지하수 추출로 1년에 4cm씩 지리적 극점 이동한다.
- 지구환경 / 문광주 기자 / 2023-06-19 13:55:35
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- 인류가 계속해서 지구의 지하수 저장소를 비우고 전 세계 질량 분포 변화시켜
- 지구의 자전 불균형이 발생해 1993-2010년 사이에만 지구의 축이 거의 80cm 이동
지구의 영향:
지구의 축이 이동하고 있으며 그 극좌표 이동의 일부는 바로 우리의 계정에 있다고 연구 결과가 밝혔다. 인류가 계속해서 지구의 지하수 저장소를 비우고 전 세계 질량 분포를 변화시키기 때문이다. 이로 인해 지구의 자전 불균형이 발생하여 1993년과 2010년 사이에만 지구의 축이 거의 80cm 이동했다. 평균적으로 이 물 사용 효과는 기둥 이동에 연간 약 4.3cm 기여한다.
지리적 극점은 지구의 자전축 위치를 표시한다. 그들의 위치는 무엇보다도 육지의 질량 분포에 의해 결정된다. 빙상, 빙하, 바다 및 지하 지하수 퇴적물은 수권과 생물권의 계절적 변화와 마찬가지로 지구의 불균형에 영향을 미친다. 그 결과 지리적 극지방은 1년 동안 나선형의 주기적 이동을 수행하지만, 방향성 극지 이동도 수행한다.
이 극이동의 결과로 지리적 북극은 매년 약 10센티미터씩 남서쪽으로 이동하고 있다. 이 드리프트(drift)는 빙하기의 중력 "여파"와 같은 자연적인 효과에 의해 부분적으로 발생한다. 그러나 1990년대 이후 간접적인 인간의 영향도 있었다. 인위적인 기후 변화가 극지방의 얼음 덩어리를 녹이기 때문에 지구의 질량 분포가 변하고 있다.
물 사용은 지구 질량 분포를 변화시킨다.
이것이 전부는 아니다. 서울대학교의 서기원과 그의 동료들이 발견한 것처럼 우리 인간도 보다 직접적인 방식으로 극지 이동에 영향을 미친다. 연구를 위해 그들은 인간의 지하수 사용이 극지 이동에 어느 정도 영향을 미치는지 조사했다. 농업, 산업 및 도시의 물 수요 증가로 인해 대수층의 수위가 떨어지고 물이 지구 표면의 다른 곳으로 분산되기 때문이다.
결과적으로 질량의 점진적인 재분배가 있다. 대수층이 과도하게 개발된 지역은 더 가벼워지는 반면, 바다와 대기는 물이 증발하거나 유출되어 질량이 증가한다. "기후 모델에 따르면 지하수 저장량은 1993년에서 2010년 사이에 2,150기가톤 감소했다"고 Seo와 그의 동료들은 보고했다. 모델, 중력장 측정 및 극지 이동에 대한 데이터를 사용하여 이것이 지구 축의 움직임에 어떤 영향을 미치는지 재구성했다.
불과 20년 만에 거의 80cm
그 결과 1993년부터 2010년까지 불과 20년 동안 인간이 지하수를 추출해 지구의 축이 78.48cm 이동했다. 이는 연도로 환산하면 인위적인 물 재배치가 극지 이동에 평균 4.3cm 기여한다는 의미다. 중위도 대수층의 취수는 특히 강한 영향을 미친다는 사실을 Seo와 그의 팀이 알아냈다. 조사한 시간 간격에서 이들은 주로 북미 서부와 인도 북서부의 지하수 저수지였다.
"우리의 연구는 기후와 관련된 모든 원인 중에서 지하수의 재분배가 지구 축의 표류에 가장 큰 영향을 미친다는 것을 보여준다"고 Seo는 말했다. 이 지식은 극지 이동의 원인과 변화를 더 잘 이해하는 데 크게 기여한다. NASA 제트추진연구소(Jet Propulsion Laboratory)의 비연구 지구과학자 수렌드라 아디카리(Surendra Adhikari)는 "연구팀이 극운동에 대한 지하수 추상화의 효과를 정량화했기 때문에 이것은 중요한 기여이며 상당히 중요하다"고 말했다.
의미는 무엇?
연구원들은 또한 그 결과로 인한 심각한 결과를 두려워할 필요가 없다고 강조했다. 지금까지 지구 축의 연간 주기적인 "흔들림"은 방향성 극지 이동보다 그리고 인간보다 훨씬 더 광범위했다. 그러나 수천 년 또는 더 긴 시간이 지나면 이것은 다르게 보일 수 있다. 지구의 축이 몇도 이동하면 태양을 향한 지구의 기울기에 영향을 미치고 따라서 기후에 영향을 미칠 수 있다.
지구 역사에서 이미 그러한 대규모 극지 이동의 예가 있었다. 과학자들은 약 300만 년 전 빙하기의 시작이 약 3도의 극지 이동에 의해 유리했다고 가정한다. 달과 이웃 행성인 화성도 발달 과정에서 적어도 한 번은 극지방 이동을 경험했다.
(Geophysical Research Letters, 2023; doi: 10.1029/2023GL103509)
출처: American Geophysical Union
- 인류가 계속해서 지구의 지하수 저장소를 비우고 전 세계 질량 분포 변화시켜
- 지구의 자전 불균형이 발생해 1993-2010년 사이에만 지구의 축이 거의 80cm 이동
우리의 물 소비는 지구의 축을 이동시킨다.
지하수 추출로 1년에 4cm씩 지리적 극점이 이동하고 있다.
