[월간미래] 지구의 온난화 vs 지구의 냉각화…그 진실은?

지구온난화를 최소화하기 위한 노력들이 이어지고 있는 가운데 일각에서는 현재의 지구온난화 심각성은 과장된 것이라는 의견이 나오고 있다.

기후학자 Roy W. Spencer는 ‘기후 커넥션(Climate Confusion)’이란 책을 통해 지구가 따뜻해지고 있는 것은 사실이지만 이는 단지 자연현상일 뿐이라고 말하고 있다.

그는 “이산화탄소의 97%는 자연이 만들어 낸 것이고 인간이 만들어낸 이산화탄소는 나머지 3%에 불과하다”며 “지구온난화를 지구 전체의 위기로 결론짓기에는 과학적 근거가 불확실하다”고 주장하고 있다.

또한 영국의 ‘Channel 4’에서 방영된 다큐멘터리 ‘위대한 지구온난화 사기극(The Great Global Warming Swindle)’에서도 마찬가지로 지구온난화가 과장된 것임을 방영했다.

다큐멘터리에서는 1991년 덴마크 기상학회 과학자들이 20세기 태양의 활동을 조사한 결과 태양의 활동과 지구상의 온도 변화 사이에는 아주 밀접한 관계가 있다는 사실이 나온다. 이산화탄소의 양과는 상관없이 태양활동 지표인 흑점의 수가 증가할 때마다 지구의 온도 역시 상승한 것이다.

또한 극기후학자 Ian Clark는 “이산화탄소의 증가는 지구 온도 상승의 원인이 아닌 결과물일 뿐”이라며 “남극 얼음 속 깊이 구멍을 뚫어 아이스코어를 조사한 결과, 지구의 온도 상승 후 몇 백 년이 지나서야 이산화탄소 양이 증가한다는 것을 발견했다”고 주장했다.

급격한 지구온난화로 인해 여기저기서 우려의 목소리가 나오고 있다. 하지만 현 상황만을 보고 온난화의 문제점을 다루기에는 무리라는 의견도 나오고 있는 실정이다.

앞으로도 우리의 환경을 보호하려는 노력은 지속시키되 지구온난화의 현황과 심각성에 대해서는 그 진실을 제대로 고찰할 필요가 있지 않을까.

 

◆지구는 거대한 온실효과…지구온난화 원인 주장

만일 지구상에 대기가 없다면 어떻게 될까. 지구는 달과 마찬가지로 황량하여 생물도 살 수 없는 행성에 불과하게 된다.

거기에는 푸른 하늘도 없고 구름도 볼 수 없으며 태양광선이 닿는 낮 동안에는 적도 바로 아래 지역에서는 온도가 100℃ 가까이까지 올라가고 야간에는 영하 130℃ 이하까지 냉각되어 버린다.

지표면의 평균온도는 약 영하 19℃가 된다고 추산되고 있다. 대기가 존재하는 현실의 지표면의 온도는 전체 지구평균 약 15℃로 유지되어 있다. 어째서일까?

그 이유는 대기 중에는 지표면으로부터의 장파복사를 흡수하는 수증기나 탄산가스 등이 존재하고 있기 때문이다. 그도 그럴 것이 이 대기 중의 수증기나 탄산가스는 지표면으로부터의 장파복사를 흡수하여 따뜻해짐과 동시에 우주공간이나 지표면을 향해서도 장파복사를 하고 있다.

그 결과 지표면은 태양으로부터의 단파복사와 이 장파복사로부터의 열의 양쪽을 받아서 따뜻해지게 된다. 그렇다고 하여 이것만으로는 지표면의 평균온도가 15℃로 유지되고 있는 이유로는 부족하다.

오히려 열의 평형이 무너져버릴 정도이다. 이렇게 되면 지표면 온도는 계속해서 상승하여 지표면으로부터의 장파복사에 의한 방출열량이 태양복사와 대기에 의한 장파복사에 의해서 지표면이 받는 열량의 합에 같아질 때까지 상승한다.

결국 이러한 이유로 지표면의 열이 평균온도 15℃라는 평형상태를 유지할 수 있는 것이다. 즉 대기 중에 지표면을 향해서 장파복사를 방출하는 물질이 없으면 지표면 온도는 높아질 수 없고 또 지나치게 많을 경우 지표면의 온도는 계속 상승하게 된다. 이러한 것은 온실효과와 꼭 닮아있다.

