을 의미한다. 이러한 변화로 인해 2100년까지 매년 수억 달러의 손실이 발생할 것으로 예상된다. 미국 농업도 경제적 영향을 받게 될 것이다. 물론 부정적인 영향도 있고 긍정적인 영향도 있을 수 있다. 기후 변화로 인해 가뭄, 해충, 기상 이변이 증가하여 경제적 피해가 발생할 수 있다. 그러나 이른 봄과 온화한 겨울 날씨로 인해 많은 지역에서 재배 기간이 연장되어 작물 수확량과 수익이 증가할 수 있다. 기후 변화는 관광 및 레크리에이션 산업에도 영향을 미친다. 유해한 조류의 번성으로 인해 이미 국가에서는 레크리에이션 낚시 및 보트 수익 손실로 인해 매년 거의 10억 달러에 달하는 비용을 지출하고 있다. 기후 변화로 인한 산호초 손상으로 인해 2100년까지 미국 레크리에이션 산업에 총 1,400억 달러의 수익 손실이 발생할 것으로 예상된다. 관광에 의존하는 지역 사회는 이러한 경제적 영향을 가장 크게 느낄 것이다. 


II.기후변화


3.기후변화의 정의와 순환주기


수백만 년 전으로 거슬러 올라가는 지질학적 기록은 지구의 과거 기후에 수많은 큰 변화가 있었음을 나타낸다. 이는 태양, 화산, 지구 궤도 및 CO 2 농도 수준의 변화를 포함한 많은 자연적 요인에 의해 발생했다. 그러나 과학자들의 종합적인 평가에 따르면 인간 활동이 20세기 중반 이후 온난화의 주요 원인이었을 가능성이 매우 높다. 1850~1900년은 산업화 이전 수준에 가깝다. 배출량의 대부분은 에너지 수요에서 발생한다. 가장 큰 원인은 이산화탄소(CO 2 )이며, 이는 이러한 수요를 충족하기 위해 화석 연료를 태울 때 배출된다. 산업 공정 및 농업과 관련된 다른 배출물도 있다. 과학자들은 1800년대 초반부터 온실가스(예: 수증기, 이산화탄소, 메탄)가 대기에 열을 가두어 놓는다는 사실을 알고 있었다. 공기 중 CO 2 농도는 1750년(산업 혁명이 시작될 무렵)의 약 280ppm에 비해 410ppm 이상에 도달하여 기후에 갇혀 있는 에너지의 양이 증가했다. 시스템을 작동시켜 행성의 표면 온도를 상승시킨다. 대기 농도의 이러한 증가는 주로 에너지를 얻기 위해 화석 연료를 연소하여 대기 중에 CO 2 가 축적 된 결과이다. 대기 중 온실가스 수준 증가로 인한 온난화와 CO 2 가 함께 자주 배출되는 에어로졸 입자와 같은 기타 인간 배출로 냉각 효과가 감소된다. 지난 800,000년 동안 지구 기후에는 빙하기와 따뜻한 간빙기 사이의 자연 순환이 있었다. 20,000년 전 마지막 빙하기 이후 약 10,000년 동안 지구 평균 기온은 약 3~8°C 상승했다. 지난 200년 동안의 기온 상승을 대기 CO 2 수준의 상승과 연결할 수 있다. 현재 온실가스 수준은 지난 80만년의 자연주기보다 훨씬 높다. 태양은 지구 열의 주요 원천이므로 태양열 출력의 상대적으로 작은 변화도 기후에 영향을 미칠 수 있다. 1970년대 후반 이후 위성 관측을 통해 태양의 총 에너지 출력이 약간 감소한 것으로 나타났다. 그러나 이 기간 동안 지구는 냉각되기는커녕 따뜻해졌다. 또한 태양으로부터의 온난화는 가장 낮은 몇 킬로미터(대류권)와 그 위의 층(성층권)을 포함하여 모든 대기를 가열할 것이다. 관측에 따르면 실제로 성층권은 냉각되고 있는 반면 대류권은 따뜻해지고 있다. 이는 태양열 난방이 아닌 온실가스 난방과 일치한다. 빙하기란 지구 온도가 급격하게 떨어져서 빙하가 전진하여 지구 표면 의 횡적 및 종방향 1/3 이상을 덮는 기간을 말한다. 빙하기 동안 빙하는 빙하의 전진이 일어나는 기간이다. 마찬가지로 간빙기는 빙하가 후퇴하고 해수면이 상승하는 빙하기 사이의 따뜻한 기간이다 . 지난 450,000년 동안 빙하기는 70,000~90,000년 동안 지속된 반면 간빙기는 약 10,000년 동안 지속되었다. 빙하기와 간빙기의 또 다른 주요 차이점은 해수면의 변화이다. 빙하기에는 물이 증발하여 성장하는 빙하와 빙상에 저장되면서 해수면이 평균 100m 낮아진다. 간빙기에는 기온이 상승하면서 빙상과 빙하가 녹아 해수면이 상승하고, 물이 가열되면서 바다의 부피가 증가한다. 그러나 화석 연료의 연소로 인해 지구 온난화가 증가함에 따라 만년설은 매년 더 빠른 속도로 녹고 있으며, 1995년 이후 해수면은 연평균 3.2mm, 70mm 이상 상승하고 있다. 현재 우리는 거의 11,000년 동안 지속된 홀로세(Holocene )라는 비정상적으로 긴 간빙기를 경험하고 있다. 새로운 빙하기가 시작될 것으로 예상되었으나 인간이 유발한 기후 변화나 인위적인 기후 변화로 인해 다음 빙하기는 수천 년에서 수십만 년까지 지연되고 있다. 그러므로 홀로세 간빙기는 적어도 150,000년 이상 지속될 것으로 예상된다. 


윈스턴 처칠(Winston Churchill)이 “오래 돌아볼수록 더 멀리 내다볼 수 있다”고 말했듯이, 기후변화 연구는 미래 기후를 예측하기 위해 과거 기후를 연구하는 데 의존한다. 고기후 재구성을 통해 우리는 장기간에 걸쳐 기후가 어떻게 변화했는지 조사할 수 있다. 고기후 데이터는 기후 모델의 시뮬레이션과 비교하는 데에도 사용될 수 있으므로 모델 성능을 향상시키는 데 도움이 된다. 기후 모델을 이용한 고기후 모델링을 통해 과거 기후 변화의 원동력을 조사하고 미래 기후 변화에 대한 통찰력을 제공할 수 있다. 1950년대 이후 기후 모델은 크게 발전하여 기후 변화 연구의 핵심 도구가 되었다.
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그림 1 지난 80만년 동안의 온도 재구성. 

더 낮은 온도는 빙하기를 나타낸다. 따뜻한 기온은 간빙기를 나타낸다. 고기후 재구성은 지구의 온도가 추운(빙하기) 기간과 따뜻한(간빙기) 기간을 통과하는 롤러코스터와 같았음을 나타낸다(그림 1). 과학자들은 일반적으로 빙하기와 간빙기의 융성과 쇠퇴는 지구 궤도 기하학(밀란코비치 주기)의 변화로 인해 유입되는 태양 복사의 강도와 위도 분포가 변화하기 때문이라고 믿는다. 이전 간빙기 동안 북반구에 여름에 들어오는 태양 복사열은 현재 수준보다 10% 높았으며 기후 모델 시뮬레이션에 따르면 북극의 여름은 5도 더 따뜻했다. 현재 우리는 간빙기에 있기 때문에 지난 세기의 지구 온난화는 자연스러운 현상이라고 생각할 수도 있다. IPCC 5차 평가 보고서에 따르면, 이전 빙하기에서 현재 간빙기로 전환되는 동안 평균 지구 온난화율은 천년당 약 0.3~0.8℃였다 . 그러나 도구 데이터에 따르면 1880년부터 2020년까지 지구 온도의 평균 상승률은 10년당 0.08℃이다. 즉, 지난 세기의 온난화 속도는 현재 간빙기가 시작되는 동안의 온난화 속도보다 적어도 10배 빠르다. 만약 세계가 계속해서 온실가스 고농도 경로를 따른다면 21세기 말 지구기온은 1986~2005년 평균보다 3.7℃ 높아질 것으로 예상된다. 이는 지구온난화 초기보다 약 50배 빠른 기온상승률을 의미한다. 대기 중 온실가스 농도는 산업화가 시작된 이후 급격히 증가해 왔다. 대기 중 가장 중요한 온실가스로서, 이산화탄소 농도는 산업화 이전 수준보다 약 50% 더 높다. 한 연구에서는 심지어 다음과 같이 제안한다. 현재 대기 중 이산화탄소 수준은 지난 2,300만 년 동안 전례가 없는 수준이다. 지구는 다시 빙하기에 들어가 기후의 역사를 반복하게 될까? 위의 정보를 바탕으로 볼 때, 인간이 새로운 기후 역사를 만들어가고 있을 가능성이 더 높다. “인류세(Anthropocene)”는 지질학적 시대의 확립에 인간이 미치는 중대한 영향을 나타내는 대중적인 과학 용어가 되었다.

4.기후변화의 원인


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인간과 자연 요인 모두 지구의 기후에 영향을 미치지만 지난 세기에 관찰된 장기적인 추세는 인간 활동이 기후에 미치는 영향으로만 설명할 수 있다. 출처: 미국 지구 변화 연구 프로그램, 제4차 국가 기후 평가, 2장: 변화하는 기후 , 2017. 

산업 혁명 이후 인간 활동으로 인해 다량의 이산화탄소와 기타 온실 가스가 대기 중으로 방출되어 지구의 기후가 바뀌었다. 태양 에너지의 변화와 화산 폭발과 같은 자연 과정도 지구의 기후에 영향을 미친다. 그러나 그들은 지난 세기 동안 우리가 관찰한 온난화를 설명하지 못한다. 과학자들은 빙핵, 나이테, 빙하 길이, 꽃가루 잔해, 해양 퇴적물 등 기후에 대한 여러 가지 간접적인 측정을 분석하고 태양 주위를 도는 지구 궤도의 변화를 연구함으로써 지구 기후에 대한 기록을 종합해 왔다. 이 기록은 기후가 광범위한 시간 규모에 걸쳐 자연적으로 변한다는 것을 보여 주지만, 이러한 변동성은 1950년대 이후 관측된 온난화를 설명하지 못한다. 오히려 인간 활동이 온난화의 주요 원인이었을 가능성이 매우 높다(> 95%). 인간 활동은 온실가스를 배출하거나 태양 에너지의 반사 혹은 흡수를 통해 기후 변화에 크게 기여해 왔다. 주요 온실가스 농도는 인간 활동으로 인해 산업혁명 이후 모두 증가해 왔다. 이산화탄소, 메탄, 아산화질소 농도는 지난 800,000년 중 그 어느 때보다 지구 대기에 더욱 풍부해졌다. 이러한 온실가스 배출은 온실효과를 증가 시키고 지구 표면 온도를 상승시키는 원인이 되었다. 화석 연료를 태우는 것은 다른 어떤 인간 활동보다 기후를 더 많이 변화시킨다.

이산화탄소: 현재 인간 활동은 매년 300억 톤 이상의 이산화탄소를 대기 중으로 방출한다. 대기 중 이산화탄소 농도는 산업화 이전 이후 18세기 약 280ppm에서 2020년 414ppm으로 40% 이상 증가했다 .
메탄: 인간 활동으로 인해 20세기 대부분 동안 메탄 농도가 산업화 이전 수준의 2.5배 이상으로 증가했다. 이는 18세기 약 722ppb에서 2019년 1,867ppb로 증가했다. 
아산화질소: 아산화질소 농도는 산업 혁명이 시작된 이후 약 20% 증가했으며, 20세기 말에는 상대적으로 급격한 증가를 보였다. 아산화질소 농도는 산업화 이전 수준인 270ppb에서 2019년 332ppb로 증가 했다.

