몬순기류가 새로운 오존 킬러를 상층으로 운반
- 지구환경 / 문광주 기자 / 2022-02-19 22:07:51
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- 오존층 파괴 효과 때문에 오랫동안 머무는 염소불화탄소(CFC)는 1987년부터 금지
- 새로운 "오존 킬러"가 의심. 트리클로로메탄(Trichlormethan), 사염화탄소(Tetrachlormethan) 또는 디클로로메탄(Dichlormethan)과 수명짧은 분무 액화가스
- 디클로로메탄과 클로로포름이 많이 농축된 기단, 주로 남아시아와 동아시아 지면에 가까운 층에서 발생
오존층 파괴 효과 때문에 오랫동안 머무는 염화불화탄소(CFC;프레온가스)는 1987년부터 금지됐다.
그럼에도 2020년에는 남극의 오존 구멍이 그 어느 때보다 커졌고 북극에서도 오존층이 점점 더 얇아지고 있다. 이에 대한 원인으로 기후 관련 요인 외에 새로운 "오존 킬러"가 의심되고 있다. 트리클로로메탄(Trichlormethan), 사염화탄소(Tetrachlormethan) 또는 디클로로메탄(Dichlormethan)과 수명짧은 분무 액화가스다. 특히 아시아에서 점점 더 많이 배출되고 있다.
오존 손상에 대해 너무 짧은 수명이라고?
지금까지 이 새로운 "오존 킬러"는 성층권에 도달해 대량의 오존층에 도달하기에는 너무 수명이 잛다고 생각해왔다. 이들은 6~10개월 이내에 낮은 대기의 하이드록실 라디칼과 반응해 더 높은 곳으로 올라갈 수 있기 전에 갇히고 무해하게 되기 때문이다. 적어도 그것이 일반적인 가정이다. 따라서 이러한 클로로메탄 화합물은 아직 금지되지 않았다.
이것이 실수다.
부퍼탈 대학의 발렌틴 라우터(Valentin Lauther)와 그의 동료들이 최근 알게 됐다. 연구용 항공기 HALO와 고분해능 미량 가스 측정을 위해 특별히 개발된 가스 크로마토그래피 질량 분석기로 2017년 가을 북대서양 상공에서 총 15회의 측정 비행을 수행했다. 그들은 15km 고도까지 디클로로메탄과 트리클로로메탄의 농도를 측정했다.
아시아의 "오존 킬러"가 성층권에 도달
성층권 하층에서 수명이 짧은 "오존 킬러"의 수준은 대기의 하층에 있는 정상적인 배경 수준보다 150% 더 높았다. 이것은 일반적인 믿음과 달리 단명한 염소 화합물이 분해되기 전에 성층권에 도달할 수 있음을 증명한다. 이러한 물질은 오존층 파괴에 기여한다.
화학 물질이 어디에서 왔는지 알아내기 위해 연구원들은 측정 데이터와 기단 모델을 사용해 오존층 파괴 미량 가스의 고유한 특성을 추적했다. 결과는 디클로로메탄과 클로로포름이 많이 농축된 기단이 주로 남아시아와 동아시아의 지면에 가까운 층에서 발생하며 이에 따라 이러한 오존층 파괴 물질이 점점 더 많이 방출되는 지역에서 오는 것으로 확인됐다.
"따라서 우리의 결과는 아시아의 디클로로메탄과 트리클로로메탄 배출량의 최근 증가가 성층권의 염소 화합물의 증가로 이어진다는 관측 증거를 제공한다"고 Lauther와 그의 동료들은 말했다.
"고속 승각기"로서의 몬순
오존층 파괴 물질이 어떻게 그렇게 많은 양으로 빠르게 성층권으로 들어갈 수 있을까? 더 자세한 분석은 아시아 몬순이 이에 결정적인 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 상승하는 기류는 화학 물질을 위쪽으로 끌어당겨 화학 물질이 이전에 생각했던 것보다 빠르게 대류권에서 성층권으로 경계를 넘을 수 있게 한다.
"대기 오염 물질과 온실 가스가 풍부한 남아시아 및 동아시아 전역의 낮은 수준의 기단은 거대한 승강기처럼 몬순에 의해 성층권 하부로 직접 발사되어 전 세계적으로 분포된다"고 Lauther는 설명했다. "이 수송은 매우 빠르기 때문에 디클로로메탄과 클로로포름과 같은 단명한 오염 물질조차도 화학적으로 분해될 시간이 충분하지 않다. 그래서 감소되지 않고 성층권에 도달한다.”
일단 성층권 하부에 도달하면 그곳의 우세한 기류는 오염된 공기가 지구 전역에 분포되도록 하여 몇 주 내에 유럽과 북대서양에 도달한다.
오존 회복이 지연될 수 있음
이 "터보 엘리베이터"는 오존을 파괴하는 미량 가스가 고갈되기 전에 오존층으로 들어갈 수 있는 방법과 이러한 오존 킬러가 지구 반대편에서도 감지될 수 있는 이유를 설명한다. Lauther의 동료인 Michael Volk는 "우리의 측정과 분석은 성층권 하부의 공기 구성이 아시아 몬순에 의해 얼마나 강하게 결정되는지와 몬순에 의해 유입된 기단의 전 지구적 확산이 어떻게 작용하는지 자세히 보여준다"고 말했다.
이것은 또한 오존층의 미래 발전이 아시아의 단명성 오존 킬러의 배출이 어떻게 발전하는지에 크게 의존한다는 것을 의미한다. 배출량이 연간 3.5~8%씩 계속 증가하면 오존층의 회복이 크게 지연될 수 있다.
(Atmospheric Chemistry and Physics, 2022; doi: 10.5194/acp-22-2049-2022)
출처: Bergische Universität Wuppertal
- 오존층 파괴 효과 때문에 오랫동안 머무는 염소불화탄소(CFC)는 1987년부터 금지
- 새로운 "오존 킬러"가 의심. 트리클로로메탄(Trichlormethan), 사염화탄소(Tetrachlormethan) 또는 디클로로메탄(Dichlormethan)과 수명짧은 분무 액화가스
- 디클로로메탄과 클로로포름이 많이 농축된 기단, 주로 남아시아와 동아시아 지면에 가까운 층에서 발생
몬순은 오존 킬러를 고속 엘리베이터로 성층권으로 운반한다.
수명이 짧은 오존층 파괴 물질은 붕괴되기 전에 성층권으로 들어간다.
"고속 엘리베이터"로 높이 올라가기:
새로 발견된 운송 경로를 통해 이전에 생각했던 것보다 더 많은 수명 짧은 오존 킬러가 성층권에 도달하고 있다. 측정에 따르면 주로 아시아에서 방출되는 이러한 화학 물질은 몬순 기류에 의해 높은 곳으로 운반된다. 그곳에서 그들은 전 세계에 분포하고 북극의 오존층 파괴에도 기여한다. 이러한 배출이 계속되면 오존층의 회복이 크게 지연될 수 있다.
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| ▲ 트리클로로메탄과 같이 수명이 짧은 오존층 파괴 물질이 이전에 생각했던 것보다 더 많은 양으로 빠르게 성층권으로 유입되고 있다. ©NASA |
오존층 파괴 효과 때문에 오랫동안 머무는 염화불화탄소(CFC;프레온가스)는 1987년부터 금지됐다.
그럼에도 2020년에는 남극의 오존 구멍이 그 어느 때보다 커졌고 북극에서도 오존층이 점점 더 얇아지고 있다. 이에 대한 원인으로 기후 관련 요인 외에 새로운 "오존 킬러"가 의심되고 있다. 트리클로로메탄(Trichlormethan), 사염화탄소(Tetrachlormethan) 또는 디클로로메탄(Dichlormethan)과 수명짧은 분무 액화가스다. 특히 아시아에서 점점 더 많이 배출되고 있다.
오존 손상에 대해 너무 짧은 수명이라고?
지금까지 이 새로운 "오존 킬러"는 성층권에 도달해 대량의 오존층에 도달하기에는 너무 수명이 잛다고 생각해왔다. 이들은 6~10개월 이내에 낮은 대기의 하이드록실 라디칼과 반응해 더 높은 곳으로 올라갈 수 있기 전에 갇히고 무해하게 되기 때문이다. 적어도 그것이 일반적인 가정이다. 따라서 이러한 클로로메탄 화합물은 아직 금지되지 않았다.
