탄소 배출 감축 목표를 놓치면 2150년 남‧북극 빙상이 돌이킬 수 없는 수준으로 녹아 사라지고, 해수면이 1.4m 이상 상승할 수 있다는 분석이 나왔다. 기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 악셀 팀머만 기후물리 연구단장(부산대 석학교수) 연구팀은 빙상‧빙산‧빙붕¹⁾, 해양, 대기 등 기후 요소²⁾를 결합한 새로운 기후 모델을 개발하고, 온실가스 배출에 따른 해수면 변화를 예측했다. 그 결과, 빙상의 용융만을 고려했던 기존 예측보다 해수면 상승폭이 더 크다는 분석을 내놨다.

전 세계 10억 명의 인구가 해발 10m 아래의 저지대에 사는 만큼, 지구온난화에 의한 해수면 상승은 세계적 재난이 될 수 있다. 지구의 여러 얼음 덩어리 중에서도 빙상은 특히 해수면 상승에 가장 큰 영향을 줄 수 있는 요인이다. 바다 위에 떠 있는 빙붕이나 빙산은 녹더라도 해수면 높이가 크게 변하지 않는다. 이와 달리 빙상은 전부 육지 위에 펼쳐져 있어 녹아 바다로 흘러 들어가면 해수면을 크게 높인다. 남극 빙상이 모두 녹으면 해수면이 무려 58m나 상승한다는 분석도 있다.

문제는 빙상의 변화가 물리학적으로 매우 복잡하고, 느리게 진행되어 예측이 까다롭다는 점이다. 특히, 남극 빙상은 많은 부분이 해수면보다 낮은 곳에 분포하고 있어 다른 지역보다 예측이 더 어렵다. 게다가이전 연구들은 다른 기후 요소와의 상호작용을 고려하지 않아 빙상의 변화를 전망하는 불확실성이 더 컸다.

교신저자인 박준영 IBS 학생연구원은 “남‧북극 빙상의 변화를 모의(시뮬레이션)한 기존 모델들은 대부분 빙상의 변화가 해양에 영향을 미치고, 이 영향이 대기와 빙상의 또 다른 변화를 야기하는 상호작용을 반영하지 않고 있다”고 설명했다.

이에 IBS 연구진은 빙상, 빙산, 빙붕, 해양 그리고 대기 요소를 모두 결합한 새로운 기후 모델을 개발하고, 기후 변화에 관한 정부간 협의체(IPCC) 6차 보고서에서 제시한 3가지 이산화탄소 배출 시나리오³⁾에 따른 남극 빙상 및 해수면 변화를 모의했다. 끊임없는 산업화로 이산화탄소 배출이 계속 늘어나는 고탄소 시나리오에서는 빙상 소실에 의해 2150년 해수면이 지금보다 1.4m 더 상승할 것으로 분석됐다. 반면, 2050년에 탄소중립에 도달하는 저탄소 시나리오에서는 2150년 해수면이 20cm 상승할 것으로 전망했다.

이준이 IBS 연구위원(부산대 부교수)은 “이번 연구에 포함된 기후 요소 외 바닷물의 열팽창, 강물 유입 등 다른 기후 요소까지 고려한다면 해수면 상승폭은 더 커질 것”이라고 말했다.

연구진은 지구 온도가 산업화 이전 대비 1.8℃ 이상 상승할 경우 돌이킬 수 없는 빙상 붕괴가 발생할 것으로 내다봤다. 2060년 이전에 탄소 순 배출량이 0(탄소중립)에 도달해야만, 해수면의 급격한 변화를 막을 수 있다는 의미다. 파리협정 이후 우리나라를 포함한 세계 121개 국가는 2050년 탄소중립을 이루겠다는 감축 목표를 제시했다.

선행 연구들은 남극 빙상의 용융이 해수면 상승을 가속시킨다고 분석했다. 반면, 주변 기후 요소와의 상호작용까지 고려한 이번 연구의 결과는 빙상이 녹으면 해수면이 상승하지만, 남극 담수의 유입으로 인해 상승 속도는 오히려 감소한다고 내다봤다. 더 정확한 미래 기후 예측을 위해서는 결합 모델을 통해 여러 요소 간의 상호작용을 고려하는 것이 중요하다는 점을 시사한다.

악셀 팀머만 단장(부산대 석학교수)은 “더 현실적인 예측을 위해서는 각각의 기후 요소와 각 요소 간 상호작용을 더 확실하게 반영할 수 있는 복합적인 지구 시스템 모델 개발이 필요하다”며 “모든 기후 요소를 결합한 모델로, 더 높은 공간 해상도에서 빙상과 해수면 변화를 모의하는 후속 연구를 계획 중”이라고 말했다.

연구결과는 2월 15일(한국시간) 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 17.694)’에 게재됐다.

그림 설명

[그림1] 온실가스 배출 시나리오에 따른 2150년 남‧북극 빙상 변화
연구진은 빙상, 대기, 해양 등 기후요소를 포함한 새로운 기후 모델을 개발하고, 온실가스 배출 시나리오에 따른 빙상 및 해수면 변화를 모의했다. 온실 가스 배출을 강력히 제한한 시나리오(SSP1-1.9, 파란색)에 따르면 2150년 해수면은 20cm, 상승한다. 온실가스 배출을 중간 제한한 시나리오(SSP2-4.5, 분홍색)에 따르면 해수면은 50cm 상승한다. 온실가스 배출을 거의 제한하지 않은 고탄소 시나리오(SSP5-8.5, 빨간색)에 따르면 해수면은 140cm 상승한다.

1) 빙상은 남극과 그린란드에 주로 펼쳐져 있는 땅을 넓게 덮고 있는 얼음 덩어리를 말한다. 빙붕은 빙상이 길게 바다까지 이어져 있는 부분으로 일부가 물에 잠겨 있다. 빙산은 빙상과 빙붕에서 떨어져 나와 바다에 둥둥 떠다니는 얼음 덩어리다.

2) 기후 시스템은 대기, 해양, 지면, 빙권, 생태계로 구성되어 있으며, 이를 각각 기후 요소라고 한다.

3) IPCC 6차 보고서는 온실가스 배출에 따른 미래 기후를 예측하기 위해 기존 사용하던 대표농도경로(RCP)를 확장한 공통사회경제경로(SSP) 시나리오를 도입했다. SSP 시나리오는 온실가스 배출량을 고려한 RCP 시나리오를 기반으로 미래 인구 수, 도시화, 정책, 기술 발달 등 사회경제적 영향까지 고려한 시나리오다.