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이 그래프는 지난 2,000년 동안 주요 온실가스 세 가지의 대기 농도 증가를 보여준다. 출처: US EPA, 미국의 기후 변화 지표: 온실가스 대기 농도 , 2021.

농업, 도로 건설, 삼림 벌채와 같은 활동은 지구 표면의 반사율을 변화시켜 국지적 온난화 또는 냉각을 초래할 수 있다. 이 효과는 주변보다 따뜻하고 인구가 적은 지역인 도심인 열섬에서 관찰된다. 이러한 지역이 더 따뜻한 이유 중 하나는 건물, 포장 도로 및 지붕이 자연 표면보다 햇빛을 덜 반사하는 경향이 있기 때문이다. 삼림 벌채는 어두운 나무를 농작물과 같은 밝은 표면으로 대체함으로써 전 세계적으로 지구의 반사율을 증가시킬 수 있지만, 모든 토지 이용 변화의 순 효과는 약간의 냉각으로 나타난다. 에어로졸로 알려진 작은 입자가 공기 중으로 방출되면 태양 에너지가 반사되거나 흡수될 수도 있다. 많은 유형의 대기 오염 물질이 대기 중에서 화학 반응을 거쳐 에어로졸을 생성한다. 전반적으로 인간이 생성한 에어로졸은 지구에 순 냉각 효과를 준다. 


과거에는 지구의 궤도와 자전축의 변화가 기후에 큰 영향을 미쳤다. 예를 들어, 행성 궤도의 변화에 ​​영향을 받는 북반구의 여름 햇빛의 양은 지구가 오랜 기간 동안 추운 기온을 경험했던 과거 빙하기와 비교적 따뜻한 기온의 짧은 간빙기(빙하기 사이의 기간) 주기의 주요 원인으로 보인다. 마지막 빙하기 중 가장 추웠던 시기에, 지구 평균 기온은 오늘날보다 약 11°F 더 추웠다. 그러나 마지막 간빙기가 최고조에 달했을 때 지구 평균 기온은 오늘날보다 기껏해야 2°F 더 따뜻했다. 태양 에너지 출력의 변화는 지구 표면에 도달하는 햇빛의 강도에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 변화는 지구의 기후에 영향을 미칠 수 있지만, 태양의 변화는 최근 수십 년 동안 관찰된 기후 변화에 거의 역할을 하지 않았다. 위성은 1978년부터 지구가 태양으로부터 받는 에너지의 양을 측정해 왔다. 이러한 측정에서는 지구 표면 온도가 상승했음에도 불구하고 태양 에너지 출력의 순 증가가 없음을 보여준다. 
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태양은 강도가 약간 오르락내리락하는 자연스러운 11년 주기를 따르지만(하단 차트), 지구에 미치는 영향은 작다. 같은 기간 동안 지구 평균 기온은 눈에 띄게 상승했다(상단 차트). 출처: 국립과학원, 기후변화 증거 및 원인, 2020. 


행성이 흡수하거나 반사하는 햇빛의 양은 지구 표면과 대기에 따라 다르다. 바다, 숲, 토양과 같은 어두운 물체와 표면은 더 많은 햇빛을 흡수하는 경향이 있다. 눈이나 구름과 같이 밝은 색상의 물체와 표면은 햇빛을 반사하는 경향이 있다. 지구에 도달하는 햇빛의 약 70%가 흡수된다. 해빙이 녹는 것과 같은 지구 표면의 자연 변화는 과거에 기후 변화에 기여했으며 종종  다른 과정에 대한 피드백으로 작용했다. 한편, 화산은 기후에 중요한 역할을 했으며, 먼 과거에는 화산 폭발로 인해 대량의 이산화탄소가 배출되었다. 일부 화산 폭발은 입자(예: SO 2 )를 상층 대기로 던질 수 있으며, 그곳에서 몇 년 동안 행성 표면을 식힐 수 있을 만큼 충분한 햇빛을 우주로 다시 반사할 수 있다. 이러한 입자는 냉각 에어로졸의 예이다. 단일 분출로 인한 화산 입자는 온실가스보다 훨씬 짧은 시간 동안 대기에 남아 있기 때문에 장기적인 기후 변화를 일으키지 않는다. 게다가 인간 활동으로 인한 이산화탄소 배출은 매년 화산 활동으로 배출되는 이산화탄소의 양의 100배가 넘는다. 지난 수십만 년 동안 이산화탄소 수준은 빙하 주기에 따라 다양해졌다. 따뜻한 간빙기에는 이산화탄소 수준이 더 높았다. 추운 빙하기 동안에는 이산화탄소 수치가 낮아졌다. 지구 표면과 해양의 가열이나 냉각은 이러한 가스의 천연 발생원과 흡수원에 변화를 일으킬 수 있으며, 이에 따라 대기 중 온실가스 농도도 변화시킬 수 있다. 이러한 농도 변화는 긍정적인 기후 피드백 으로 작용하여 지구 궤도의 장기적인 변화로 인한 온도 변화를 증폭시켰다. 

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800,000년 전으로 거슬러 올라가는 빙하 코어 데이터 분석에 따르면 지구상의 따뜻한 기간은 상대적으로 대기 중 이산화탄소 농도가 높은 기간과 일치하는 것으로 나타났다. 출처: NAS, Climate Change Evidence & Causes, 2020에 나타나는 데이터를 기반으로 한다 . 
 

5.간빙기란?


마지막 간빙기는 지구의 지질학적 역사에서(기원전 130,000년에서 115,000년 사이) 오늘날보다 더 따뜻한 기후, 더 높은 해수면 및 더 작은 빙상을 특징으로 한다. 이는 지구온난화 시나리오에서 기후변화에 대한 빙상 민감도를 조사하는 중요한 시기로 간주된다. LIG(Last Interglacial Period은 약 125,000년 전부터 116,000년 전까지 지속된 지질학적 시대) 기간 동안 극지방 기온은 오늘날보다 3~5°C 높았고, 전 세계 해수면은 현재보다 최소 6.6m 높았으며, 지구 표면 온도는 이전에 비해 1°C 더 따뜻했다. 마지막 간빙기 기후와 지구의 미래 기후 사이에는 몇 가지 흥미로운 유사점이 존재한다. 예를 들어, 미래 기후 변화에 대한 IPCC 전망은 21세기 말까지 지구 표면 온도가 산업화 이전 시대에 비해 1.5°C(또는 그 이상) 증가할 가능성이 있음을 보여준다. 더욱이, 이러한 지구 온난화는 3~6°C 북극 온난화와 0.55m~0.98m의 지구 평균 해수면 상승(배출 시나리오에 따라 다름)을 동반할 것이다. 따뜻해진 마지막 간빙기 기후는 지구 궤도 구성의 변화에 ​​의해 발생했고, 현 간빙기에 예상되는 지구 온난화는 온실가스 배출에 대한 반응이지만, 마지막 간빙기는 기후변화에 대한 빙상의 민감도를 연구하는 데 중요한 시기로 간주된다. 지구 온난화 시나리오 프로젝트에서 우리는 현재(BP) 130,000년에서 116,000년 사이에 남극 해빙의 상당한 감소(50-60%)를 조사할 것이다. 이 주요 후퇴는 미래의 해빙 후퇴에 대한 IPCC 모델 기반 예측과 비교된다. 특히 가장 최근 IPCC 보고서에 따르면 현재 기후 모델은 향후 2세기까지 남극 해빙이 약 50~60% 감소할 것으로 예측하고 있다. 연구자들은 지난 800,000년 동안 11개의 서로 다른 간빙기를 식별했지만, 현재 우리가 경험하고 있는 간빙기는 예외적으로 오랜 시간 동안 지속될 수 있다. 연구자들은 지난 800,000년 동안 빙하가 후퇴하고 해수면이 상승하는 11개의 서로 다른 간빙기를 확인했다. 지구 기후 패턴은 지난 60만년에서 120만년 동안 눈에 띄는 변화를 겪었다. 전환 이전에는 추운 빙하기와 온화한 막간으로 구성된 빙하 주기가 일반적으로 약 40,000년 동안 지속되었다. 그러나 이러한 약한 주기는 약 100,000년 동안 지속되는 주기가 더 오래 지속되는 얼음 시대로 바뀌었다. 추운 빙하 시대 사이에는 해수면이 상승하고 얼음이 후퇴하는 간빙기(Interglacial Period)라고 알려진 해빙기와 온난화 기간이 있다. 북반구의 여름 태양 일사량(지구 표면이 받는 태양 복사량)이 증가하고 그에 따라 얼음 양이 감소하고 기온과 대기 이산화탄소(CO 2 )가 증가하는 경우에 빙하기는 간빙기로 이어진다. 간빙기의 끝은 이러한 조건의 순차적인 반전을 요구하는 느린 과정이지만, 간빙기의 시작은 상대적으로 빠를 수 있다. 빙하기에는 2차 변동이 있다. 이는 빙하가 후퇴하고 전진할 때 각각 발생하는 간빙기와 빙하기로 알려져 있다. Interstadial(간빙기 내에서 비교적 따뜻하고 습한 기간)과 Stadial(간빙기 내에서 비교적 차갑고 건조한 기간)의 발생에도 불구하고 연구원들은 간빙기의 전반적인 강도를 평가했다. 연구자들은 연구 기간 동안 총 11개의 서로 다른 간빙기를 확인했다. 또한 해수면 온도와 기타 데이터를 사용하여 그들은 특히 두 간빙기(해양 동위원소 단계MIS 5와 MIS 11)가 거의 모든 곳에서 특히 강하다는 것을 발견했다. 대부분의 간빙기는 일반적으로 약 10,000년에서 30,000년 동안 지속되지만, 연구자들은 인간 활동으로 인해 대기 온실가스 수준이 증가했기 때문에 현재의 홀로세(Holocene)가 훨씬 더 오래 지속될 수 있다고 제안한다. 저자들은 현재의 간빙기가 앞으로 약 50,000년 동안 빙하기로 이어지지 않을 것이라고 예측한다. 현재의 간빙기가 더 일찍 끝날 수 있는 유일한 방법은 CO 2 수준이 산업화 이전 수준보다 훨씬 낮은 수준으로 감소되는 것이다.


