지구 온난화, 탄소 순환 피드백으로 예측보다 더 높아질 것
- 지구환경 / 문광주 기자 / 2025-03-26 20:27:46
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- 최신 세계 기후 보고서, 기후 민감도는 평균 3도이지만, 가능한 범위는 2.5도에서 4도다.
- 지구 성층권의 변화로 CO2에 의한 온난화 효과가 선형적이 아니라, 불균형적으로 증가
- 영구동토층의 해빙과 같이 때로는 매우 느린 이러한 과정은 현재 모델에 일부만 포함돼
- 2300년에는 약 4도 정도 더 따뜻해질 수 있다.일부 지역에서는 11도까지 올라 갈 수 있어
지구 기후 시스템의 가장 중요한 매개변수 중 하나는 기후 민감도다. 이는 온실가스의 온난화 효과를 나타내며 지구 대기의 CO2 농도가 두 배가 되면 온도가 얼마나 상승하는지 나타낸다. 최신 세계 기후 보고서에 따르면, 기후 민감도는 평균 3도이지만, 가능한 범위는 2.5도에서 4도다.
그러나 CO2 함량만이 영향을 미치는 유일한 요인은 아니다. 지구의 기후 시스템은 수많은 상호 연결된 영향 요인과 전환 요소의 깨지기 쉬운 균형에 기반을 두고 있다. 화학적 풍화나 CO2 수치가 상승함에 따라 식물이 자라는 증가 등 일부 현상은 온난화를 상쇄한다. 해빙이 녹거나 영구동토층이 해빙되는 등 긍정적인 피드백 역할을 하는 경우도 있다.
기후 민감도 및 피드백
하지만 어떤 효과가 더 큰가? 지금까지 이는 논란의 여지가 있다. 2023년에 기후 연구자들은 그들이 확인한 41개 피드백 중 26개가 기후 변화에 강화 효과가 있다는 것을 확인했다. "이것은 적당한 인위적인 배출조차도 이러한 비선형적 긍정적 피드백의 사슬을 통해 지구 기후를 불안정하게 만들 수 있음을 시사한다"고 포츠담 기후 영향 연구소(PIK)의 크리스틴 카우프홀드와 그의 동료들이 설명했다.
게다가 2023년에 발표된 연구에 따르면 기후 민감도 자체도 변할 수 있다고 한다. 이 연구에 따르면, 지구 성층권의 변화로 인해 CO2에 의한 온난화 효과가 선형적으로 증가하지 않고, 불균형적으로 증가한다는 것이 밝혀졌다. 카우프홀드와 그녀의 팀은 이제 또 다른 측면, 즉 탄소 순환에서 알려진 모든 피드백의 장기적 효과를 더 자세히 조사했다. 영구동토층의 해빙과 같이 때로는 매우 느린 이러한 과정은 현재 모델에 일부만 포함된다.
이유:
이러한 시뮬레이션은 종종 2100년까지만 미래를 내다보는 반면, 장기적인 예측은 종종 피드백의 일부만을 포착한다. 연구자들은 "이것은 주로 그러한 지구 시스템 모델이 매우 복잡하고 비용이 많이 들기 때문이다"고 설명했다. 게다가 방출된 메탄의 효과를 적절히 고려할 수 있는 모델은 극소수에 불과하다.
다음 천 년 동안의 예측
새로 개발된 지구 시스템 모델은 매우 효율적이며 동시에 강력하여 해결책을 제공한다. CLIMBER-X는 완전한 탄소 순환을 포함하여 기후 시스템의 핵심적인 물리적, 생물학적, 지구화학적 과정을 재현한다. 이를 통해 연구자들은 지구 시스템이 다양한 수준의 온실가스 배출에 어떻게 반응하는지, 그리고 이에 CO2와 메탄의 피드백이 어떤 역할을 하는지 시뮬레이션할 수 있다.
카우프홀드와 그의 팀은 현재의 예측을 위해 향후 천 년 동안의 기후 변화를 시뮬레이션했다. 출발점은 SSP1-2.6, SSP4-3.4 및 SSP2-4.5의 세 가지 중간~저배출 시나리오였다. 이러한 시나리오는 산업화 이전 수준 대비 1.5도, 2도 또는 3도의 온난화를 목표로 하는 기후 보호 목표와 대략 일치한다. 또한, 팀은 일부 실험에서는 기후 감도를 다르게 했다. 3도 대신 때로는 2도, 때로는 5도였다.
예상보다 더 따뜻할 것 같아요
결과:
대부분 시나리오에서 탄소 순환의 피드백으로 인해 현재 예측보다 더 높은 기온이 발생했다. 동시에, "더운 기간"은 더 오래 지속될 수도 있다. 시뮬레이션에 따르면, 2300년 이후부터는 영구동토층이 해빙되고 습지에서 배출량이 증가하여 대기 중 CO2와 메탄 수치가 예상보다 더 증가할 것이다. 이로 인해 기후가 더욱 더 뜨거워진다.
