남극 '해빙'이 만든 빙하기 '겨울왕국'

간빙기와 빙하기 남극해 해빙 변동

[아시아경제 황준호 기자] 남극 바다의 거대한 해빙이 빙하기 시대의 지구를 더욱 얼어붙게 만들었다는 연구 결과가 나왔다. 남극해 해빙이 심층수에서 나오는 이산화탄소를 막는 뚜껑 역할을 했고, 이로 인해 대기 중 이산화탄소 농도가 낮아지면서 지구를 더욱 얼어붙게 만들었다는 것이다. 이는 빙하기에 남극해 해빙의 역할을 역할을 규명한 첫 연구 결과라 관심이 쏠린다.

18일 기초과학연구원에 따르면 이 연구원 소속 악셀 팀머만(부산대학교 석좌교수) 기후물리 연구단 단장의 연구팀은 미국 하와이대와 공동연구를 통해 빙하기 남극해 해빙이 빙하기를 더욱 가속화시켰다는 내용의 연구 결과를 이날 미국국립과학원회보에 발표했다.

해빙이 이산화탄소 막는 뚜껑이 됐다

연구팀은 남극해의 해빙이 빙하기에 중요한 역할을 했다는 기존 가설을 최첨단 기후 모델 시뮬레이션을 통해 입증했다. 연구팀은 8번의 빙하기-간빙기가 일어났던 지난 78만4000년 동안의 기후를 분석했다. 이 결과, 빙하기 남극해 해빙이 커지면서 바다에서 나오는 이산화탄소를 해빙 밑으로 가두게 됐고 이는 지구 기온이 추가 하강하는 현상을 빚었다는 결론을 냈다.

기온이 하락해 해수가 얼어 해빙이 만들어지면 수분을 잃은 바닷물의 염분의 농도가 올라간다. 차갑고 염분이 높은 물은 밀도가 커져 해저에 가라앉아, 남극심층수를 형성한다. 기온이 내려갈 수록 해빙의 면적은 커지고 다량의 심층수가 생긴다. 이어 심층수는 용승해 탄소를 대기로 방출하려 하지만 해빙이 이를 막는 뚜껑 역할을 하게 된다. 이에 따라 대기에는 이산화탄소 양이 줄어들고 이는 지구 기온을 더욱 낮추는 효과를 가져오게 된다.

연구팀은 빙하기 초기 남극해 해빙 증가로 바다 심층수와 중층수 사이에 밀도 차가 증가하고 두 수괴사이에 탄소 교환이 확연하게 줄어드는 것을 확인했다. 이 과정에서 대기중 이산화탄소 농도는 약 30ppm가량 줄었을 것으로 추정됐다. 이어 빙하기 중반부 해빙 면적과 두께가 최대에 다다르면서 용승된 탄소가 대기 중으로 방출되지 못해 대기 중 이산화탄소 농도가 10ppm 가량 추가로 감소하게 됐다고 관측했다. 연구팀에 따르면 대기 중 이산화탄소(CO2) 농도는 산업혁명 이전(280ppm)에 비해 빙하기 시대가 80~100ppm 가량 낮았다.

빙하기 대기 중 이산화탄소 농도 최대 40ppm 줄어

칼 스타인 IBS 기후물리 연구단 연구위원, 주저자(왼쪽 첫번째)와 교신저자들

칼 스타인 IBS 기후물리 연구단 연구위원은 "과거 한 시점만 분리해 분석하거나 남극해의 복잡한 역학을 제대로 구현하지 못한 선행연구들과 달리 정교한 역학 모델을 통해 해빙 영향의 발생 시기 및 규모를 정량화한 최초의 연구"라고 설명했다.

연구팀은 다음 연구 과제로 어떤 기작에 의해 남극해가 여분의 탄소를 흡수하고 저장했는지에 대해 연구하기로 했다.

악셀 팀머만 단장은 "초기 기온 하락, 대기 중 탄소 감소 등 빙하기를 촉발시킨 비밀을 완전히 풀기 위해서는 아직 더 많은 연구가 필요하다"며 "북반구 빙상 증가와 이에 따른 해수 내 염분 변동이 빙하기 초기 변동과 관련이 있을 것으로 추정하고 있다"고 말했다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr