지구과학 고2 대기와 해양의 상호작용

기후 변화

온실 기체 증가·지구 공전 궤도 변화 등 기후 변화 원인과 현재 지구 온난화 양상을 이해한다.

지구의 평균적인 기후 상태가 장기간에 걸쳐 달라지는 것으로, 지구 자체의 요인(공전 궤도 변화, 화산 활동 등)과 인간 활동에 의한 온실 기체 증가가 원인이 됩니다.

기후는 지구가 받아들이는 에너지와 내보내는 에너지의 장부입니다. 들어오는 양이 늘거나 나가는 양이 줄면 장부가 흑자로 기울고, 그 흑자만큼 지구에 열이 쌓입니다.

쉽게 말하면

기후 변화를 이해하는 열쇠는 온실 효과와 지구 복사 수지의 '수지', 곧 들어오는 에너지와 나가는 에너지의 균형입니다. 지구는 태양에서 에너지를 받고, 그만큼을 우주로 내보내며 온도를 유지합니다. 이 균형을 흔드는 무엇이든 기후를 바꿉니다.

원인은 크게 두 갈래입니다. 하나는 지구 스스로의 요인입니다. 지구의 공전 궤도와 자전축이 아주 오랜 시간에 걸쳐 변하면서 각 위도가 받는 태양 에너지의 분포가 달라집니다(밀란코비치 주기). 대규모 화산 분출이 성층권에 뿌린 미세 입자가 햇빛을 가려 일시적으로 지구를 식히기도 합니다. 대륙의 배치와 해류의 변화, 대기 대순환의 변화도 열의 분배를 바꿉니다.

다른 하나는 인간 활동입니다. 화석 연료를 태우면 이산화 탄소가 대기로 나옵니다. 온실 기체는 태양의 짧은 파장 빛은 잘 통과시키면서 지구가 내보내는 긴 파장의 열은 붙잡아 둡니다. 즉 '나가는 쪽'을 줄이는 것입니다. 나가는 양이 줄면 지구는 새로운 균형에 이를 때까지 뜨거워집니다. 이것이 현재 진행 중인 지구 온난화의 뼈대입니다.

무서운 것은 되먹임입니다. 기온이 오르면 빙하가 녹고, 하얀 얼음이 사라진 자리의 어두운 바다와 땅은 햇빛을 더 많이 흡수해 기온을 더 올립니다. 영구 동토가 녹아 갇혀 있던 온실 기체가 나오면 온난화가 더 가속됩니다. 르샤틀리에 원리가 알려 주듯 바다가 이산화 탄소를 흡수해 완충해 주지만, 그 대가로 바닷물이 산성화되어 껍데기를 가진 생물이 타격을 입습니다. 엘니뇨·남방진동 같은 자연 변동과 온난화라는 장기 추세를 구분해서 보는 훈련이 중요한 이유도 여기에 있습니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

얼음-반사율 되먹임

얼음과 눈은 하얗기 때문에 햇빛을 잘 반사합니다. 기온이 올라 빙하가 녹으면 그 아래 어두운 바다와 땅이 드러나고, 이들은 햇빛을 흡수해 더 데워집니다. 더 데워지면 얼음이 더 녹습니다. 원인이 결과를 키우고 결과가 원인을 다시 키우는 이 고리가 극지방의 온난화를 지구 평균보다 빠르게 만듭니다.
예시 2

화산 분출이 지구를 잠시 식히는 것

강한 화산 분출은 미세 입자를 성층권까지 올려 보냅니다. 성층권은 대류가 없어 씻겨 내려오지 않으므로 입자가 오래 남아 햇빛을 반사합니다. '들어오는 쪽'을 줄이는 것이라 지구 평균 기온이 잠시 내려갑니다. 인간이 만든 온난화와 방향이 반대인 자연 요인의 예입니다.
예시 3

바다가 온난화의 완충 장치인 이유

물은 비열이 매우 커서 막대한 열을 흡수하고도 온도가 조금밖에 오르지 않습니다. 실제로 지구에 쌓인 여분의 열 대부분은 바다가 받아 두고 있습니다. 그래서 대기의 기온 상승이 실제 축적된 에너지에 비해 완만해 보입니다. 다만 완충은 저장이지 소멸이 아니며, 저장된 열은 해수면 상승과 해양 생태계 변화로 되돌아옵니다.