지구의 간빙기가 갑자기 변한 이유에 대해 연구자들은 빙하 시대의 속도에서 우리 행성의 신비한 변화의 기원을 밝히고 있다. 우리 세계는 현재 큰 동결 사이에 있다. 빙하기의 온-오프 주기는 우리의 최근 지질학적 과거를 채우며, 마지막 주기는 약 11,000년 전에 끝났다. 이러한 소위 간빙기는 지구의 궤도와 연결된 태양에서 나오는 방사선의 변화와 축의 점진적인 흔들리는 기울기에 의해 발생한다. 간빙기 주기는 초기에 약 41,000년 동안 지속되었다. 그러다가 약 100만년 전에는 그 길이가 약 10만년으로 느려졌다. 빙하-간빙기 속도의 이러한 놀라운 변화는 홍적세 중기 전환(Mid-Pleistocene Transition)으로 알려져 있다. 그 기원은 미스터리이다. 베른 대학 기후 및 환경 물리학 부서의 박사후 연구원이자 CliMoTran 수석 연구원인 Frerk Pöppelmeier는 "그 기간 동안 궤도 구성에 뚜렷한 변화가 발생하지 않았기 때문에 이러한 기후 변화가 매우 수수께끼가 되었습니다."라고 설명한다. EU가 자금을 지원하는 CliMoTran 프로젝트에서 Pöppelmeier는 최첨단 컴퓨터 모델링을 사용하여 변화에 기여했을 수 있는 잠재적인 피드백을 조사함으로써 독특하고 신비한 기후 변화에 대한 설명을 찾았다. Pöppelmeier는 “저는 주로 해양 순환 상태와 기후 변화 동안 해양 순환이 어떻게 변했는지에 초점을 맞췄습니다.”라고 말했다. “바다는 대기와 탄소를 쉽게 교환할 수 있는 가장 큰 저장소이기 때문에 기후를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.” 빙상 통합 조사를 위해 팀은 수천 년에서 수백만 년을 빠르게 시뮬레이션할 수 있고 글로벌 기후 변화를 담당하는 것으로 생각되는 대부분의 구성 요소와 피드백을 포착할 수 있는 계산적으로 효율적인 기후 모델인 Bern3D를 사용했다. 홍적세 중기 전환 동안 북반구 빙상의 크기와 범위는 극적으로 변화하여 기후와 해양 순환에 심각한 영향을 미쳤다. 많은 가설이 이 빙상을 중심으로 전개되지만 이전에는 모델에서 이러한 가설이 부족했다. 먼저 Pöppelmeier는 고기후(고대 기후) 재구성에 대한 모델 시뮬레이션을 평가하기 전에 새로운 동적 빙상 구성 요소를 모델에 통합하여 어떤 시나리오가 가장 현실적인지 평가했다. 복잡한 기후 변화 Marie Skłodowska-Curie Actions 프로그램의 지원으로 수행된 Pöppelmeier의 연구에 따르면 홍적세 중기 전환을 일으킨 단일 원인은 식별될 수 없으며 여러 영향이 기여했을 가능성이 있음이 밝혀졌다. “가장 중요한 것은 대기 CO2 농도의 느린 감소가 기후 시스템, 특히 대기 CO2 농도의 임계값을 밑돌면 훨씬 더 커질 수 있는 대륙 빙상의 비선형 반응으로 이어진 것으로 보인다는 것입니다. "라고 그는 설명한다. 결과는 대기 CO2 농도의 임계값이 전체 기후 시스템의 기능에 큰 영향을 미친다는 것을 시사한다. 해양 순환, 영구 동토층 또는 아마존 열대 우림과 같이 오늘날과 관련된 기후 전환점인 수십 년에서 수백 년의 시간 규모뿐만 아니라 빙하-간빙기 기간에도 적용된다. “아마도 인위적인 기후 변화는 지구 기후의 장기적인 운명을 근본적으로 변화시킬 것입니다.”라고 Pöppelmeier는 말한다. Pöppelmeier는 지구 기후 역사에서 이 중요한 기간을 계속 조사할 예정이며, 대기 온실가스 농도의 새로운 직접 재구성을 통해 이익을 얻을 수 있는 연구이다. 이 연구는 다음 해에 EU가 자금을 지원하는 Ma(Beyond EPICA: Oldest Ice) 프로젝트를 통해 몇년 이용 가능해질 것으로 예상된다. Pöppelmeier는 또한 새로 자금을 지원받은 Horizon Europe 프로젝트 ClimTip의 틀에서 마지막 빙하기 동안의 급속한 온난화 현상과 같은 다른 기후 변화에 초점을 맞출 것이다.


6.간빙기 통찰


과학자들과 Polarstern 승무원들이 상자 코어러를 선상으로 들어올린다. 박스 코어러는 동부 그린란드 대륙붕의 해저에서 퇴적물 코어를 회수하는 데 사용되었다. AWI(Alfred-Wegener-Institut) 연구원들은 해저와 극지 빙상에서 추출한 핵심 샘플의 데이터를 전 세계적으로 독특하게 비교한 결과,빙하기에서 간빙기까지 전 세계적으로 기후 변화가 감소했지만 그 정도는 지역마다 다르다는 것을 발견했다. 지금까지 빙하기는 온도 변동이 극심한 것이 특징인 반면, 간빙기는 상대적으로 안정적인 것으로 여겨졌다. 미래에 기후가 어떻게 변할지 알고 싶다면 과거를 살펴봐야 한다. 수천년 전에 일어난 기후 변화를 살펴보면 미래 기후에 대한 예측을 향상시킬 수 있다. 빙하 코어 샘플과 해양 퇴적물의 층을 비교함으로써 연구원들은 지구의 평균 기온이 시간이 지남에 따라 어떻게 변했는지, 그리고 변동성이 얼마나 큰지 추론할 수 있었다. 21,000년 전 마지막 빙하기부터 현재의 간빙기까지 지구는 평균 섭씨 5도 정도 따뜻해졌다. 미래의 지구 온난화를 고려하여, 오늘날의 세계 인구는 기온이 꾸준히 상승할지, 아니면 갑작스럽고 큰 변동이 있을지를 아는 것이 중요하다. 기상 이변의 빈도는 기후 변화 적응 조치의 필수 벤치마크를 나타낸다. 홍수 방지, 운송 및 건축 자재와 관련하여 우리는 "평균" 변화뿐만 아니라 최악의 시나리오에 대비해야 하기 때문이다. 포츠담에 있는 알프레드 베게너 연구소 헬름홀츠 극해양 연구 센터(AWI)의 헬름홀츠 젊은 조사자 그룹 ECUS의 기후 연구원들은 이제 마지막 빙하기부터 현재 간빙기까지 지구가 따뜻해지면서 온도 변동성이 어떻게 변했는지 조사했다. 현재까지 마지막 빙하기 동안 기온은 크게 변한 것으로 추정되어 왔지만, 현재의 간빙기는 대체로 작은 온도 변화를 특징으로 한다. 이 해석은 그린란드 중앙 얼음 코어의 물 동위원소 데이터를 기반으로 했다. Kira Rehfeld 박사와 Thomas Laepple 박사가 이끄는 팀은 그린란드 데이터를 전 세계 여러 해양 지역에서 수집된 퇴적물 및 남극에서 수집된 얼음 코어 샘플의 데이터와 비교했다. 그들은 빙하기 동안의 주요 온도 변동 현상이 결코 전 세계적으로 균일하게 나타나는 것이 아니라 지역마다 다양하다는 것을 보여준다. 예를 들어, 열대 지방에서는 마지막 빙하가 정점에 이르렀을 때 온도 변화가 오늘날보다 3배나 심했던 반면, 그린란드의 빙핵은 온도 변화가 70배나 심했음을 나타낸다. "그린란드의 얼음 코어는 의심할 여지 없이 과거 기후를 이해하는 데 중요한 열쇠입니다. 즉, 우리 연구는 그린란드에 관한 결론이 항상 전 세계를 대표하는 것은 아니라는 점을 확인시켜 줍니다."라고 ERC가 자금을 지원하는 Young Investigators Group SPACE의 대표이기도 한 리더 Laepple이 설명한다. 제1저자인 Kira Rehfeld와 그녀의 동료들은 처음으로 다양한 기후 기록 보관소와 총 99개 연구 현장에서 데이터를 수집하고 비교했다. 기후 연구 커뮤니티에서 빙하 코어는 지각 변동, 해류 또는 해양 유기체에 의해 자주 손상되는 해저 퇴적층과 달리 층이 매우 일관적이기 때문에 일반적으로 최적의 표준으로 간주된다. AWI 연구원들은 다양한 고기후 기록 보관소를 평가하는 동안 불확실성과 오류의 잠재적 원인을 추정하고 분석하면서 이러한 요소를 고려할 수 있는 수학적 방법을 고안했다. "따라서 우리는 행성 역사의 다양한 시대에 대한 퇴적물 샘플을 얼음 코어와 비교할 수 있습니다"라고 Laepple은 말한다. 빙하기 동안 더 강렬한 변화는 얼음으로 덮인 극지방과 열대 지방 사이의 온도 차이가 더 크기 때문에 발생하며, 이로 인해 따뜻하고 차가운 기단이 더욱 역동적으로 교환된다. “만약 우리가 그 생각을 논리적인 결론에 대입하면 지구 온난화가 진행됨에 따라 변화가 계속 줄어들 것이라는 것을 알 수 있습니다.”라고 Rehfeld는 말한다. 단순히 온난화된 북부와 열대 지방 사이의 온도 차이가 줄어들 것이기 ​​때문이다. "그러나 우리의 데이터는 수세기에서 수천년에 걸친 기간을 포괄합니다. 단지 몇 년만 확대할 수는 없습니다. 즉, 날씨를 형성하는 극단적인 사건에 관해 간접적인 결론만 내릴 수 있다는 뜻입니다."라고 현재 기후 연구원인 Rehfeld는 설명한다. 그는 영국 남극 조사국(BAS)과 함께 연구를 진행 중이다. 기후 모델러들은 이전에 2014년에 더 따뜻한 기후 조건에서 변동성이 감소하는 메커니즘을 가정했다. 그러나 Rehfeld, Laepple 및 동료들은 분석을 통해 과거의 지구 기후 데이터를 사용하여 이 이론을 최초로 강화했다. AWI 연구원들은 그들의 다음 노력을 다음과 같이 설명한다. "과거 단기 변동의 변화와 장기 기후 변화와의 관계를 자세히 조사할 계획입니다. 그러기 위해서는 신뢰할 수 있는 기후 아카이브가 필요하며, 이를 개선하기 위한 방법은 그들이 어떻게 작동하는지에 대한 우리의 정확도를 높이는 것입니다." 고대 기록 보관소가 극단적인 사건을 반영할 수 있는 수준으로 정확도를 높이는 것은 앞으로 수년간 가장 큰 과제 중 하나가 될 것이다.


