기후 변화와 지구 시스템
온실 효과와 지구 온난화 원인, 기후 변화가 지구 시스템에 미치는 영향을 분석한다.
온실 기체가 지구가 내보내는 복사 에너지를 붙잡아 두는 온실 효과가 강해지면서 지구의 평균 기온이 오르고, 그 영향이 기권·수권·지권·생물권을 타고 번져 나가는 현상입니다.
지구는 태양에게서 받은 만큼 우주로 내보내며 온도를 맞춥니다. 온실 기체가 늘어나는 것은 내보내는 창문에 이불을 한 겹 더 덮는 일입니다. 받는 양은 그대로인데 나가는 양이 줄면, 지구는 더 뜨거워진 채로 다시 균형을 잡습니다.
쉽게 말하면
지구 시스템은 태양에게서 받는 복사 에너지와 우주로 내보내는 지구 복사 에너지가 같아지는 지점에서 평균 기온을 유지합니다. 이를 복사 평형이라고 합니다.
지구가 내보내는 복사 에너지는 파장이 긴 적외선입니다. 이산화 탄소·메테인·수증기 같은 온실 기체는 태양의 가시광선은 그냥 통과시키면서 이 적외선은 흡수했다가 다시 사방으로 내보냅니다. 그 결과 일부가 지표로 되돌아와 지표를 데웁니다. 이것이 온실 효과이고, 온실 효과 덕분에 지구는 생물이 살 만한 온도를 유지합니다.
문제는 화석 연료를 태우면서 온실 기체가 빠르게 늘어났다는 점입니다. 이불이 두꺼워지면 같은 양의 태양 에너지를 받고도 더 높은 온도에서야 복사 평형이 맞춰집니다. 이것이 지구 온난화입니다.
기온 상승은 한 곳에서 끝나지 않습니다. 기권과 날씨와 기단과 전선에서 보았듯 대기와 바다는 열을 실어 나르는 거대한 순환계라서, 한쪽이 데워지면 순환 전체가 달라집니다. 극지의 얼음이 줄고, 바닷물이 열팽창해 해수면이 오르고, 강수 분포가 바뀌어 어떤 지역은 사막이 되고 어떤 지역은 폭우에 잠깁니다. 기후변화와 우리 생활에서 피부로 느꼈던 변화들의 뿌리가 여기에 있습니다.
이렇게 나타납니다
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예시 1빙하가 녹으면 더 빨리 녹는다 — 양의 되먹임하얀 얼음은 햇빛을 잘 반사합니다. 얼음이 녹아 어두운 바다와 땅이 드러나면 햇빛을 더 많이 흡수해 더 따뜻해지고, 그러면 얼음이 더 녹습니다. 원인이 결과를 키우고 결과가 다시 원인을 키우는 이 되먹임 때문에 극지방의 기온 상승이 특히 빠릅니다.
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예시 2해수면이 오르는 두 가지 이유하나는 바닷물이 따뜻해지면서 부피가 늘어나는 열팽창이고, 다른 하나는 그린란드와 남극처럼 육지 위에 얹혀 있던 얼음이 녹아 바다로 흘러드는 것입니다. 물이 '더 들어와서'만이 아니라 '있던 물이 불어나서'도 해수면이 오른다는 점이 핵심입니다.
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예시 3이산화 탄소가 바다로 들어가면대기의 이산화 탄소 일부는 바닷물에 녹아듭니다. 이때 바닷물이 조금씩 산성 쪽으로 기울면서 탄산 칼슘으로 껍데기와 골격을 만드는 조개·산호가 껍데기를 만들기 어려워집니다. 기권의 변화가 수권을 거쳐 생물권까지 이어지는 전형적인 경로입니다.
지구 온난화 vs 오존층 파괴 — 전혀 다른 문제입니다
| 구분 | 지구 온난화 | 오존층 파괴 |
|---|---|---|
| 원인 물질 | 이산화 탄소, 메테인 등 온실 기체 | 염화 플루오린화 탄소(프레온 가스) 등 |
| 일어나는 일 | 지구가 내보내는 적외선을 붙잡음 | 성층권의 오존이 분해됨 |
| 결과 | 평균 기온 상승, 해수면 상승, 기후대 이동 | 지표에 닿는 자외선 증가, 피부·눈 손상 |
| 일어나는 곳 | 대류권(지표 부근) | 성층권 |
자주 하는 오해
온실 효과 자체가 나쁜 것이라고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움온실 효과를 없애야 지구 온난화가 멈춘다
실제로는온실 효과가 없으면 지구 평균 기온은 영하로 떨어져 생물이 살기 어렵습니다. 문제는 온실 효과가 '너무 강해진' 것입니다.
온실 기체는 지구가 밤새 열을 다 빼앗기지 않도록 붙잡아 주는 담요 역할을 합니다. 담요를 없애자는 게 아니라, 갑자기 두꺼워진 담요를 원래 두께로 되돌리자는 이야기입니다.
오존층에 구멍이 나서 지구가 더워진다고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움오존층 구멍으로 햇빛이 더 많이 들어와 지구가 뜨거워진다
실제로는오존층 파괴와 지구 온난화는 원인 물질도, 일어나는 곳도, 결과도 다른 별개의 문제입니다.
오존층은 태양의 자외선을 막아 주는 역할을 하고, 파괴되면 자외선이 늘어납니다. 반면 온난화는 지구가 '내보내는' 적외선이 온실 기체에 붙잡혀 나가지 못하는 문제입니다. 들어오는 것을 막는 문과 나가는 것을 막는 문이 서로 다릅니다.
선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요
이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다
같은 단원의 개념 — 환경과 에너지
자주 묻는 질문
Q1북극의 떠 있는 얼음이 녹으면 해수면이 크게 오르나요?
바다에 떠 있는 얼음(해빙)은 이미 자기 무게만큼 바닷물을 밀어내고 있으므로, 녹아도 해수면은 거의 그대로입니다. 해수면 상승의 주된 원인은 육지 위에 있던 빙하가 녹아 바다로 들어오는 것과 바닷물의 열팽창입니다.
Q2이산화 탄소만 온실 기체인가요?
아닙니다. 메테인, 아산화 질소, 수증기 등도 온실 기체입니다. 특히 수증기는 자연적인 온실 효과에서 큰 몫을 차지합니다. 다만 인간 활동으로 급격히 늘어나 최근의 기온 상승을 이끄는 것은 주로 이산화 탄소입니다.
Q3기후와 날씨는 어떻게 다른가요?
날씨는 오늘 이 지역의 대기 상태이고, 기후는 오랜 기간에 걸친 평균적인 상태입니다. 그래서 유난히 추운 겨울이 있다고 해서 지구 온난화가 아니라는 근거가 되지는 않습니다. 판단해야 할 것은 하루의 기온이 아니라 수십 년의 추세입니다.
교육과정 2022 개정 · 고1 통합과학 · 환경과 에너지
수록 기본 (교육과정 단원)
지구의 기후가 과거에 어떻게 변해 왔고 무엇이 그것을 기록해 두었는지 궁금하다면 기후 변화로 이어서 보세요.
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