유리를 끼운 온실은 태양으로부터의 단파복사를 잘 통과시키지만 온실 내의 지면으로부터 복사되는 장파복사는 통과시키지 않기 때문에 야간에도 온실의 방열이 방지되고 있는 것은 누구라도 알고 있을 것이다.

결국 대기 중에 함유되어 있는 수증기나 탄산가스가 이 온실의 유리 역할을 하여 지표면으로부터 복사되는 장파복사를 통과시키지 않는다. 이것을 일반적으로 온실효과라 하고 있다.

이 효과는 매우 커서 앞에서 말한 전체 지구의 평균기온 영하 19℃(대기 중에 수증기도 탄산가스도 없다고 가정했을 경우)를 현재의 평균 약 15℃까지 올리는 작용을 하고 있다. 이 경우 이 온실효과는 대략 34℃나 된다.

대기중의 탄산가스의 농도는 1950년대에는 300ppm, 1958~1970년에는 310~330 ppm으로 급격히 증가하고 했다.

이 비율로 계속 증가하고 또한 각종 산업시설로부터 배출되는 탄산가스의 60퍼센트가 대기중에 들어가며 연료의 소비량이 연간 5퍼센트씩의 비율로 올라가는 것을 가정하면 20세기 말 대기 중의 탄산가스 농도는 400ppm이 될 것으로 예상했었다.

그것은 지표면의 평균기온을 현재보다 0.5℃ ~ 1.0℃ 상승시키는 양이다. 그리고 대기 중의 탄산가스 농도가 2배가 되면 전 세계의 평균 지표온도가 2.5℃ 상승한다고 한다. 하지만 이것만으로 그 영향이 끝난다는 것은 아니다.

대기 중의 탄산가스의 증가는 지표면과 대류권 내의 기온을 상승시키지만 반대로 성층권 내의 기온을 강하시킨다. 이러한 성층권의 냉각은 성층권의 기류변화를 일으키게 되고 이는 다시 대류권에 영향을 주게 되어 강력한 한파를 일으키거나 위성의 궤도와 수명, 무선 전파의 전송, GPS 등에도 영향을 주게 된다.

1950년대 말부터 대기 중 이산화탄소 농도를 지속적으로 측정하고 있는 하와이 마우나 로아 관측소는 지난 2013년 처음으로 대기 중 이산화탄소 농도가 400ppm이 넘었다고 발표했고 미국 국립해양대기청(NOAA)은 지난 2015년 3월의 지구 이산화탄소 농도가 400.83ppm을 기록했다고 밝혔다.

 

◆지구 온난화가 거짓이라는 주장

영국의 ‘Channel 4’는 다큐멘터리 ‘위대한 지구온난화 사기극(The Great Global Warming Swindle)’ 을 통해 지구온난화가 과장되었다는 프로그램을 방송한 적이 있다. 이 프로그램은 전 세계적으로 많은 논란을 일으켰다.

이 프로그램은 지구 온난화가 일어난다는 데에는 동의하지만 인간의 활동에 따른 이산화탄소 방출이 지구온난화를 일으킨 것이 아니라 단지 태양 활동의 변화가 최근 지구의 변화를 더 잘 설명하고 있다는 것이다.

하지만 기후변동에 관한 정부 간 패널(IPCC)은 지구 온난화는 인간에 의한 것일 가능성이 90% 이상으로 판단하고 있다.

또한, 미국 지구변화연구계획(U.S.Global change research program 2009),유럽과학예술아카데미(European Academy of Sciences and Arts 2007) 등 여러 과학 학술 단체에서도 기후 온난화는 인간의 책임이라고 언급하고 있다.

 

 ◆“지구 냉각화로 빙하기 시대 온다” 과학자, 맞다 VS 아니다 의견 팽팽

반면 2800년 전 일어났던 지구의 냉각화가 다시 발생할 수도 있다는 연구 결과가 나와 전 세계인들의 주목을 끌고 있다. 영국 데일리메일은 2012년 "과학자들이 호수의 침전물로 2800년 전 태양이 지구를 냉각화 한 것을 증명하고 곧 냉각화가 또 다시 일어날 수 있다고 밝혔다"고 보도했다.

영국 데일리메일에 따르면 독일지구과학연구소(GFZ)의 과학자들은 독일 호수 'Lake Meerfelder Maar'의 퇴적물을 채취해 과거의 온도를 추정하는 등 연구결과 갑작스런 냉각기는 '태양 극소화(solar minimum)' 때문이었다는 사실을 밝혀냈다.

