서남극의 아문젠해에 존재하는 파인 아일랜드 빙하(Pine Island Glacier)가 애초에 생각했던 것보다 훨씬 더 민감하게 기후와 해양 변동에 반응하여 얇아졌음을 의미하는 새로운 연구결과가 과학잡지 사이언스에 발표되었다.

 

한국해양과학기술원 부속 극지연구소 연구원, 영국남극조사소 연구원 등 몇 일련의 과학 연구진은 파인 아일랜드만( Pine Island Bay)에서 해양의 열이 크게 변동했음을 발견했다.

 

즉 파인 아일랜드 빙하 중 바다에 접해있는 부분인 빙상(ice shelf)이 2012년에 2010년에 비해 50 %나 적게 녹았는데 이는 강한 라니냐와 관련된 대기변화가 야기한 해양상태 변화에 일부 원인이 있는 것으로 추정하였다.

파인 아일랜드 빙하는 얼음이 남극대륙에서 남빙양으로 흘러가는 가장 큰 통로로서 빙하 가장자리에 있는 빙상은 지난 40십 년간 녹으면서 얇아졌으며 이로 인해 파인 아일랜드 빙하가 더 빠르게 움직이고 더 많은 얼음이 바다로 흘러들었다.

 

파인 아일랜드빙하는 지난 수 십 년 동안 바다로 흘러가는 속도가 증가하여 그 두께가 지속적으로 얇아졌다. 바다로 흘러가는 속도가 빨라진 것은, 빙하가 미끄러져 바다로 흘러갈 때 만들어지는, 육지위에서 미끄러지면서 움직이는 빙붕이 얇아져서 발생하는 것으로 추정된다. 빙붕을 얇게 만드는 과정과 빙하의 반응에 대한 이해는 빙하 녹음이 얼마나 해수면 상승에 기여하는지를 판단하는데 매우 중요하다.

빙하가 얇아지는 데는 해양이 많이 기여하는데 빙하가 접해 있는 대륙붕에 존재하는 따뜻한 남극심층수(Circumpolar Deep Water)의 심층흐름이 그것이다. 다른 요인으로는 해저에서 솟아오른 해령(ridge)을 들 수 있는데, 해령은 따뜻한 남극심층수가 빙상에서 두꺼운 부분에 영향을 주지 못하게 막는 역할을 한다.

2009년은 파인섬 만(Pine Island Bay)에서 남극심층수가 수온도 높고 그 양도 많아서 빙하가 녹는 융빙이 이전 관측시기인 1994년에 비해 증가했었다. 그러나 2012년 1월 관측에서는 융빙이 관측 기록사상 최저였다.

 

이 해역에서 수온약층은 상층의 찬 해수와 심층의 따뜻한 해수 사이에 존재하는데 2012년 1월에는 관측기록 사상 가장 깊은 250 미터에 이르렀다. 이렇게 깊어진 수온약층으로 해령 위로 수송되는 열이 줄어들고 따라서 빙하가 적게 녹는다.

 

고해상도 컴퓨터 수치모형을 이용해 빙붕에 생긴 틈에서 발생하는 해양순환을 모사한 결과 심층의 따뜻한 해수가 해령 때문에 빙하의 가장 두꺼운 부분에 도달하지 못함을 알아냈다.

 

따라서 해령으로 인해 빙붕이 기후변동에 반응하는 정도, 즉 민감도가 증가하는데 해령으로 인해 달라진 수온약층 깊이가 빙붕에 영향을 주는 열을 조절하기 때문이다.

연구진이 관측한 온도 변동은 특별한 기후 조건으로 설명할 수 있다. 2012년 1월 빙하주변 해양이 매우 찼던 이유는 열대태평양에서 발생한 강한 라니냐가 강한 동풍을 일으켰기 때문으로 추정하는데 관측 해역에서는 보통은 서풍이 분다.

연구진이 관측한 바에 따르면 빙하 녹음에는 지질과 해양 그리고 기후 현상 사이의 복잡한 상호작용과 관련이 있다. 특히 본 연구에서는 지형과 기후변동이 이 해역의 융빙에 중요함을 지적했다.

주저자인 영국남극관측소(British Antarctic Survey) 소속 피에르 뒤트리외 교수는 “파인 아일랜드 빙하가 해양에서 녹는 정도가 2010년에 비해 50 %가 감소해 관측 사상 최저였다.