간빙기는 지구의 특정 지역에서 현재보다 더 따뜻한 조건이 미치는 영향에 대한 통찰력을 제공한다. 현재(홀로세) 기간을 포함한 간빙기는 따뜻하고 육지 얼음 범위가 낮으며(높은 해수면) 빙하 주기의 마지막 구성원이다. 과거 간빙기 실무 그룹(PAGES in Reviews of Geophysics, Interglacials of the last 800,000 year) 의 최근 기사에서는 11개의 간빙기를 식별하고 이들 간 공통 특징과 차이점을 요약하며 특정 간빙기가 기후 시스템에 대해 우리에게 어떻게 알려줄 수 있는지 강조한다. 그들은 또한 기후 시스템에 대한 인간의 영향이 없거나 존재하는 현재 간빙기의 예상 범위를 설명한다. 우리는 간빙기에 살고 있다. 간빙기는 우리가 고려한 800,000년 기간 동안 지구가 경험한 조건의 따뜻한 종말을 나타낸다. 인간의 행동으로 인해 세기 말에는 세계가 지난 수천 년 동안보다 훨씬 더 따뜻해질 것으로 예상된다. 간빙기는 이에 대한 완벽한 유사점을 제공하지 않지만 다양한 예를 제공하여 지구의 특정 지역에서 현재보다 따뜻한 조건의 영향에 대한 통찰력을 제공한다. 지난 몇 년 동안 해양 퇴적물 코어, 얼음 코어 및 육상 시퀀스의 여러 간빙기를 포괄하는 잘 해결된 정량적 데이터 세트를 생성하는 데 큰 진전이 이루어졌기 때문에 이들로부터 학습하는 것이 실용적인 가능성이 되었다. 빙하 코어 기록은 기후 강제력(특히 온실가스로 인한)에 대한 중요한 정량화를 제공하는 반면, 현재는 각 간빙기의 따뜻함의 공간적 패턴을 적어도 반정량적으로 인식할 수 있을 만큼 해수면 온도에 대한 충분한 기록이 있다. 끝으로, 다양한 간빙기 조건을 나타내는 경계 조건을 사용하여 다양한 종류의 기후 모델을 실행하는 것이 가능해진 것은 지난 몇 년에 불과하다. 따라서 우리는 이제 간빙기의 특성을 전체적으로 그리고 개별적으로 이해하고, 결정적으로 이를 정량적으로 수행할 수 있는 모델링 도구와 검증 데이터를 이해하려는 강력한 동기를 갖게 되었다. 이를 바탕으로 우리는 추가 데이터 수집을 위한 자극제이자 간빙기의 다양성을 결정하는 원리와 과정을 도출하기 위한 자원으로서 알려진 내용을 요약하는 것이 시의적절하다고 느꼈다. 현재의 간빙기 및 인위적 온난화를 이해하는 데 있어 이 새로운 종합의 사회적 의미는 첫째, 현재 우리가 겪고 있는 인위적 온난화에 대한 유사점이 없다는 점을 강조하는 것이 중요하다. 우리가 연구한 80만년 동안 CO 2 농도는 20세기까지 단 한 번도 300ppm을 넘지 않았으나 최근에는 400ppm을 넘어섰고 여전히 매년 2~3ppm씩 증가하고 있다. 그러나 따뜻함의 원인이 우리 기록에 유사하지는 않지만, 우리는 세계의 일부 지역이 오늘날보다 더 따뜻했던 시절(과거 간빙기)을 본다. 우리의 종합은 이와 관련하여 특히 관심이 있는 두 가지 기간을 강조했다. 약 400,000년 전인 해양 동위원소 11단계는 상대적으로 따뜻했고 특히 길었다(대략 30,000년). 따라서 장기간의 온난기에 노출된 빙상 및 육상 생태계와 같은 부문에 어떤 일이 일어나는지 확인할 수 있는 기회를 제공한다. 약 130,000년에서 115,000년 전 사이에 있었던 마지막 간빙기는 세계 여러 지역에서 지난 800,000년 동안 가장 따뜻했던 것으로 보인다. 특히 북극과 남극 모두 현재보다 몇도 더 따뜻한 기간을 경험한 것으로 보인다. 가장 좋은 증거는 해수면이 현재보다 6~9m 더 높았다는 것이다. 따라서 이는 그러한 조건이 수천 년 동안 지속된다면 그린란드와 남극 빙상 중 하나 또는 둘 다에 상당한 영향을 미칠 것임을 시사한다. 마지막 간빙기에 경험한 극기온은 강력한 배출 완화가 없는 시나리오에서 2100년에 예측된 온도 범위 내에 있으며, CO 2 가 대기에서 적극적으로 제거되지 않는 한 그 따뜻함은 지속될 것으로 예상된다. 따라서 마지막 간빙기는 지속적인 온난화로 인한 해수면 상승에 대한 약속이 매우 무서울 수 있다는 점을 데이터 기반으로 상기시키는 다소 확실한 신호로 작용한다. 한편, 우리는 간빙기의 발생을 문서화했지만, 왜 그리고 언제 간빙기가 발생하는지에 대한 설득력 있는 설명은 아직 없다. 우리는 이것이 천문학적 변화(지구 궤도 및 자전축 기울기)와 연관되어 있음을 알고 있다. 그러나 모든 유리한 천문학적 조건이 간빙기로 이어지는 것은 아니며, 간빙기 시작 과정은 명백히 온실가스 농도, 해양 순환 및 빙상의 시너지 변화를 포함하여 복잡하다. 이를 이해하려면 항상 그렇듯이 더 많은 데이터가 필요하다. 특히 현재 간빙기 이전의 간빙기가 시작되는 동안 일련의 사건을 재구성하려면 다양한 아카이브의 연대기 개선이 필요하다. 해수면 온도에 대한 기록을 모으는 데는 좋은 진전이 있었지만, 장기간의 육상 기록은 여전히 ​​부족하다. 결과적으로, 대륙성 기후가 어떻게 변화했는지, 그리고 각 간빙기에 육상 생태계가 어떻게 반응했는지에 대한 우리의 지식은 여전히 ​​희박하다. 그러한 기록의 좋은 모음을 구축하는 것이 분명히 우선순위이다. 간빙기 동안의 CO 2 추세에 관해 Reviews of Geophysics 의 최근 논문을 포함한 영향력 있는 일련의 논문에서 Bill Ruddiman은 지난 8000년 동안 발생한 CO2 농도의 느린 증가가 지난 빙하기 이후 자연적으로 발생한 추세와는 다른 이례적인 현상이라고 주장했다. 그는 이러한 증가가 초기 인간 활동, 특히 농업과 삼림 벌채와 같은 활동으로 인해 발생했을 가능성이 높다고 제안했다. Ruddiman은 이러한 인간 활동으로 인한 CO2 증가가 지구 물리학적 과정으로 인한 잠재적인 빙하기를 막았을 가능성이 있다고 주장했다. 지금은 간빙기가 끝나고 빙하기로 접어드는 시기이다. 이것은 분명히 흥미로운 아이디어이다. 그러나 CO 2가 자연적으로 증가한 다른 간빙기도 있지만 무엇이 각 간빙기의 추세를 결정하는지에 대한 설득력 있는 주장은 없다. 탄소 순환 모델은 서로 다른 가정 하에서 증가와 감소를 모두 재현할 수 있다. 우리는 지난 몇 천년 동안 인간의 행동이 CO 2 농도에 영향을 미친 정도가 여전히 열려 있다는 결론을 내렸다.


7.빙하기가 다시 올까?


1960년대 대학 지리학 과정에서 기후를 연구할 때 지구가 냉각되고 있다는 말을 들었을 것이다. 우리 모두는 앞으로 너무 추워질까봐 걱정했다. 이제 우리는 너무 더워졌다. 이것은 우리가 또 다른 빙하기로 가고 있다는 예측이 틀렸기 때문일까, 아니면 인간 활동으로 인해 지구가 너무 빨리 따뜻해져서 그 차가운 추세가 상쇄되고 실제로 반전되었기 때문일까? 지구는 다양한 효과에 의해 다양한 시간 규모로 따뜻해지고 차가워진다. 그러나 두 가지 통제 요인은 항상 지구 표면에 도달하는 햇빛(태양 복사)의 양과 공기 중 온실 가스의 양이다. 태양이 더 밝아지면 지구가 더 많은 태양 복사를 흡수하므로 표면 기후가 더 따뜻해진다. 온실가스 수준은 지구에서 방출될 때 대기로 흡수되는 열(적외선)의 양을 제어한다. 대기는 열을 흡수하여 지구 표면을 포함한 모든 방향으로 다시 방출한다. 그래서 지구는 태양뿐만 아니라 대기에 의해서도 따뜻해진다. 더 많은 온실가스로 인해 대기의 온난화가 증폭되어 표면 기후가 더 따뜻해진다. 장기적으로 볼 때, 이산화탄소는 대기 중에 수백 년에서 수천 년 동안 지속되기 때문에 가장 중요한 온실가스이다. 지구 기온은 실제로 1940년대 초반의 상대적 최고치에서 1950년대와 1960년대에 약간 감소했다. 냉각의 주요 원인은 제2차 세계대전 이후 급속한 산업화와 그에 따른 대기 오염 증가로 인해 햇빛이 지구 표면에 도달하는 것을 차단했기 때문이다. 또 다른 요인은 해양이 평소보다 더 많은 열을 흡수하고 대기가 약간 손실되는 10년 간 태평양 진동의 음의 위상이 시작된 것이다. 일부 과학자들은 세기 중반의 냉각이 다음 빙하기의 신호인지 궁금해했지만, 당시에도 그런 주장은 분명히 소수에 불과했다. 다가오는 빙하기의 가능성에 대한 세간의 이목을 끄는 언론 보도가 두어 개 있었지만, 당시에도 대다수의 과학 논문은 온실가스 증가로 인한 온난화에 대해 우려하고 있었다. 1970년대 이래로 인간의 이산화탄소 및 기타 온실가스 배출량은 기하 급수적으로 증가했다. 1700년대 중반 산업 혁명이 시작된 이래 대기 중 이산화탄소 농도는 120ppm 증가했으며, 이는 거의 300년 동안 46% 증가한 수치이다. 그러나 증가의 절반은 지난 30년 동안 발생했으며 1750년부터 1850년까지 한 세기 동안 전 세계 배출량의 총량은 현재 우리가 6주마다 대기에 배출하는 양이다. 최근 수십 년 동안 대기 온실 가스가 훨씬 더 빠르게 증가함에 따라 온난화 속도가 최근 수십 년 동안 증가했다. 이는 자연 기후 순환을 방해한다. 하지만 이 점을 제쳐두고, 다음 빙하기가 곧 도래할 시기는 적절하다. 지난 250만 년 동안 지구는 태양 주위의 지구 궤도의 느린 변화와 지구 자전축의 변화( 밀란코비치 주기 )와 관련된 규칙적인 빙하기를 경험했다. 우리는 현재 빙하기 사이의 따뜻한 기간(간빙기) 중 하나에 있으며 현재의 간빙기는 이제 거의 끝나야 한다. 문제는 이산화탄소이다. 대기 중에 이산화탄소가 너무 많았기 때문에 빙하시대는 수만 년 동안 일어나지 않았다. 최근 수만 년 동안 빙하 시대가 발생하지 않은 이유는 산업화 이후 인간 활동으로 인해 대기 중 이산화탄소 농도가 급격히 증가했으며, 이는 온실 효과를 증가시키고 지구 온도를 상승시켜 빙하 시대 발생을 방지하는 요인이 되었고, 약 10만 년 주기로 일어나는  지구의 궤도 변화는 현재 빙하 시대가 발생하기에 유리한 조건이 아니다. 또한, 이러한 조건을 기반으로 이산화탄소 농도, 지구 궤도 변화, 해양 순환, 화산 활동 등 다양한 요인들이 복잡하게 상호 작용하여 빙하 시대의 발생 여부를 결정한다. 빙하기 주기와 관련된 햇빛의 변화는 매우 미묘하며 온도와 빙하의 증가 또는 감소에 차이를 만드는 데 수천 년이 걸린다. 대기 이산화탄소가 약 300ppm 이상이면 적외선 온난화 효과가 너무 강해 더 미묘한 밀란코비치 주기가 사라지고 빙하기가 발생하지 않는다. 300만 년 전 플라이오세(Pliocene) 기간을 벗어나면서, 이산화탄소 수준은 빙하기 주기가 시작될 만큼 낮아졌다. 이제 이산화탄소 수준은 400ppm이 넘고 수천 년 동안 그 수준에 머물 가능성이 높으므로 다음 빙하기는 매우 오랫동안 연기된다. 우리는 앞으로 여러 세대에 걸쳐 따뜻하고 변화된 기후에서 살게 될 것이다.