이것이 실수다.
부퍼탈 대학의 발렌틴 라우터(Valentin Lauther)와 그의 동료들이 최근 알게 됐다. 연구용 항공기 HALO와 고분해능 미량 가스 측정을 위해 특별히 개발된 가스 크로마토그래피 질량 분석기로 2017년 가을 북대서양 상공에서 총 15회의 측정 비행을 수행했다. 그들은 15km 고도까지 디클로로메탄과 트리클로로메탄의 농도를 측정했다.
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| ▲ 연구팀은 연구용 항공기 HALO를 사용하여 북대서양 성층권에서 오존층 파괴 미량 가스를 측정했다. © Valentin Lauther |
아시아의 "오존 킬러"가 성층권에 도달
성층권 하층에서 수명이 짧은 "오존 킬러"의 수준은 대기의 하층에 있는 정상적인 배경 수준보다 150% 더 높았다. 이것은 일반적인 믿음과 달리 단명한 염소 화합물이 분해되기 전에 성층권에 도달할 수 있음을 증명한다. 이러한 물질은 오존층 파괴에 기여한다.
화학 물질이 어디에서 왔는지 알아내기 위해 연구원들은 측정 데이터와 기단 모델을 사용해 오존층 파괴 미량 가스의 고유한 특성을 추적했다. 결과는 디클로로메탄과 클로로포름이 많이 농축된 기단이 주로 남아시아와 동아시아의 지면에 가까운 층에서 발생하며 이에 따라 이러한 오존층 파괴 물질이 점점 더 많이 방출되는 지역에서 오는 것으로 확인됐다.
"따라서 우리의 결과는 아시아의 디클로로메탄과 트리클로로메탄 배출량의 최근 증가가 성층권의 염소 화합물의 증가로 이어진다는 관측 증거를 제공한다"고 Lauther와 그의 동료들은 말했다.
"고속 승각기"로서의 몬순
오존층 파괴 물질이 어떻게 그렇게 많은 양으로 빠르게 성층권으로 들어갈 수 있을까? 더 자세한 분석은 아시아 몬순이 이에 결정적인 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 상승하는 기류는 화학 물질을 위쪽으로 끌어당겨 화학 물질이 이전에 생각했던 것보다 빠르게 대류권에서 성층권으로 경계를 넘을 수 있게 한다.
"대기 오염 물질과 온실 가스가 풍부한 남아시아 및 동아시아 전역의 낮은 수준의 기단은 거대한 승강기처럼 몬순에 의해 성층권 하부로 직접 발사되어 전 세계적으로 분포된다"고 Lauther는 설명했다. "이 수송은 매우 빠르기 때문에 디클로로메탄과 클로로포름과 같은 단명한 오염 물질조차도 화학적으로 분해될 시간이 충분하지 않다. 그래서 감소되지 않고 성층권에 도달한다.”
일단 성층권 하부에 도달하면 그곳의 우세한 기류는 오염된 공기가 지구 전역에 분포되도록 하여 몇 주 내에 유럽과 북대서양에 도달한다.
오존 회복이 지연될 수 있음
이 "터보 엘리베이터"는 오존을 파괴하는 미량 가스가 고갈되기 전에 오존층으로 들어갈 수 있는 방법과 이러한 오존 킬러가 지구 반대편에서도 감지될 수 있는 이유를 설명한다. Lauther의 동료인 Michael Volk는 "우리의 측정과 분석은 성층권 하부의 공기 구성이 아시아 몬순에 의해 얼마나 강하게 결정되는지와 몬순에 의해 유입된 기단의 전 지구적 확산이 어떻게 작용하는지 자세히 보여준다"고 말했다.
이것은 또한 오존층의 미래 발전이 아시아의 단명성 오존 킬러의 배출이 어떻게 발전하는지에 크게 의존한다는 것을 의미한다. 배출량이 연간 3.5~8%씩 계속 증가하면 오존층의 회복이 크게 지연될 수 있다.
(Atmospheric Chemistry and Physics, 2022; doi: 10.5194/acp-22-2049-2022)
출처: Bergische Universität Wuppertal
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