독일지구과학연구소 과학자들은 흑점 활동 및 다른 지표의 수십 년 간의 동향을 보면, 그해 들어 증가한 태양 흑점들과 태양 폭풍을 포함해 현재 태양 활동을 고려했을 때 얼마 안 가 활동이 약해지는 '극소기'가 다가와 태양극소화로 이어져 빙하기를 초래할 수 있다고 주장했다.

만일 이들의 주장이 사실로 나타난다면 현재의 태양 활동은 태양 극소화로 이어져 곧바로 지구의 기온을 급속히 떨어뜨려 조만간 지구의 냉각화 현상이 일어날 수도 있다.

하지만 일부 과학자들은 “태양극소화가 지구온난화를 거의 늦추지 않을 것”이라며 “인류의 화석연료사용은 수십억 톤의 이산화탄소를 발생시켜 대기로 뿜어내 지구의 기온을 상승시켰고 이를 회복시키려면 천 년은 걸릴 것”이라고 반박했다.

한편, 300년 전 '소빙하기'라 불리던 시기에 태양 기후 변화로 인해 런던 템즈강은 꽁꽁 얼었고 농작물이 얼어붙어 수천여 명이 굶주림으로 고생했다.

대기의 상한에까지 도달한 태양으로부터의 복사량은 거의 일정하다고 보아도 되지만 지표면에 도달하는 태양복사량은 대기 중에 부유하고 있는 매우 미세한 입자(에어로졸)의 양이나 구름의 양에 따라 크게 변화한다.

예컨대 사상 최대의 폭발로 일컫는 스마트라 섬 앞바다의 쿠라카토아 화산이 1883년 8월 27일 분화하였을 때에는 공증으로 대략 30킬로미터의 높이까지 솟아오른 미세한 화산재가 좀처럼 낙하하지 못하고 수년 동안에 걸쳐서 일사량을 100분의 1이상이나 감소시켜 비숍 고리(Bishop's ring) 등 갖가지의 광화학현상의 이변을 일으켰을 뿐 아니라 대기의 흐름에도 현저한 상태변화를 주어 세계적인 이상저온을 3년간에 걸쳐 일으켰다. 일본에서도 그 영향에 따라 도호쿠 지방이 냉해를 입어 큰 흉작을 초래하였을 정도이다.

이것은 대기 중에 다량으로 들어간 에어로졸이 직접 태양복사를 차단하거나 산란시키고 또 구름에 의한 반사에 의해서 지표면에 도달하는 태양의 복사량이 감소하였기 때문에 일어난 것이다. 이런 현상은 냉각화 원인이 되며 차폐효과라 일컫는다.

이 차폐효과는 비단 화산의 폭발에 의해서만 야기되는 것은 아니다. 인간 활동이 활발해진 요즘에는 대도시나 공업지대로부터 방출되는 매연, 자동차로부터 배출되는 배기가스, 우발적인 산불, 화전농업 등에 의해서 말려 올라가는 미세한 분진 등은 차폐효과를 강화시키도록 작용하여 탄산가스에 의한 온실효과를 웃돌면서 기온의 상승을 감소시키는 역할을 하거나 나아가서는 안개나 구름이 생성될 때에는 응결핵의 역할을 하므로 안개의 발생빈도나 구름량의 증가를 초래하게 되어 지표면 온도의 하강을 한층 촉진하는 역할을 하게 된다.

추산에 따르면 지금 세계의 저층운의 평균 구름량이 1퍼센트 증가하면 지표의 평균기온은 0.8℃ 정도 내려가는 것으로 어림잡고 있다. 또 현재는 전체 지구표면의 약 30퍼센트가 저층운으로 덮여 있는데 만일 이 에어로졸에 의해서 구름이 덮고 있는 비율이 36퍼센트로 증가하면 평균기온은 현재보다 약 4℃ 내려갈 것이라고 예측하고 있다. 한마디로 4℃ 내려간다 하면 아무것도 아닌 것처럼 생각되지만 만일 이와 같이 되면 지구는 냉장고에 넣은 것과 마찬가지로 그것은 소빙하기가 다시 오는 것이 되어 상상할 수 없는 큰 변고가 일어난다.

이상 언급한 것처럼 온실효과나 차폐효과로 인해 현재의 기후가 바뀌거나 이상기후가 발생할 가능성은 충분히 생각할 수 있다.

자연적인 원인에 의해서 이들 효과가 생기는 것은 어쩔 수 없다 해도 인위적 원인에 의한 것은 적극적으로 피하는 실천이 뒤따라야 할 것이다.