지구 박물관을 방문한 한 방문객은 최근 박물관의 빙하기 전시실에서 "지구 온난화로 빙하기가 끝나고 이타카의 기후가 더 따뜻해지지 않는 한 이타카는 80,000년 내에 다시 빙하화될 것입니다"라고 적힌 표지판을 발견했다. 그는 온난화된 기후에 대해 많은 이야기를 듣고 있는데 지구가 왜 더 시원한 상태로 향하고 있는지, 그리고 현재의 온난화가 되돌릴 수 없는 것인지 궁금했다. 혼란의 일부는 "빙하기"라는 용어에 관한 것일 수 있다. 지구에는 극지방이 얼음으로 덮였던 시기로 정의되는 빙하기가 최소한 5번 있었다. 마지막 빙하기는 약 300만년 전에 시작되었으며, 우리는 오늘날에도 여전히 그 속에 있습니다. 플라이스토세 빙하 시대는 약 260만 년 전에 시작되어 약 11,700년 전에 끝났다. 이 시대에는 여러 차례의 빙하기와 간빙기가 발생했다. 오늘날 우리는 남극 대륙과 그린란드가 거대한 빙상으로 덮여 있고, 북극과 남극 모두에 해빙이 존재한다는 것을 볼 수 있다. 지구 역사의 대부분은 지구가 빙하 시대에 있지 않았고 행성이 너무 따뜻해서 극지방에 얼음이 없었던 오랜 기간으로 구성되었다. 이에 대한 예는 공룡이 처음 등장한 트라이아스기(2억 5500만~2억 500만년 전)에 있을 수 있다. 현재 빙하 시대에는 “간빙기”와 “빙하기”라고 불리는 더 따뜻한 시기와 추운 시기가 있었다. 그림 1(아래)은 지난 800,000년 동안의 남극 대륙의 온도를 보여준다. 이 데이터는 지구 과학에서 가장 정교한 데이터 세트 중 하나인 남극 빙하 코어의 화학적 분석에서 나온 것이다. 아주 최근 데이터는 빙하 코어 현장의 기상 관측소에서 나왔다. 아이스 코어는 빙상에서 추출한 얼음 원통형으로, 드릴이 깊을수록 얼음이 오래된다. 그림 1에서 대략 100,000년마다 빙하기에서 간빙기로의 전환 패턴을 볼 수 있다. 세계의 다른 지역에서 수집된 얼음 코어는 비슷한 온도 패턴을 보여 이러한 패턴이 전 지구적임을 나타낸다. 온도 변화는 태양 주위를 도는 지구의 궤도, 지구 축의 기울기, 축 주위의 지구의 흔들림이라는 세 가지 요소의 주기적인 변화에 의해 시작된다. 온도 변화는 해양과 대기 사이의 이산화탄소 교환에 영향을 미치는 해양의 물리학, 화학, 생물학의 변화에 ​​의해 증폭된다. 그림 1에서 우리는 남극 표면 온도의 매우 급격한 증가를 볼 수 있다. 예를 들어, 약 136,000년 전부터 온도는 8,000년 이내에 20°F 이상 상승했다. 연간 약 0.003°F의 변화 속도는 지질학적 시간 규모에서 매우 빠르지만 지난 50년 동안 지구 표면 온도가 증가한 속도만큼 빠르지는 않다. 지난 50년 동안 전 세계적으로 증가하는 속도는 약 0.03°F/년이다. 이는 약 10배 빠른 속도이다. 오늘날의 기온 상승률을 지난 백만 년 동안 매우 급격한 변화 기간 동안의 기온 상승률과 비교하는 것은 단거리 선수와 거북이의 속도를 비교하는 것과 같다.
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그림 1. 남극 빙핵 기록과 현재 기상 관측소 데이터를 바탕으로 80만년 전부터 2022년까지 남극 대륙의 평균 표면 온도. Ingrid Zabel의 차트

약 18,000년 전에 끝난 마지막 빙하기는 사람들이 일반적으로 “빙하기”라고 부르는 시기이다. 이는 어린이용 애니메이션 “빙하기” 영화에 묘사된 것이다. 약 18,000년 전, 현재 이타카 지역은 약 1마일의 얼음으로 덮여 있었다. 약 18,000년 전의 기간을 “마지막 빙하기”의 끝이라고 불러야 하지만, 일상 언어로 이것을 할 수 있는 사람은 거의 없다. 그림 2(아래)는 이때부터 1860년까지의 남극 온도 기록을 보여준다. 지난 수십만 년과 비교해 지난 약 10,000년 동안 온도가 어떻게 상대적으로 안정적이었는지 주목하라. 농업과 현대사회가 발달한 시기이다. 그러나 그것은 다른 이야기이다.
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그림 2. 남극 빙핵 기록을 바탕으로 지난 20,000년부터 1860년까지 남극 대륙의 평균 기온. Ingrid Zabel의 차트

인간이 석유, 석탄, 천연가스를 태우고 대기를 가열하는 이산화탄소(CO2), 메탄 및 기타 가스를 방출하여 기후를 변화시키지 않는다면 어떤 일이 일어날지 상상해 보라. 그림 1에서 볼 수 있는 자연 순환은 계속될 것이며, 시간이 지남에 따라 지구의 온도가 감소하여 지금으로부터 약 80,000년 후에 빙하기가 끝날 것으로 예상할 수 있다. 그러나 우리는 자연의 순환을 방해하고 있다 . 그림 3(아래)은 지난 800,000년 동안 대기 중 CO2의 농도를 보여줍니다. 이 데이터 세트는 빙하 코어 기록과 1958년 이후 대기 CO2의 직접 측정에서 나온 것이다. 오늘날의 CO2 수준이 지난 800,000년 동안의 자연적 변동보다 훨씬 높다는 것은 분명하다. CO2 농도는 산업혁명 이후 지난 175년 동안 급격히 증가해 왔으며, 지난 30여년 동안에도 급격히 증가했다. 대기 중 과도한 CO2는 지구를 온난화시킨다.

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그림 3. 남극 빙핵 기록과 하와이 마우나 로아에서 직접 측정한 대기 CO2. Ingrid Zabel의 차트

오늘날의 기후변화는 되돌릴 수 없는 것인가? 어떤 의미에서는 내일 모든 CO2 배출량을 마술처럼 줄일 수 있다고 해도 우리가 이미 투입한 CO2에 대한 반응으로 대기는 여전히 뜨거워질 것이다. 하지만 CO2 배출량을 빨리 줄이면 미래의 변화를 줄일 수 있고 잠재적으로 지구의 온도를 낮출 수 있을 것이다. 기후 과학에 관한 2021년 보고서에서 기후 변화에 관한 정부 간 패널(IPCC)은 “이 보고서에서 고려한 저배출 시나리오 하에서 대기 중 이산화탄소 농도의 증가는 약 5~10년 후에 눈에 띄게 둔화될 것”이라고 결론지었다. 반면 지구 표면 온난화의 둔화는 약 20~30년 후에 감지할 수 있다.” IPCC는 또한 우리가 이미 지구에 가한 변화로 인해 해수면이 적어도 수백 년 동안 계속 상승할 것이라고 결론지었다. 이는 산업혁명 이후 바다에 추가된 엄청난 양의 열에 바다가 매우 느리게 반응하기 때문이다. 우리는 더 이상의 온난화를 방지하기 위해 이산화탄소 배출을 줄이는 동시에 해수면 상승에 대비해야 한다. 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 신속한 조치를 취하면 미래의 다른 기후 변화에 적응하는 것이 더 쉬워질 것이다. 일반적으로 빠르고 급격한 변화보다 더 작고 점진적인 변화에 적응하는 것이 더 쉽기 때문이다. 그리고 대기 중 탄소를 적극적으로 제거하는 방법을 찾을 수 있다면 기후 변화를 되돌릴 수도 있다. 나무와 식물성 플랑크톤은 이미 광합성을 통해 공기 중 CO2를 제거하므로 이를 수행하는 한 가지 방법에 대한 자연의 예가 있다


8.빙하기 악몽


과학자들은 20세기부터 지구의 온도가 상승하는 원인을 탐구해 왔다. 기후 변화 회의론자들은 인간이 초래한 CO2 배출이 영향을 미치지 않는다고 말한다. 45억년의 역사 동안 지구가 점점 따뜻해지는 기간을 경험했다는 것은 사실이다. 수천년에 걸쳐 변화하는 이러한 온도 변화는 태양 주위의 지구 궤도 변화에 의해 결정되었다. 거리가 멀수록 추운 주기가 발생하는 반면, 열구에 더 가까워지면 더 따뜻한 간빙기가 발생한다. 20세기 후반에 과학자들이 시간이 지남에 따라 온도가 어떻게 변하는지 조사하기 시작했을 때 그들은 이전에 기록된 것보다 1980년대부터 훨씬 더 빠른 속도의 지구 온난화를 관찰했다. 

이미지: 마크 뢰리케(Marc Löricke)/DW Marc Löricke/DW
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1998년에 미국 매사추세츠 대학교 애머스트(Amherst) 연구원과 애리조나 대학교 나무나이테 연구실의 연구원들은 지난 1,000년 동안의 연평균 지구 기온을 보여주는 연구 결과를 발표했다. 온도계가 발명되기 5000년 전 이전 기온을 알아내기 위해 그들은 소위 프록시 또는 자연 기록, 즉 빙하 코어, 나무 나이테 및 산호 측정을 연구했다. 그 결과는 갑자기 급격한 상승이 있었던 20세기까지 수백 년 동안 거의 변화가 없었음을 보여준다. 2013년 사이언스(Science) 저널에 발표된 연구에서는 11,000년 전으로 거슬러 올라가 훨씬 더 이른 온도를 분석했다. 결론은 같았다. 우리 행성은 마지막 빙하기가 끝난 이후 어느 때보다 지난 세기에 더 빨리 따뜻해졌다. 이 연구는 또한 지난 2,000년 동안 지구가 실제로 태양을 기준으로 한 위치 측면에서 자연 냉각 기간에 있었다는 사실도 밝혔다. 그러나 이러한 자연 냉각은 인간의 온실가스 배출로 인한 전례 없는 온난화로 인해 등록되지 않았다고 이 논문은 설명한다. 지구를 따뜻하게 하는 자연적인 과정인 온실 효과는 지구상의 생명체를 유지하는 데 필요하다. 이는 대기 중의 특정 가스가 지구에서 방출되는 열을 가두어 지구 자체의 온실 역할을 할 때 발생한다. 이산화탄소(CO2), 메탄, 아산화질소를 포함하는 대기의 자연적인 열 포획 가스는 지구 표면 온도를 따뜻하게 유지하는 데 필요하다. 셰계기상기구(WMO)에 따르면, 온실가스 효과가 없다면 표면 온도는 섭씨 33도 (화씨 59.4도) 떨어져 지구가 얼어붙어 사람이 살 수 없는 곳이 될 것이라고 한다. 수천년 동안 자연은 이러한 가스의 농도를 잘 조절해 왔다. 그러나 인류가 에너지를 생산하는 세계적인 수단으로 화석 연료를 태우기 시작하면서 이러한 상황이 바뀌기 시작했으며, 그 결과 비자연적인 CO2 배출이 급격히 증가했다. 이것은 행성의 대기 균형을 방해했다. 그리고 그 결과 지구는 더 빨리 따뜻해지기 시작했다. WMO의 2020년 지구 기후 현황 보고서에 따르면, 그해 평균 기온은 산업화 이전 수준보다 섭씨 1.2도(화씨 2.2도) 높았다. 이전 시기는 화석연료가 에너지 생산 수단으로 널리 사용되지 않았던 1850~1900년의 시기를 가리킨다. 보고서는 인간 활동으로 인해 대기 중 온실가스 수준이 증가하는 것을 ‘기후 변화의 주요 원인’ 으로 설명했다 . 
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2001년 기후변화에 관한 정부간 패널(IPCC)은 산업시대 이전 수천년 동안 대기 중 CO2 농도가 280ppm 이었다고 추정했다. IPCC는 1999년에는 367ppm으로 증가했다고 밝혔다. 1988년 유엔 기구로 설립된 IPCC는 195개 회원국을 보유하고 있으며 기후변화와 관련된 과학을 평가한다. 대기 중 CO2 증가는 인위적(인위적) 배출에 기인하며, 그 중 4분의 3은 화석 연료 연소에서 발생하고 나머지는 토지 이용 변화에서 발생한다. 2021년 5월, 전 세계 평균 대기 CO2 수준은 415ppm에 도달했다. 마지막으로 CO2 수준이 그렇게 높아진 것은 해수면이 약 30미터(100피트) 더 높았고 현생 인류가 존재하지도 않았던 약 300만년 전이었다. NASA 고다드 우주 연구 연구소의 기후 과학자인 벤자민 쿡은 20세기 후반에 연구자들이 온난화 추세를 설명하기 위한 답을 찾기 시작했을 때 온실 가스, 태양 에너지, 해양 순환 및 화산 활동을 포함한 다양한 요인을 조사했다고 말했다. Cook은 DW에 "화석 연료와 산업화로 인한 온실가스 배출만이 우리가 보고 있는 온난화와 일치하는 예측을 제공했습니다. 이는 기후 과학에서는 논의해야 할 불확실성과 미묘한 차이가 있습니다.”라고 말했다. 하지만, 인위적인 지구 온난화에 대한 과학적 합의의 진화에 대해 널리 논의된 분석이 2013년에 발표된 결과, 아직까지는 인위적 지구 온난화에대해 확신을 가질 수 없었다. 호주 모나쉬 대학교(Monash University)의 기후 변화 통신 연구 허브(Climate Change Communication Research Hub) 연구원인 John Cook이 이끄는 미국, 영국, 캐나다 연구자들은 1991년부터 2011년 사이에 동료 심사를 거친 과학 문헌에 발표된 11,944개의 기후 초록을 조사했다. 그들이 검토한 연구 논문 중 1% 미만이 인간이 기후에 미치는 영향에 대한 아이디어를 거부했다. 그리고 초록의 66.4%가 인위적 요인에 대해 어떠한 입장도 표명하지 않은 반면, 32.6%는 이를 지지했다. 후자의 수치에 대한 추가 분석에서는 인간이 초래한 기후 변화에 대해 97.1%의 공감대가 나타났다. 그러나 비평가들은 검토된 모든 논문의 3분의 1 미만에서 97.1%의 합의가 도출되었다며 침소봉대한 이번 결과를 비난했다. 그들은 대부분 자신의 견해를 표명하지 않았다고 주장했다. 그러나 과학적 합의는 투표로 달성할 수 없으며, 더 많은 연구가 진행됨에 따라 시간이 지남에 따라 발전한다. 화석연료 연소에 의존하는 에너지 생산은 CO2 배출의 가장 큰 원인이기는 하다. 벤저민 쿡(Benjamin Cook)은 “만약 온실가스 대신 기후 변화를 일으키는 원인에 대한 대체 이론이 연구와 증거에 의해 뒷받침된다면 그러한 연구는 획기적일 것”이라고 말했다. IPCC 저자이자 마샬 제도 정부의 적응 고문인 남태평양 대학의 기후학자인 Helene Jacot Des Combes는 "과학적 접근 방식은 결론을 내리기 위해 데이터, 관찰 및 모델 결과를 살펴보는 것을 의미합니다."라고 말했다. 