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| ▲ 지구의 지리적 극이 이동하고 있습니다. 지하수의 과도한 개발도 이에 대한 책임이 있다. © titoOnz/ 게티 이미지 |
지구의 영향:
지구의 축이 이동하고 있으며 그 극좌표 이동의 일부는 바로 우리의 계정에 있다고 연구 결과가 밝혔다. 인류가 계속해서 지구의 지하수 저장소를 비우고 전 세계 질량 분포를 변화시키기 때문이다. 이로 인해 지구의 자전 불균형이 발생하여 1993년과 2010년 사이에만 지구의 축이 거의 80cm 이동했다. 평균적으로 이 물 사용 효과는 기둥 이동에 연간 약 4.3cm 기여한다.
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| ▲ (a) PM 여기 추세에 대한 개별 기여자. (b) 지하수 고갈(파란색 파선) 및 (파란색 점선) 없는 PM 여기 추세 기여자의 합계. 빨간색 화살표는 관찰된 PM 여기(excitation, 勵起) (출처: 관련논문 Fig 4) |
지리적 극점은 지구의 자전축 위치를 표시한다. 그들의 위치는 무엇보다도 육지의 질량 분포에 의해 결정된다. 빙상, 빙하, 바다 및 지하 지하수 퇴적물은 수권과 생물권의 계절적 변화와 마찬가지로 지구의 불균형에 영향을 미친다. 그 결과 지리적 극지방은 1년 동안 나선형의 주기적 이동을 수행하지만, 방향성 극지 이동도 수행한다.
이 극이동의 결과로 지리적 북극은 매년 약 10센티미터씩 남서쪽으로 이동하고 있다. 이 드리프트(drift)는 빙하기의 중력 "여파"와 같은 자연적인 효과에 의해 부분적으로 발생한다. 그러나 1990년대 이후 간접적인 인간의 영향도 있었다. 인위적인 기후 변화가 극지방의 얼음 덩어리를 녹이기 때문에 지구의 질량 분포가 변하고 있다.
물 사용은 지구 질량 분포를 변화시킨다.
이것이 전부는 아니다. 서울대학교의 서기원과 그의 동료들이 발견한 것처럼 우리 인간도 보다 직접적인 방식으로 극지 이동에 영향을 미친다. 연구를 위해 그들은 인간의 지하수 사용이 극지 이동에 어느 정도 영향을 미치는지 조사했다. 농업, 산업 및 도시의 물 수요 증가로 인해 대수층의 수위가 떨어지고 물이 지구 표면의 다른 곳으로 분산되기 때문이다.
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| ▲ 남극 빙상(AIS)(a), 그린란드 빙상(GrIS)(b), 산악 빙하(c), 토양 수분(d), 댐 뒤 인공 저수지(e) 및 지하수 (f). 수직 눈금의 차이점에 유의. (출처: 관련논문 Drift of Earth's Pole Confirms Groundwater Depletion as a Significant Contributor to Global Sea Level Rise 1993–2010 / First published: 15 June 2023 https://doi.org/10.1029/2023GL103509) |
결과적으로 질량의 점진적인 재분배가 있다. 대수층이 과도하게 개발된 지역은 더 가벼워지는 반면, 바다와 대기는 물이 증발하거나 유출되어 질량이 증가한다. "기후 모델에 따르면 지하수 저장량은 1993년에서 2010년 사이에 2,150기가톤 감소했다"고 Seo와 그의 동료들은 보고했다. 모델, 중력장 측정 및 극지 이동에 대한 데이터를 사용하여 이것이 지구 축의 움직임에 어떤 영향을 미치는지 재구성했다.
불과 20년 만에 거의 80cm
그 결과 1993년부터 2010년까지 불과 20년 동안 인간이 지하수를 추출해 지구의 축이 78.48cm 이동했다. 이는 연도로 환산하면 인위적인 물 재배치가 극지 이동에 평균 4.3cm 기여한다는 의미다. 중위도 대수층의 취수는 특히 강한 영향을 미친다는 사실을 Seo와 그의 팀이 알아냈다. 조사한 시간 간격에서 이들은 주로 북미 서부와 인도 북서부의 지하수 저수지였다.
"우리의 연구는 기후와 관련된 모든 원인 중에서 지하수의 재분배가 지구 축의 표류에 가장 큰 영향을 미친다는 것을 보여준다"고 Seo는 말했다. 이 지식은 극지 이동의 원인과 변화를 더 잘 이해하는 데 크게 기여한다. NASA 제트추진연구소(Jet Propulsion Laboratory)의 비연구 지구과학자 수렌드라 아디카리(Surendra Adhikari)는 "연구팀이 극운동에 대한 지하수 추상화의 효과를 정량화했기 때문에 이것은 중요한 기여이며 상당히 중요하다"고 말했다.
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| ▲ 1993~2010년 동안 육지의 총 지하수 저장량 변화(a) 및 관련 해수면 변화(b). 단위는 물 mm이다. (출처: 관련논문) |
의미는 무엇?
연구원들은 또한 그 결과로 인한 심각한 결과를 두려워할 필요가 없다고 강조했다. 지금까지 지구 축의 연간 주기적인 "흔들림"은 방향성 극지 이동보다 그리고 인간보다 훨씬 더 광범위했다. 그러나 수천 년 또는 더 긴 시간이 지나면 이것은 다르게 보일 수 있다. 지구의 축이 몇도 이동하면 태양을 향한 지구의 기울기에 영향을 미치고 따라서 기후에 영향을 미칠 수 있다.
지구 역사에서 이미 그러한 대규모 극지 이동의 예가 있었다. 과학자들은 약 300만 년 전 빙하기의 시작이 약 3도의 극지 이동에 의해 유리했다고 가정한다. 달과 이웃 행성인 화성도 발달 과정에서 적어도 한 번은 극지방 이동을 경험했다.
(Geophysical Research Letters, 2023; doi: 10.1029/2023GL103509)
출처: American Geophysical Union
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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