산불 연기 에어로졸 성층권 진입  오스트레일리아 뉴사우스웨일스 지역에 대형 산불이 발생한 2020년 1월4일(현지시각) 소방항공기가 연기 속을 뚫고 난연제를 뿌리고 있다. 연합뉴스 2019∼2020년 오스트레일리아(호주)에서 발생한 대형 산불의 연기가 성층권까지 치솟아 이례적인 온도 상승을 일으킨 것으로 관측됐다. 영국 연구팀은 이 연기 입자(에어로졸)가 오존층 파괴를 가속화할 수 있다는 연구 결과를 내놓았다.영국 엑서터대 연구팀은 30일 “2019년 말부터 2020년에 걸쳐 호주 산불에서 발생한 연기 에어로졸이 고도 15㎞ 상공의 성층권까지 유입돼 온도 상승을 유발했다는 사실을 관측과 모델 연구를 통해 규명했다”고 밝혔다. 연구팀은 또 성층권에 진입한 에어로졸과 2020년 남극에서 최근 들어 가장 오래 지속된 오존구멍(오존홀)과 상관관계가 있을 것으로 추정했다. 연구팀 논문은 과학저널 <사이언티픽 리포츠> 최근호에 실렸다.(DOI : 10.1038/s41598-022-15794-3)호주에서 발생한 2019∼2020년 여름 산불은 우리나라 면적의 2.4배인 2400만㏊ 이상을 태웠다. 33명이 직접적으로 목숨을 잃었고, 450여명이 연기 흡입 등의 영향으로 사망했다. 거대한 산불이 호주 남동부를 휩쓸고 지나간 뒤 호주 상공 성층권에서 온도가 3도까지 급상승했다. 전 지구 평균적으로도 온도가 0.7도 상승했다. 비행기가 다니는 바로 위에 위치한 성층권은 대기권 가운데 대류권 다음 층으로, 고도 12~50㎞ 상공을 가리킨다. 오존층을 포함하고 있으며, 화산 폭발이나 장기간의 대형 산불 때말고는 온도 변화가 거의 없다. 연구팀은 이번 온도 상승이 1991년 필리핀 피나투보화산이 폭발한 이후 성층권에서 기록된 가장 높은 온도라고 밝혔다.연구팀은 환경위성 ‘칼립소’(CALIPSO) 등의 자료를 바탕으로 2019년 12월31일에 16㎞의 고도에 도달한 초기 연기 기둥을 관측했고, 2020년 1월12일에도 유사한 연기 기둥을 감지했다. 연기 에어로졸은 결국 25∼35㎞의 고도까지 다다랐고 2020년 내내 발견됐다.지난해 남극의 오존구멍(오존홀) 지도. 남반구의 오존구멍이 남극 대륙 크기를 넘어섰음을 보여준다. 유럽우주국(ESA) 제공 성층권의 온도 상승이 대류권에 사는 인류를 포함한 생명체에 직접적인 영향을 끼치지는 않지만 오존층에 변화를 일으켜 궁극적으로 생명체에 위험을 초래할 수 있다는 점에서 과학자들은 주목하고 있다. 오존층은 태양에서 대기 안으로 들어오는 자외선을 흡수해 피부암·백내장 등 위험으로부터 지구의 생명체를 보호하는 구실을 한다. 연구논문 제1저자인 릴리 데이마니-피어스 엑서터대 연구원은 “2020년에 성층권 온난화와 남극 대륙 대부분에서 발생한 상당한 규모의 오존구멍은 호주 산불에서 발생한 연기 기둥을 성층권 하부까지 운반한 뇌운 곧 ‘화재 적란운’에 의해 초래됐다”고 <워싱턴포스트>에 말했다.연기 에어로졸은 화산에서 발생하는 황산염 에어로졸보다 햇빛을 50배나 더 잘 흡수한다. 연기 에어로졸은 검은 그을음이기 때문이다. 데이마니-피어스는 “에어로졸이 성층권에 머물며 햇빛에 계속 가열되면 대기 순환이 변해 오존에 변화를 일으킬 수 있고 에어로졸 표면의 화학 반응이 오존층을 고갈시킬 수 있다”고 말했다.연구팀은 연기 기둥이 성층권 온도에 미치는 영향을 추정하기 위해 영국 지구시스템 기후모델에 적용해 시뮬레이션을 한 결과 2019년 11월부터 2020년 3월까지 0.65도 정도 온도가 증가한다는 결과를 얻었다. 이는 실제 이 기간 관찰된 0.7도 상승과 유사한 수준이다. 연구팀은 “모델에서도 확인된 성층권 온도 상승이 산불 연기 에어로졸 때문일 가능성이 높다는 사실을 보여준다”고 밝혔다.공동 저자인 짐 헤이우드 엑서터대 교수(영국기상청 해들리연구소 연구원)는 “몬트리올의정서에 따라 이룩해온 훌륭한 성과가 지구온난화로 유발된 산불 영향으로 물거품이 될 수 있다”고 말했다. 1989년에 발표횐 ‘오존층 파괴물질에 관한 몬트리올의정서’에 따라 전 세계는 염화불화탄소(프레온가스) 등 오존층 파괴 물질 사용을 금지해오고 있다.이근영 기자 [email protected]관련기사
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항상 시민과 함께하겠습니다. 한겨레 구독신청 하기 이벤트 참여하기 광고연령을 막론하고 많은 사람들이 지구 온난화는 오존층에 생긴 구멍으로 햇빛이 많이 들어오기 때문에 일어난다는 오개념을 가지고 있다. 지구 온난화는 이산화탄소가 온실효과를 일으키기 때문에 발생한다고 많은 사람들이 알고 있다. 그러나 이산화탄소가 온실 기체라는 사실 만으로 지구 온난화가 일어 날 수는 없다. 이 연구에서는 지구 온난화를 소개하는 매체나 문헌이 환경 재앙의 대표적 예로 지구 온난화와 오존층 파괴를 같이 소개하는 경우가 많은데 이 때문에 사람들이 둘 사이에 마치 인과관계가 있는 것처럼 여기게 되는 것과 과학교육에서 과학의 본성이 소홀히 다루어지는 것을 원인으로 지목하였다 Many students have a misconception that the ozone layer depletion causes the global warming by allowing more sun light to reach the earth through the hole. Media and literatures often introduce the global warming and the ozone depletion together as a representative environmental issue, and we believe this can cause students to believe that there is a causality relation between them. Also many students confuse that the green house effect of CO2 is the reason for the global warming. Our survey suggested that the neglect of the nature of science in science education was the reason. ▲ 화석연료, 화력발전소, 자동차, 보일러, 육식증가 가축사육과 초지확장, 삼림회손, 화전(火田), 화학비료, 쓰레기 배출, 음식 쓰레기, 스프레이, 폐기물과 소각처리 등 다양하고 많은 원인입니다. 세계적으로 프레온 가스(CFC, 염화불화탄소)와 할론(Halon) 등 오존층 파괴 물질의 생산과 사용을 금지한 몬트리올 의정서(1989년 1월 발효)의 영향을 측정한 결과, 이 같은 규제가 없었다면 지구는 이미 ‘초토화된(scorched)’ 상태에 직면했을 것이라는 연구가 나왔다. 연구팀이 제시한 증거로는, 우리가 CFC와 같은 오존 파괴 물질을 계속 사용했다면 지구 대기의 탄소 흡수 능력이 크게 떨어져 지구 온도가 급상승했을 수 있다는 것이다. 영국과 미국, 뉴질랜드 국제 과학자 팀이 새로운 모델링을 통해 몬트리올 의정서가 시행되지 않았을 때의 ‘불타는 지구’의 극적인 모습을 과학저널 ‘네이처’(Nature) 18일 자에 발표했다. ‘몬트리올 의정서가 지상의 탄소 흡수원을 보호한다(The Montreal Protocol protects the terrestrial carbon sink)’는 제목의 이 연구는 두 가지 주요 환경문제인 오존층 구멍과 지구 온난화 사이의 뚜렷한 연관성을 새롭게 제시했다. 대기 오존층에서의 오존과 산소 순환 도해 © NASA CFC 금지, 두 가지 방법으로 기후 보호 영국 랭카스터대 과학자들이 이끈 연구팀은 CFC를 포함한 가장 악명높은 오존 파괴 화학물질들을 점검하지 않고 방치했을 경우, 이 물질들의 지속적인 사용량 증가로 인해 금세기 말까지 지구 기온이 섭씨 2.5도 상승했을 것으로 예측했다. 이번 발견은 CFCs 금지가 두 가지 방법으로 기후를 보호한다고 밝혔다. 하나는 온실 효과를 억제하는 것이고, 다른 하나는 오존층을 보호함으로써 식물들이 점증하는 자외선 복사로부터 손상되는 것을 막아준다는 점이다. 이는 결정적으로 식물이 대기로부터 이산화탄소를 흡수하고 가두는 능력을 보호해, 기후 변화의 추가적인 가속화를 방지한다는 것. 연구팀은 오존층 파괴와 자외선 증가로 인한 식물 피해, 탄소 순환 및 기후 변화에 대한 데이터를 모아 새로운 모델링 프레임을 구축했다. 논문 제1저자인 랭카스터대 폴 영(Paul Young) 박사는 “새로운 모델링 도구를 사용해 오존층 파괴 물질을 금지하지 않았을 때 발생할 수 있는 ‘초토화된 지구’를 조사할 수 있었다”고 설명했다. 이들은 새로운 모델링을 통해 CFCs가 매년 약 3%씩 계속 증가했을 때 다음과 같은 암울한 미래가 펼쳐질 것으로 내다봤다. △먼저, CFCs가 지속적으로 증가해 왔다면 2040년대까지 전 세계 오존층이 붕괴하게 되고 △열대지방에서는 2100년까지 오존층의 60%가 감소하며, 이런 상황은 남극 위에 형성된 오존층 구멍에서 관찰된 것보다 더 나쁘다는 것이다. △이와 함께 영국과 미국 및 중앙아시아를 포함한 대부분의 유럽 중위도 지역에서는 2050년까지 태양으로부터 나오는 자외선 강도가 현재의 열대지방에서보다 더 강력할 것이라는 전망이다. 미국 항공우주국(NASA)이 예측한 오존 구멍 회복 전망 © NASA 오존층 고갈되면 식물과 토양의 탄소 저장 감소돼 온난화 가속화 오존층이 고갈되면 지구와 지구 상의 식생은 태양의 자외선에 훨씬 더 많이 노출되게 된다. 식물은 광합성을 통해 이산화탄소를 흡수한다. 여러 연구에 따르면 태양 자외선이 크게 증가하면 식물 성장이 제한되고 조직이 손상되며, 따라서 광합성 수행 능력도 손상될 수 있다. 이렇게 되면 식물은 탄소를 덜 흡수하게 된다. 식물에 있는 탄소량이 적으면 토양에도 더 적은 양의 탄소가 고정되는데, 이런 일은 대체로 수많은 식물들이 죽은 뒤에 발생하는 일이다. 이런 모든 일이 전 세계적으로 일어났을 수 있다는 것이다. 연구팀의 모델은 몬트리올 의정서가 없는 세계에서는 식물과 나무, 토양이 흡수하는 탄소량이 금세기 동안 극적으로 곤두박질친다는 것을 보여준다. 만약 식물과 토양의 탄소가 적으면 대기 중에 더 많은 탄소가 남아있게 된다. 전반적으로, 몬트리올 의정서의 CFC 금지가 없었다면 금세기 말까지 다음과 같은 상황이 벌어질 수 있을 것이라고 연구팀은 보고 있다. △숲과 다른 식생 및 토양에 저장된 탄소는 5,800억 톤 감소 △화석 연료 배출의 미래 시나리오에 따르면 대기 중에 추가로 165~215ppm의 이산화탄소가 존재하게 되고 이는 오늘날의 420ppm과 비교할 때 40~50%가 더 보태지는 것이다. △이 같은 엄청난 양의 이산화탄소가 추가되면 온실효과를 통해 섭씨 0.8도의 추가 온난화가 발생하게 된다는 것. 고도에 따른 대기 오존의 분포 ⓒ Rastrized and improved by RedAndr CFCs의 온실 효과만으로도 1.7도 상승 CFC와 같은 오존층 파괴 물질도 강력한 온실 가스 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다. 이전 연구에 따르면 CFC를 금지하면 이 물질들이 온실 효과를 통해 지구 온난화에 기여하는 것을 막는 것으로 나타났다. 이런 CFCs의 온실 효과만으로도 금세기 말까지 섭씨 1.7도의 추가 온난화가 나타났을 것으로 예측됐다. 이는 앞서 언급된 새롭게 정량화된 0.8도 추가 온난화에 더 보태진 것으로, 식생의 손상으로부터 초래된 것이다. 따라서 전체적으로는 2.5도가 상승한다는 것을 의미한다. 폴 영 박사는 “이번 연구를 통해 몬트리올 의정서의 성공은 증가한 자외선으로부터 인류를 보호하는 것을 넘어, 식물과 나무가 이산화탄소를 흡수하는 능력을 보호하는 데까지 확장된다는 것을 알 수 있다”고 말했다. 그는 “우리가 시뮬레이션한 것처럼 재앙적인 세계에 도달하지는 않을 것이라고 기대할 수는 있지만, 이는 지속적인 오존층 보호의 중요성을 상기시켜준다”며, “규제되지 않는 CFCs의 사용과 같은 위협들이 여전히 존재한다”고 강조했다. |
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