현재의 기후 변화 궤적에서 어떤 일이 일어날 수 있는지를 엿볼 수 있는 새로운 연구에 따르면, 125,000년 전 지구의 마지막 따뜻한 기간 동안 해수면이 현재 수준보다 10미터나 상승했다. 현재는 남극 대륙의 얼음이 녹은 것이 약 10,000년 동안 지속된 마지막 간빙기의 해수면 상승의 주요 원인임을 보여준다. 해수면 상승은 기후 변화로 인해 인류가 직면한 가장 큰 과제 중 하나이며, 적응하려면 건전한 예측이 매우 중요하다. 이 연구는 오랫동안 해수면 상승의 “잠자는 거인”으로 여겨졌던 남극 대륙이 실제로 중요한 역할을 하고 있음을 보여준다. 빙상은 빠르게 변할 수 있으며, 이는 미래의 해안 지역 사회와 인프라에 큰 영향을 미칠 수 있다. 지구의 순환은 세계의 많은 부분이 큰 빙상으로 덮이는 추운 빙하기와 얼음이 녹고 해수면이 상승하는 따뜻한 간빙기로 구성된다. 현재 지구는 약 10,000년 전에 시작된 간빙기에 있다. 그러나 지난 200년 동안의 온실가스 배출은 마지막 간빙기에 겪었던 것보다 더 빠르고 더 극심한 기후 변화를 일으켰다. 이는 과거의 해수면 상승률이 미래에 일어날 수 있는 일에 대한 낮은 수준의 예측만을 제공한다는 것을 의미한다. 우리는 125,000년에서 118,000년 전에 발생한 마지막 간빙기의 데이터를 조사했다. 기온은 현재보다 최대 1°C 더 높았으며 이는 가까운 미래에 예상되는 기온과 유사하다. 우리의 연구에 따르면 마지막 간빙기에 얼음이 녹아 지구 바다가 현재 수위보다 약 10미터 상승한 것으로 나타났다. 얼음은 남극 대륙에서 처음으로 녹았고, 그 후 수천 년 후에 그린란드에서 녹았다. 그 당시 해수면은 세기당 최대 3m씩 상승했는데, 이는 지난 150년 동안 관측된 대략 0.3m 상승을 훨씬 초과한 수치이다. 남극 대륙의 초기 얼음 손실은 간빙기가 시작될 때 남극해가 따뜻해졌을 때 발생했다. 이 녹은 물은 지구의 해양 순환 방식을 변화시켰고, 이로 인해 북극 지역의 온난화가 발생했고 그린란드의 얼음이 녹았다. 현재 지구 평균 해수면은 매년 3mm 이상 상승하고 있는 것으로 추정된다. 이 비율은 증가할 것으로 예상되며 , 우리가 따르는 온실가스 배출 경로에 따라 2100년까지의 총 해수면 상승(2000년 대비)은 70~100cm에 이를 것으로 예상된다. 이러한 예측은 일반적으로 금세기에 조위계에서 수집된 기록과 1990년대 이후 위성 데이터에서 수집된 기록에 의존한다. 이러한 예측의 대부분은 짧은 기기 기록에서는 관찰되지 않는 주요 자연 과정, 즉 얼음 절벽 불안정성을 설명하지 않는다. 이것이 바로 지질학적 관찰이 중요한 이유이다. 얼음이 바다에 도달하면 얼음 절벽으로 끝나는 떠다니는 얼음 선반이 된다. 이 절벽이 매우 커지면 불안정해지고 빠르게 붕괴될 수 있다. 이러한 붕괴로 인해 육지 얼음이 바다로 방출되는 양이 증가한다. 최종 결과는 전 세계 해수면 상승이다. 몇몇 모델에서는 얼음 절벽 불안정성을 포함하려고 시도했지만 결과는 논쟁의 여지가 있다. 그러나 이 모델의 결과는 새로 관측된 마지막 간빙기 데이터와 흥미롭게도 유사한 해수면 상승 속도를 예측한다. 우리의 작업은 정의상 모든 관련 자연 과정을 포함하는 총 해수면 변화 기록을 조사한다. 우리는 홍해 해양 퇴적물의 화석 플랑크톤 껍질의 화학적 변화를 조사했는데, 이는 해수면 변화와 확실하게 관련되어 있다. 남극 대륙과 그린란드 주변의 녹은 물 유입에 대한 증거와 함께 이 기록은 해수면이 얼마나 빠르게 상승했는지 보여주고 다양한 빙상 기여도를 구별한다. 마지막 간빙기 기록에서 놀라운 점은 해수면이 현재 수준보다 얼마나 높고 빠르게 상승했는지이다. 마지막 간빙기의 기온은 가까운 미래에 예상되는 기온과 유사했는데, 이는 극지방의 빙상이 녹아 지금까지 예상했던 것보다 미래의 해수면에 훨씬 더 큰 영향을 미칠 가능성이 높다는 것을 의미한다. 마지막 간빙기는 미래에 대한 완벽한 시나리오가 아니다. 태양에 대한 지구의 위치 차이로 인해 들어오는 태양 복사량이 오늘날보다 더 높았다. 이산화탄소 수준은 오늘날 410ppm 이상인 것과 비교하면 280ppm에 불과했다. 결정적으로, 마지막 간빙기의 두 극 사이의 온난화는 동시에 일어나지 않았다. 그러나 오늘날 온실가스로 인한 기후 변화로 인해 두 지역 모두에서 온난화와 얼음 손실이 동시에 일어나고 있다. 이는 기후 변화가 줄어들지 않고 계속된다면 지구의 과거 극적인 해수면 상승은 앞으로 일어날 일에 대한 작은 맛보기가 될 수 있음을 의미한다.


9.빙하기 경고


뜨거운 열기가 지구의 넓은 지역을 사로잡으면서 많은 사람들이 극한의 기온을 맥락에 두고 묻고 있다. 예전에 이렇게 더웠던 적이 있었나요? 전 세계적으로 2023년은 현대 측정에서 가장 더운 날이었다. 하지만 기상 관측소와 위성이 등장하기 훨씬 이전인 경우는 어떨까? 일부 언론 매체에서는 일일 기온이 10만년 최고치를 기록했다고 보도했다. 과거의 기온을 연구하는 고기후 과학자로서 나는 이 주장이 어디서 나온 것인지 알지만, 정확하지 않은 헤드라인에 움츠러든다. 이 주장이 맞을 수도 있지만, 100,000년 전의 상세한 기온 기록이 없기 때문에 우리는 확실히 알 수 없다. 지구가 마지막으로 이렇게 뜨거웠던 때에 대해 우리가 자신있게 말할 수 있는 것은 다음과 같다. 이것은 새로운 기후 상태이다. 몇 년 전 과학자들은 지구가 10만 년 이상 동안 볼 수 없었던 새로운 기후 상태에 진입했다는 결론을 내렸다. 지구는 이미 산업화 이전 시대보다 섭씨 1도(화씨 1.8도) 이상 더 따뜻했고, 대기 중 온실가스 수준은 기온이 오랫동안 상승된 상태를 유지할 만큼 충분히 높았다.
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DS Kaufman 및 NP McKay, 2022 및 게시된 데이터 세트 , 작성자 제공

지구의 평균 기온은 산업화 이전 기준치보다 섭씨 1도(1.8F)를 초과했다. 이 새로운 기후 상태는 100,000년 이상 동안 가장 따뜻한 기간으로 수세기 동안 지속될 가능성이 매우 높다. 차트는 1850년 이후 측정된 온도와 중간 배출 시나리오를 기반으로 한 2300년까지의 예측을 통해 시간에 따른 온도의 다양한 재구성을 보여준다. 인간이 화석 연료 사용을 중단하고 기타 온실가스 배출을 줄이는 미래의 가장 낙관적인 시나리오에서도 평균 지구 온도는 산업화 이전 온도보다 최소 1C 이상 유지될 가능성이 높으며, 수세기 동안 훨씬 더 높을 수도 있다. 수세기 동안 1C 이상의 지구 온난화 수준을 특징으로 하는 이 새로운 기후 상태는 아주 먼 과거의 온도 재구성과 안정적으로 비교할 수 있다. 온도계 이전 시대의 온도를 재구성하기 위해 고기후 과학자들은 다양한 자연 기록 보관소에 저장된 정보에 의존한다. 수천 년 전으로 거슬러 올라가는 가장 널리 퍼진 기록 보관소는 호수와 바다 바닥에 있으며 , 이곳에는 다양한 생물학적, 화학적, 물리적 증거가 과거에 대한 단서를 제공한다. 이러한 물질은 시간이 지남에 따라 지속적으로 축적되며 호수 바닥이나 해저에서 퇴적물 코어를 추출하여 분석할 수 있다. 이러한 퇴적물 기반 기록은 고기후 과학자들이 과거 지구 온도를 재구성할 수 있게 해주는 풍부한 정보 소스이지만 중요한 한계가 있다. 우선, 바닥 해류와 굴을 파는 유기체가 퇴적물을 혼합하여 단기적인 온도 상승을 모호하게 만들 수 있다. 또 다른 경우는 각 기록의 타임라인을 정확하게 알 수 없기 때문에 여러 기록을 평균하여 과거 지구 기온을 추정하면 미세한 변동을 상쇄할 수 있다. 이 때문에 고기후 과학자들은 과거 기온의 장기 기록을 단기 극한 기온과 비교하는 것을 꺼려한다. 수만년의 세월을 되돌아보며 지구의 평균 지구 온도는 약 100,000년 주기로 빙하와 간빙기 사이에서 변동해 왔으며, 이는 주로 대기 중 온실가스 농도의 변화와 함께 지구 궤도의 느리고 예측 가능한 변화에 의해 주도되었다. 현재 우리는 약 12,000년 전에 빙상이 후퇴하고 온실가스가 증가하면서 시작된 간빙기에 살고 있다. IPCC 보고서에 따르면 12,000년 간의 간빙기를 살펴보면, 여러 세기에 걸쳐 평균된 지구 온도는 약 6,000년 전에 최고조에 달했을 수 있지만 아마도 그 시점에서 1C 지구 온난화 수준을 초과하지 않았을 것이다. 또 다른 연구에 따르면 간빙기에 걸쳐 지구 평균 기온이 계속해서 증가한 것으로 나타났다. 이것은 활발한 연구 주제이다. 즉, 오늘만큼 따뜻했던 시절을 찾기 위해서는 더 멀리 돌아보아야 한다는 뜻이다. 마지막 빙하기는 거의 100,000년 동안 지속되었다. 해당 기간 중 언제라도 장기적인 지구 기온이 산업화 이전 기준선에 도달했다는 증거는 없다. 더 멀리 되돌아가면 약 125,000년 전에 정점에 달했던 이전 간빙기를 살펴보면 기온이 더 따뜻해졌다는 증거를 찾을 수 있다. 증거에 따르면 장기 평균 기온은 아마도 산업화 이전 수준보다 1.5C(2.7F) 이상 높았을 것이다. 이는 현재 지구 온난화 수준보다 훨씬 높지는 않지만, 온실가스 배출을 신속하고 지속적으로 감소시키지 않으면 현재 지구 온도는 금세기 말까지 산업화 이전 수준보다 대략 3C(5.4F) 더 높으며 아마도 상당히 더 높은 온도에 도달할 것이다. 그 시점에서 우리는 기온이 뜨거운 기후 상태를 찾기 위해 수백만 년을 되돌아봐야 할 것이다. 그것은 지구의 기후가 농업과 문명의 발흥을 지탱했던 기후와 먼 친척이었던 이전 지질학적 시기 인 선신세(Pliocene )로 되돌아가게 할 것이다. 수천년 전, 종들은 수십 년이 아닌 수천 년에 걸쳐 온도 상승에 적응했다. UN의 기후 변화에 관한 정부 간 패널의 최근 보고서에 따르면 북극에는 약 30년 안에 여름 최저치에 얼음이 거의 없을 것으로 예상된다. 지난 125,000년 동안 지구가 이렇게 뜨거웠던 적은 없었지만, 과학자들은 이제 기온이 훨씬 더 빠르게 상승하고 있다고 말한다. 기후 변화가 지구를 온난화시키고 있지만, 과학자들에 따르면, 거의 125,000년 전인 마지막 간빙기 이후로 이렇게 더웠던 적은 없었다. 그 당시 지구는 인간에게 살기에 불리한 환경은 아니었지만 기온은 산업화 이전보다 1~2C 높았을 것이며, 북극에서는 최대 8C 더 높았을 것이다. 차이점은 마지막으로 기후가 이 수준까지 따뜻해졌을 때 수만 년에 걸쳐 그렇게 하여 종들이 적응할 수 있었다는 것이다. 오늘날 기후 변화는 훨씬 더 빠르게 진행되고 있다. 고생물학자이자 오타와에 있는 캐나다 자연 박물관의 비티 종 발견 센터 소장인 다니엘 프레이저(Danielle Fraser)는 “우리는 이러한 변화가 발생한 수천 년이 아니라 이백 년에 대해 이야기하고 있습니다.”라고 말했다. 유엔의 기후 변화에 관한 정부간 패널(IPCC)은 여러 시나리오에서 이산화탄소와 기타 온실가스를 크게 줄이지 않는 한 금세기 내에 지구 온도가 산업화 이전보다 2C를 넘어설 것이라고 경고했다. 가스 배출은 향후 수십 년 내에 발생한다. 기후변화가 지구상 모든 지역에 영향을 미친다고 밝힌 UN의 기후변화에 관한 정부간 패널은 보고서를 통해 온실가스 수준으로 인해 수백 년은 아니더라도 수십 년 동안 기후 파괴가 보장될 것이라고 경고했다. 전 세계 모든 연령대의 사람들이 이것이 미래에 어떤 의미를 갖는지에 대해 우려를 표명했다.


기후 과학자 제시카 티어니(Jessica Tierney)는 Day 6 와의 인터뷰에서 “우리는 100년 넘게 지구 온도를 1도 이상 높이는 데 성공했습니다.”라고 말했다 . "우리가 아는 한, 그것은 지질학적 기록에서 볼 수 있는 어떤 것보다 빠릅니다." 프레이저나 티어니는 IPCC 보고서에 관여하지 않았다. 프레이저는 온도를 제외하고 125,000년 전 지구의 지형에서 가장 눈에 띄는 차이점 중 하나는 배회하는 마스토돈이었을 것이라고 말한다. 그녀는 Day 6 게스트 호스트인 피터 암스트롱(Peter Armstrong) 에게 "우리는 매머드와 마스토돈을 포함하여 매우 전형적인 홍적세 동물군을 가지고 있었지만 거대한 땅늘보 같은 것도 있었습니다"라고 말했다. 그러나 기온이 점점 높아지면서 이 거대한 동물들도 마찬가지였다. 마스토돈은 한때 오늘날 텍사스와 플로리다로 알려진 지역에서 흔히 볼 수 있었지만, 프레이저는 마스토돈이 실제로 더위를 피하기 위해 북쪽 유콘으로 이동했다고 설명한다. 낮은 온실가스 배출 시나리오에서도 IPCC는 향후 20년 내에 세계 온도가 산업화 이전보다 1.5C 높게 도달할 것으로 예측한다. 그러나 이 생태 마이그레이션은 대체로 비어 있는 환경에서 이루어졌다. 토지의 대부분이 인간에 의해 개발되었기 때문에 오늘날에는 그렇게 하기가 훨씬 더 어려울 것이다. 프레이저는 "가로(위도)에 도시가 있거나 도로가 있거나 거대한 농경지가 가로로 있으면 식물과 동물 모두에게 큰 문제가 발생합니다"라고 프레이저는 말했다. 프레리 지역의 도시 지역과 농지의 개발로 인해 가지뿔영양의 북부 및 남부 이동 경로가 이미 중단되었다고 프레이저는 예를 들어 말했다. "우리는 역사상 한 번도 발생하지 않은 일, 즉 기본적으로 자신의 필요에 맞게 세상을 설계한 종 중 하나(인간)를 제시하고 있습니다."라고 그녀는 말했다. "그래서 인간과 식물, 동물 모두 적응할 수 있다고 생각하지만 더 많은 시간과 더 많은 공간이 필요하다고 생각합니다." Tierney는 오늘날의 기후 변화를 125,000년 전의 변화와 비교하는 것이 완벽한 유사점이 아니라고 경고한다. 간빙기 동안 기온 상승은 대기 중 탄소 배출로 인한 것이 아니라 지구 궤도의 변화로 인해 발생했다. UN의 새로운 기후 보고서가 지구 온난화에 대한 경종을 울리면서, 과학자들은 지구 온도가 상승함에 따라 캐나다에서 가뭄, 화재, 홍수 등 극단적인 기상 현상이 더 많이 나타날 수 있다고 말한다. 마지막으로 대기 중 CO2로 인해 오늘날 발생하는 것과 유사한 온도 상승이 발생한 것은 200만여 년 전인 선신세(Pliocene) 기간이었다. 이때 온도는 평소보다 3~4C 더 높았다. 대기 중 이산화탄소 수준은 현재 400ppm을 훨씬 넘는다. 플라이오세 동안 CO2 수준은 350ppm에 도달한 것으로 추정되며 이는 해수면에 심각한 영향을 미쳤다. Tierney는 "플라이오세 동안 그린란드 빙상의 전부는 아니더라도 대부분이 사라졌다고 생각합니다. 서부 남극 대륙의 대부분이 다시 녹아 버렸습니다"라고 Tierney는 말했다. "이는 해수면이 최대 20미터까지 상승했다는 의미입니다." Tierney는 빙상이 녹는 데 수천 년이 걸릴 수 있으므로 우리가 일생 동안 이렇게 급격한 변화를 볼 것으로 예상되지는 않는다고 말했다. 또한 몬순 시스템은 일반적으로 플라이오세 동안 더 강했다고 믿어지고 있으며 현재의 온난화 예측은 고대 패턴과 "대칭"을 보여준다고 그녀는 덧붙였다. 기후 변화의 영향은 세계 여러 지역에서 이미 명백히 나타나고 있다. 많은 지역이 기록적인 폭염, 산불 시즌, 가뭄에 직면해 있다. IPCC 보고서에 따르면 북극은 세계 나머지 지역보다 두 배 이상 빠른 속도로 온난화되고 있다. 영구 동토층이 녹고 있으며, 봄철 강설 기간이 감소하고 있으며 앞으로도 계속될 것으로 예상된다. 한편, 북극 해빙 면적은 1850년 이후 최저 수준이며, 약 30년 안에 여름 최저치에 도달하면 북극에는 실질적으로 얼음이 없을 것으로 예상된다. 현재 대기 CO2 수준에서 IPCC가 예상하는 다양한 감소 시나리오는 놀라운 그림을 그린다. "IPCC의 가장 낮은 배출 시나리오는 우리가 배출을 즉각적으로 줄이고 결국 순 제로(net zero)가 되도록 하며 실제로 어느 시점에서는 대기에서 CO2를 제거하는 것까지 포함한다. 그리고 이 시나리오는 지구 온난화가 2020년 말까지 1.5C로 유지될 것입니다." Tierney가 말했다. "우리는 오늘날 우리가 보고 있는 것과 동일한 극단적인 사건을 여전히 볼 것으로 예상합니다." 지구 기온이 계속 상승하면서 산불을 비롯한 이상 기후가 더욱 심화될 것으로 예상된다. IPCC의 경고에도 불구하고 프레이저는 상황이 개선되어 수천 년 전에 겪었던 기후 변화로부터 우리를 멀어지게 할 수 있다고 낙관한다고 말했다. 그녀는 전염병을 막기 위한 코로나19 백신의 급속한 개발은 인간이 필요할 때 "큰 일을 하고 큰 문제를 처리할 수 있다"는 증거라고 말했다. "저는 우리가 글로벌 커뮤니티로서 함께 모여 가능한 한 많은 온실가스를 대기에 배출하는 것을 중단해야 한다고 결정할 수 있기를 바랍니다."