자주 하는 오해

온실 효과 자체를 나쁜 것이라고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움온실 효과 때문에 지구가 더워지니 온실 효과를 없애야 한다

실제로는온실 효과가 없으면 지구는 생물이 살 수 없을 만큼 차가워집니다. 문제는 온실 효과의 존재가 아니라, 인간 활동으로 그 효과가 급격히 '강화'되고 있다는 점입니다.

온실 기체가 지구의 열을 붙잡아 주기에 지금의 온화한 기온이 유지됩니다. 온실 효과가 없다면 지금보다 훨씬 추워 바다가 얼어붙었을 것입니다. 정확한 표현은 '온실 효과의 강화'입니다. 개념을 '온실 효과 = 악'으로 단순화하면, 왜 이산화 탄소 농도의 '변화율'을 문제 삼는지, 왜 금성 같은 행성이 극단적으로 뜨거운지를 설명할 수 없습니다.

추운 겨울이나 폭설을 온난화의 반증으로 여기기

이렇게 생각하기 쉬움올겨울이 유난히 추웠으니 지구 온난화는 사실이 아니다

실제로는날씨(며칠·몇 주)와 기후(수십 년 평균)는 다른 시간 축의 이야기입니다. 한 계절의 추위는 장기 추세를 반박하지 못합니다.

기후 변화는 평균값의 이동이자 변동 폭의 확대입니다. 평균이 올라가도 개별 사건에서는 여전히 극단적인 추위가 나타날 수 있고, 오히려 대기 순환이 교란되면서 이상 한파가 잦아질 수도 있습니다. 하루의 주가로 10년의 추세를 판단할 수 없듯이, 한 계절의 날씨로 기후를 판정할 수 없습니다. 이 시간 규모의 구분이 기후 논의의 출발점입니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

기후변화와 우리 생활초4 기후 변화와 지구 시스템고1 대기 대순환고2 엘니뇨·남방진동고2 온실 효과와 지구 복사 수지고3

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

기후 변화 지표고2 밀란코비치 주기고2

연계 개념 — 과목을 넘어 함께 보면 좋아요

개체군고2 르샤틀리에 원리고2 생태계와 에너지 흐름고2 체온 조절고2

같은 단원의 개념 — 대기와 해양의 상호작용

자주 묻는 질문

Q1기후 변화가 인간 때문이라는 근거는 무엇인가요?

과거 수십만 년의 기후를 복원해 보면 온실 기체 농도와 기온이 함께 움직여 왔는데, 산업화 이후의 이산화 탄소 증가 속도는 그 어떤 자연적 변동보다도 급격합니다. 자연 요인만으로는 최근의 기온 상승 폭과 속도를 설명하지 못합니다. 과거 기후를 어떻게 알아내는지는 기후 변화 지표에서 다룹니다.

Q2지구 온난화인데 왜 해수면이 상승하나요?

두 가지가 겹칩니다. 육지의 빙하가 녹아 물이 바다로 더해지는 것, 그리고 바닷물 자체가 데워지면서 부피가 팽창하는 것입니다. 후자의 기여도 결코 작지 않습니다. 참고로 이미 바다에 떠 있는 얼음이 녹는 것은 해수면을 거의 올리지 않습니다.

Q3기온이 조금 오르는 것이 왜 문제가 되나요?

평균이 조금 움직여도 극단적인 사건의 빈도는 크게 늘어날 수 있기 때문입니다. 또 되먹임 때문에 어느 지점을 넘으면 변화가 스스로 가속될 수 있고, 한번 넘어가면 되돌리기가 매우 어렵습니다. 문제는 평균값의 크기가 아니라 시스템의 안정성입니다.

교육과정 2022 개정 · 고2 지구과학 · 대기와 해양의 상호작용 수록 기본 (교육과정 단원)

출처 교육부 고시 제2022-33호 (2022 개정 교육과정) · NCIC 국가교육과정정보센터

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인간이 등장하기 전에도 지구의 기후는 크게 오르내렸습니다. 밀란코비치 주기에서 빙하기와 간빙기를 만든 천문학적 시계를 보세요.

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