카우프홀드는 "우리의 결과는 저-중간 배출 시나리오에서 최대 온난화가 이전에 가정했던 것보다 훨씬 더 클 수 있음을 보여준다"고 말했다. 따라서 가장 야심찬 기후 보호 조치를 취하더라도 지구 온도는 목표치인 1.5도가 아닌 3.5도 상승할 수도 있다. 연구자들은 "이러한 가능성은 무시할 수 없다"고 기록했다. 기후 민감도가 IPCC가 가정한 평균값보다 높으면 피드백 효과는 더 커질 것이다.
특히 북극 지역에서 온난화가 두드러질 것으로 예상되는데, 가장 유리한 기후 보호 시나리오에서도 2300년에는 약 4도 정도 더 따뜻해질 수 있다. 연구팀은 "일부 지역에서는 11도까지 올라갈 수도 있다"고 밝혔다. 이 시나리오에 따르면 동시에 북극 영구동토층 면적은 30~60% 줄어들 것이다.
수 세기 동안의 결과
이러한 결과를 종합해 보면 기후 시스템의 복잡한 피드백이 아직 완전히 이해되거나 모델링되기에는 거리가 멀다는 점이 강조된다. 그러므로 미래는 인류에게 불쾌한 놀라움을 안겨줄 수도 있다. "하지만 우리의 연구는 오늘 우리가 하는 일이 앞으로 수 세기 동안 이 지구상의 삶을 형성할 것이라는 점을 분명하게 보여준다"고 PIK의 공동 저자인 요한 록스트롬이 말했다.
"온난화를 2도 이하로 유지할 수 있는 기회의 창은 빠르게 닫히고 있다. 우리는 이미 지구 시스템이 안정성을 잃고 있는 것을 보고 있다. 이는 기후 민감도를 증가시키는 피드백을 유발하여 가속된 온난화와 이전 예측과의 편차로 이어질 수 있다"고 록스트롬이 주장했다. 그러므로 신속하고 대폭적인 배출량 감소가 중요하다.
(Environmental Research Letters, 2025; doi: 10.1088/1748-9326/adb6be)
출처: Potsdam Institute for Climate Impact Research, Environmental Research Letters
- 최신 세계 기후 보고서, 기후 민감도는 평균 3도이지만, 가능한 범위는 2.5도에서 4도다.
- 지구 성층권의 변화로 CO2에 의한 온난화 효과가 선형적이 아니라, 불균형적으로 증가
- 영구동토층의 해빙과 같이 때로는 매우 느린 이러한 과정은 현재 모델에 일부만 포함돼
- 2300년에는 약 4도 정도 더 따뜻해질 수 있다.일부 지역에서는 11도까지 올라 갈 수 있어
지구 온난화 심화: 탄소 순환 피드백으로 예측보다 더 높아질 것
새로운 장기 예측에 따르면, 배출량이 감소하더라도 미래의 기온은 예상보다 높을 수 있다. 이에 따르면 영구동토층의 해빙과 같은 느리게 작용하는 피드백은 이전 시뮬레이션에서 보여준 것보다 더 큰 온난화를 촉진할 수 있다. 따라서 가정상 "허용 가능한" 기후 보호 시나리오조차도 3천 년까지는 결과를 초래할 수 있다.
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| ▲ 영구동토층이 해빙되면 대량의 CO2와 메탄이 방출되는데, 이는 강력한 온실 가스다. 그러한 플러스 피드백의 증폭 효과는 지금까지 기후 모델에 일부만 포함되었다. © Sepp Friedhuber/Getty Images |
지구 기후 시스템의 가장 중요한 매개변수 중 하나는 기후 민감도다. 이는 온실가스의 온난화 효과를 나타내며 지구 대기의 CO2 농도가 두 배가 되면 온도가 얼마나 상승하는지 나타낸다. 최신 세계 기후 보고서에 따르면, 기후 민감도는 평균 3도이지만, 가능한 범위는 2.5도에서 4도다.
그러나 CO2 함량만이 영향을 미치는 유일한 요인은 아니다. 지구의 기후 시스템은 수많은 상호 연결된 영향 요인과 전환 요소의 깨지기 쉬운 균형에 기반을 두고 있다. 화학적 풍화나 CO2 수치가 상승함에 따라 식물이 자라는 증가 등 일부 현상은 온난화를 상쇄한다. 해빙이 녹거나 영구동토층이 해빙되는 등 긍정적인 피드백 역할을 하는 경우도 있다.
기후 민감도 및 피드백
하지만 어떤 효과가 더 큰가? 지금까지 이는 논란의 여지가 있다. 2023년에 기후 연구자들은 그들이 확인한 41개 피드백 중 26개가 기후 변화에 강화 효과가 있다는 것을 확인했다. "이것은 적당한 인위적인 배출조차도 이러한 비선형적 긍정적 피드백의 사슬을 통해 지구 기후를 불안정하게 만들 수 있음을 시사한다"고 포츠담 기후 영향 연구소(PIK)의 크리스틴 카우프홀드와 그의 동료들이 설명했다.