에필로그


빙하시대란 무엇인가 ? 이는 수백만 년에서 수천만 년에 걸쳐 지구가 오랫동안 추운 온도를 유지하면서 표면의 넓은 영역을 덮는 빙상과 빙하로 이어지는 경우이다. 우리는 지구가 적어도 5번의 주요 빙하기를 겪었다는 것을 알고 있다. 첫 번째 사건은 약 20억년 전에 발생했고 약 3억년 동안 지속되었다. 가장 최근의 붕괴는 약 260만년 전에 시작되었으며, 사실 우리는 기술적으로 여전히 그 상태에 있다. 그렇다면 왜 지금 지구는 얼음으로 덮여 있지 않을까? 그것은 우리가 '간빙기'라고 알려진 시기에 살고 있기 때문이다. 빙하기에는 기온이 더 추운 수준과 더 따뜻한 수준 사이에서 변동한다. 빙상과 빙하는 간빙기(interglacials)라고 불리는 따뜻한 단계에서 녹고 빙하기(glacials)라고 불리는 추운 단계에서 팽창한다. 지금 우리는 약 11,000년 전에 시작된 가장 최근의 빙하기인 따뜻한 간빙기에 있다. 지구의 기후는 대기의 가스와 태양 주위 궤도의 변화에 ​​의해 영향을 받는 온난화와 냉각 주기를 거친다. 대부분의 사람들이 '빙하기'라고 하면 대개 마지막 빙하기를 가리키는데, 이는 약 115,000년 전에 시작되어 약 11,000년 전에 현재 간빙기가 시작되면서 끝났다. 그 기간 동안 지구는 지금보다 훨씬 더 시원했다. 빙상이 북아메리카 대부분을 뒤덮었을 때 정점에 이르렀을 때 지구 평균 기온은 약 화씨 46도 (섭씨 8도)였다. 이는 오늘날 세계 연평균 기온보다 화씨 11도(섭씨 6도) 더 낮은 온도이다. 그 차이가 크게 들리지 않을 수도 있지만, 이로 인해 북미와 유라시아 대부분이 빙상으로 덮이게 되었다. 지구는 또한 훨씬 더 건조했고, 해수면도 훨씬 낮았다 . 왜냐하면 지구의 물 대부분이 빙상에 갇혀 있었기 때문이다. 대초원 , 즉 건조한 초원이 흔했다. 사바나나 따뜻한 초원, 사막도 마찬가지였다. 불곰, 순록, 늑대 등 빙하기에 살았던 많은 동물들이 여러분에게 친숙할 것이다. 그러나 매머드, 마스토돈, 검치고양이, 거대 땅늘보와 같이 빙하기 말기에 멸종된 거대 동물군도 있었다. 왜 이 동물들이 멸종했는에 대해서는 다양한 생각이 있다. 하나는 인간이 거대 동물군과 접촉했을 때 그들을 사냥하여 멸종시켰다는 것이다. 1989년 12월 오하이오 주 히스의 버닝 트리 골프 코스에서 마스토돈 뼈대를 연못을 파던 일꾼들이 발견하였는데, 이는 90~95% 완전했으며 11,000년 이상 된 것이었다. 우리와 같은 사람들도 빙하기를 겪었으며, 호모 사피엔스는 약 30만 년 전 아프리카에서 출현한 이후 전 세계로 퍼졌다. 빙하기 동안 일부 인구는 아프리카에 남아 있었고 추위의 영향을 완전히 경험하지 못했다. 다른 사람들은 유럽의 추운 빙하 환경을 포함하여 세계의 다른 지역으로 이주했다. 그리고 그들은 혼자가 아니었다. 빙하기 초기에는 유럽의 네안데르탈인과 아시아의 신비한 데니소바인 처럼 유라시아 전역에 다른 호미닌(우리의 직계 조상과 가장 가까운 친척을 포함하는 그룹)이 있었다 . 이 두 그룹은 모두 빙하기가 끝나기 전에 멸종된 것으로 보인다. 호미닌 사촌이 그렇지 못한 빙하기 시대에 우리 종은 어떻게 살아남았는지에 대한 많은 아이디어가 있다. 어떤 사람들은 이것이 우리가 얼마나 적응력이 있는지, 사회적, 의사소통 기술과 도구를 어떻게 사용했는지와 관련이 있다고 생각한다. 그리고 빙하 시대에는 인간이 눌러 앉지 않은 것 같다. 대신 그들은 새로운 지역으로 이사했다. 오랫동안 빙상이 녹기 시작할 때까지 인간은 북아메리카에 들어오지 않았다고 생각되어 왔다. 그러나 뉴멕시코 주 화이트샌드 국립공원 에서 발견된 화석화된 발자국은 인간이 마지막 빙하기의 정점에 가까운 최소 23,000년 전부터 북아메리카에 있었음을 보여준다. 옥스퍼드의 기상 기록은 250년 전, 즉 프랑스 혁명 이전과 심지어 미국 독립 전쟁 이전까지 거슬러 올라가지만, 과학자들은 수천 년 전으로 거슬러 올라가 우리 세계가 오늘날의 기록보다 훨씬 더 덥고, 더 자주 훨씬 더 추웠다는 것을 발견했다. 고기후 기술 덕분에 과거를 들여다볼 수 있게 되었다. 지속적으로 축적되는 플랑크톤이 포함된 해양 퇴적물을 분석하여 해양의 과거 기후와 온도를 분석하고, 육지의 기후가 달랐다는 증거를 빙핵, 나이테, 호수 퇴적물, 동굴 등에서 찾아볼 수 있다. 그러한 증거는 약 125,000년 전인 에미안 시대에 영국(그리고 세계)이 훨씬 더 따뜻하여 산업화 이전보다 약 2°C 더 높았음을 보여준다(현재는 최대 1.1° 더 높음). 그리고 빙상도 훨씬 작았으며, 해수면은 약 5미터 더 높았고, 숲은 북극권까지 확장되었으며, 하마가 서식하고 있었다. 우리는 더 작은 빙상에서 해수면 변화에 대한 증거를 볼 수 있다. 영국 남부 해안의 2°C 더 따뜻한 세계, 포틀랜드 빌(Portland Bill)에는 현재 해수면보다 약 5m 높은 융기된 해변이 있고, 에미안에서는 해안이었을 것이지만 이 에미안의 더위는 날씨의 변화가 아니었다. 그것은 기후였고 변화하는 리듬의 일부였으며, 이로 인해 수천, 수백만 년에 걸쳐 지구 온도가 오르락내리락했다. 기후는 전 세계 평균 기온의 척도이기 때문에 기후는 날씨와 구별된다. 현재 폭염과 같은 극한 현상은 지구 평균 기온이 상승하면 더욱 흔해질 수 있으며 기후 시스템 내에서 복잡한 피드백을 유발할 수 있다.
사실 과거에는 기온이 훨씬 더 높았다. 전 세계는 약 5천만년 전에 더 뜨거웠으며, 평균 기온은 산업화 이전 수준보다 14° 더 높았다. 그러나 지난 200만년 동안 북쪽의 주요 북반구 빙상이 성장하면서 장기간의 기온 하락이 시작되었다. 이것이 성장함에 따라 Eemian의 '최근' 정점까지 평균 기온이 빙하기와 따뜻한 간빙기 사이에 규칙적으로 변동하는 빙하기 주기가 시작되었다. 현대 인류의 새벽을 알리는 지난 백만 년 동안 따뜻한 시기는 매우 드물었다. 대부분은 빙하처럼 추웠다. 에미안(Eemian)의 따뜻한 시기는 태양 주위를 도는 지구 자전 기하학의 변화와 탄소 순환 및 빙상 변화가 결합되어 발생한 것으로 여겨진다. 그러나 현대 인류의 새벽을 알리는 지난 백만 년 동안 더 따뜻한 시기는 매우 드물었다. 대부분은 빙하처럼 추웠다. 추운 법칙에 10,000년 동안 예외를 제공한 Eemian을 포함하여 여러 '간빙기'가 있었다. 그러나 지구에 사는 대부분의 시간 동안 현생 인류는 훨씬 더 낮은 온도에 대처하도록 진화해 왔다. 만약 인간이 만든 CO2로 인한 기후 변화가 아니었다면 지구는 빙하기로의 복귀가 빨라질 수 있다. 20 세기 중반, 일부 혹독한 겨울이 닥치자 특히 미국에서는 세계가 빙하기로 다시 돌아갈 것이라는 우려가 커졌다. 대기 CO2에 대한 인간의 영향이 우리를 이러한 자연적인 리듬 이상으로 몰아넣었다는 것은 의심의 여지가 없는 것 같다.


참고문헌

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Climate Change by C.D. Butler, R.A. McFarlane, in Encyclopedia of the Anthropocene, 2018
2023 was our hottest year yet. What other milestones did we reach?
It was the hottest year on record, but signs we might avert climate disaster also emerged. By Kieran Mulvaney
Plants under pressure: the impact of environmental change on plant ecology and evolution by Isabel C. Barrio & Alessandro Rapini / BMC Ecology and Evolution volume
Climate change impacts/National Oceanic and Atmospheric Administration /U.S. Department of Commerce
Climate Change Impacts on Ecosystems /EPA
Main Causes of Environmental Change and How Every Individual Can Help by Pablo Luna
What is causing climate change? /The Climate Change Committee
Glacial and interglacial periods/Energy Education
Will the Earth Return to Ice Age Again? By LEUNG Ngai-sui and LEE Sai-ming
The Last Interglacial /Also in Retreat of Southern Hemisphere Sea Ice, 127 000 years BP/British Antarctic Survey
Characterizing Interglacial Periods over the Past 800,000 Years
Researchers identified 11 different interglacial periods over the past 800,000 years, but the interglacial period we are experiencing now may last an exceptionally long time. By C. Sullivan
Why Earth’s interglacial periods suddenly changed/Researchers are unravelling the origin of our planet’s mysterious shift in the pacing of ice ages. By CLIMATE CHANGE AND ENVIRONMENT
Researchers compare global temperature variability in glacial and interglacial periods
by Alfred Wegener Institute
Insights on Climate Systems from Interglacials/Interglacials provide insights into the impacts of warmer than present conditions in certain regions of Earth. By M. Moldwin
Climate explained: why we won’t be heading into an ice age any time soon/ The Covering Climate Now
Is the Earth Headed Toward Warming or Cooling? by Ingrid Zabel
NATURE AND ENVIRONMENT/ Is global warming merely a natural cycle? By Tatiana Kondratenko
Scientists looked at sea levels 125,000 years in the past. The results are terrifying by Fiona Hibbert(Post-doctoral Research Fellow, Australian National University), Eelco Rohling
(Professor of Ocean and Climate Change, Australian National University), Katharine Grant(ARC DECRA Postdoctoral Research fellow, Australian National University)
Is it really hotter now than any time in 100,000 years? By Darrell Kaufman
(Professor of Earth and Environmental Sciences, Northern Arizona University)
Earth hasn't been this hot in 125,000 years, but scientists say temps are rising much faster now/ Millennia ago, species adapted to rising temperatures over thousands of years — not decades by CBC Radio
How many ice ages has the Earth had, and could humans live through one? By 
Denise Su (Associate Professor, Arizona State University)
When hippos roamed, past temperatures were much higher - expert comment
CLIMATEEXPERT OPINION By Professor Rosalind Rickaby, Chair of  Geology, Oxford University Department of Earth Sciences.