게다가 2023년에 발표된 연구에 따르면 기후 민감도 자체도 변할 수 있다고 한다. 이 연구에 따르면, 지구 성층권의 변화로 인해 CO2에 의한 온난화 효과가 선형적으로 증가하지 않고, 불균형적으로 증가한다는 것이 밝혀졌다. 카우프홀드와 그녀의 팀은 이제 또 다른 측면, 즉 탄소 순환에서 알려진 모든 피드백의 장기적 효과를 더 자세히 조사했다. 영구동토층의 해빙과 같이 때로는 매우 느린 이러한 과정은 현재 모델에 일부만 포함된다.
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| ▲ 탄소 순환의 추가 피드백이 있는 경우(붉은색)와 없는 경우(파란색)의 다음 세기에 걸친 기온 변화다. © Kaufhold et al./ 환경 연구 편지, CC-by 4.0 |
이유:
이러한 시뮬레이션은 종종 2100년까지만 미래를 내다보는 반면, 장기적인 예측은 종종 피드백의 일부만을 포착한다. 연구자들은 "이것은 주로 그러한 지구 시스템 모델이 매우 복잡하고 비용이 많이 들기 때문이다"고 설명했다. 게다가 방출된 메탄의 효과를 적절히 고려할 수 있는 모델은 극소수에 불과하다.
다음 천 년 동안의 예측
새로 개발된 지구 시스템 모델은 매우 효율적이며 동시에 강력하여 해결책을 제공한다. CLIMBER-X는 완전한 탄소 순환을 포함하여 기후 시스템의 핵심적인 물리적, 생물학적, 지구화학적 과정을 재현한다. 이를 통해 연구자들은 지구 시스템이 다양한 수준의 온실가스 배출에 어떻게 반응하는지, 그리고 이에 CO2와 메탄의 피드백이 어떤 역할을 하는지 시뮬레이션할 수 있다.
카우프홀드와 그의 팀은 현재의 예측을 위해 향후 천 년 동안의 기후 변화를 시뮬레이션했다. 출발점은 SSP1-2.6, SSP4-3.4 및 SSP2-4.5의 세 가지 중간~저배출 시나리오였다. 이러한 시나리오는 산업화 이전 수준 대비 1.5도, 2도 또는 3도의 온난화를 목표로 하는 기후 보호 목표와 대략 일치한다. 또한, 팀은 일부 실험에서는 기후 감도를 다르게 했다. 3도 대신 때로는 2도, 때로는 5도였다.
예상보다 더 따뜻할 것 같아요
결과:
대부분 시나리오에서 탄소 순환의 피드백으로 인해 현재 예측보다 더 높은 기온이 발생했다. 동시에, "더운 기간"은 더 오래 지속될 수도 있다. 시뮬레이션에 따르면, 2300년 이후부터는 영구동토층이 해빙되고 습지에서 배출량이 증가하여 대기 중 CO2와 메탄 수치가 예상보다 더 증가할 것이다. 이로 인해 기후가 더욱 더 뜨거워진다.
카우프홀드는 "우리의 결과는 저-중간 배출 시나리오에서 최대 온난화가 이전에 가정했던 것보다 훨씬 더 클 수 있음을 보여준다"고 말했다. 따라서 가장 야심찬 기후 보호 조치를 취하더라도 지구 온도는 목표치인 1.5도가 아닌 3.5도 상승할 수도 있다. 연구자들은 "이러한 가능성은 무시할 수 없다"고 기록했다. 기후 민감도가 IPCC가 가정한 평균값보다 높으면 피드백 효과는 더 커질 것이다.
특히 북극 지역에서 온난화가 두드러질 것으로 예상되는데, 가장 유리한 기후 보호 시나리오에서도 2300년에는 약 4도 정도 더 따뜻해질 수 있다. 연구팀은 "일부 지역에서는 11도까지 올라갈 수도 있다"고 밝혔다. 이 시나리오에 따르면 동시에 북극 영구동토층 면적은 30~60% 줄어들 것이다.
수 세기 동안의 결과
이러한 결과를 종합해 보면 기후 시스템의 복잡한 피드백이 아직 완전히 이해되거나 모델링되기에는 거리가 멀다는 점이 강조된다. 그러므로 미래는 인류에게 불쾌한 놀라움을 안겨줄 수도 있다. "하지만 우리의 연구는 오늘 우리가 하는 일이 앞으로 수 세기 동안 이 지구상의 삶을 형성할 것이라는 점을 분명하게 보여준다"고 PIK의 공동 저자인 요한 록스트롬이 말했다.
"온난화를 2도 이하로 유지할 수 있는 기회의 창은 빠르게 닫히고 있다. 우리는 이미 지구 시스템이 안정성을 잃고 있는 것을 보고 있다. 이는 기후 민감도를 증가시키는 피드백을 유발하여 가속된 온난화와 이전 예측과의 편차로 이어질 수 있다"고 록스트롬이 주장했다. 그러므로 신속하고 대폭적인 배출량 감소가 중요하다.
(Environmental Research Letters, 2025; doi: 10.1088/1748-9326/adb6be)
출처: Potsdam Institute for Climate Impact Research, Environmental Research Letters
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