 

이 놀라운 뜻밖의 결과는 지속적인 지구온난화가 서남극 빙판을 지속적으로 녹이고 있다는 통념과 반대된다. 이는 빙하가 녹아 해수면이 상승하는 정도가 다양한 시간규모에서 일어나는 기후변동에 영향을 받음을 의미한다”고 주장했다.

공동 저자인 아드리안 젠킨스(Adrian Jenkins) 교수(영국남극관측소 소속)는 “이 해역의 변화는 다른 해역에 비해 아주 크진 않지만 특별히 놀란 점은 빙붕 녹음이 이러한 해양변화에 극단적으로 민감하게 반응한다는 것이다.

 

이러한 큰 민감성은 빙붕 아래에 존재하는 해저 지형인 해령 때문이다. 이 해령은 무인수중잠수정으로 빙하 아래 해저 지형을 탐사한 뒤 발견되었다. 이 발견으로 빙붕이 녹고 얇아지는 현상이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 가변적이고 열대해역 기후변동에 훨씬 더 크게 영향을 받을 수 있음을 알게 되었다”고 덧붙였다.

[출처 : KISTI 미리안(http://mirian.kisti.re.kr) 『글로벌동향브리핑(GTB)』2014. 01. 06]

 

 

 

 

 

A new study published in Science this month suggests the thinning of Pine Island Glacier in West Antarctica is much more susceptible to climatic and ocean variability than at first thought.

 

Observations by a team of scientists at British Antarctic Survey, and other institutions, show large fluctuations in the ocean heat in Pine Island Bay.

 

The team discovered that oceanic melting of the ice shelf into which the glacier flows decreased by 50 per cent between 2010 and 2012, and this may have been due to a La Ninã weather event.

 

Pine Island Glacier has thinned continuously during past decades driven by an acceleration in its flow. The acceleration is thought to be caused by thinning of the floating ice shelf created as the glacier slides into the sea.

 

Understanding the processes driving ice shelf thinning and the glacier's response is key to assessing how much it will contribute to rising sea levels.

 

It's now known that much of the thinning is due to a deep oceanic inflow of Circumpolar Deep Water (CDW) on the continental shelf neighbouring the glacier. This warmer water then makes its way into a cavity beneath the ice shelf melting it from below.

 

The passage of this warmer water was made easier by the unpinning of the ice shelf from an underwater ridge. The ridge had, in effect, acted as a wall preventing warmer water from getting to the thickest part of the shelf.

 

This ungrounding event was one of the major driving forces behind the glacier's rapid change.

 

In 2009, a higher CDW volume and temperature in Pine Island Bay contributed to an increase in ice shelf melting compared to the last time measurements were taken in 1994.

 

But observations made in January 2012, and reported now in Science, show that ocean melting of the glacier was the lowest ever recorded.

 

The top of the thermocline (the layer separating cold surface water and warm deep waters) was found to be about 250 metres deeper compared with any other year for which measurements exist.

 

This lowered thermocline reduces the amount of heat flowing over the ridge. High resolution simulations of the ocean circulation in the ice shelf cavity demonstrate that the ridge blocks the deepest ocean waters from reaching the thickest ice.

 

So its presence enhances the ice shelf's sensitivity to climate variability since any changes in the thermocline can alter the amount of heat filtering through.

 

The fluctuations in temperature recorded by the team may be explained by particular climatic conditions.

 

In January 2012 the dramatic cooling of the ocean around the glacier is believed to be due to an increase in easterly winds caused by a strong La Ninã event in the tropical Pacific Ocean. Normally the winds flow from the west.

 

The observations suggest there is a complex interplay between geological, oceanographic and climatic processes. The study stresses the importance of both local geology and climate variability in ocean melting in this region.

 

Lead author, Dr Pierre Dutrieux, from British Antarctic Survey (BAS) said: "We found ocean melting of the glacier was the lowest ever recorded, and less than half of that observed in 2010.

 

This enormous, and unexpected, variability contradicts the widespread view that a simple and steady ocean warming in the region is eroding the West Antarctic Ice Sheet.

 

These results demonstrate that the sea-level contribution of the ice sheet is influenced by climatic variability over a wide range of time scales."

 

Co-author, Professor Adrian Jenkins, also from BAS, added: "It is not so much the ocean variability, which is modest by comparison with many parts of the ocean, but the extreme sensitivity of the ice shelf to such modest changes in ocean properties that took us by surprise.

 

That sensitivity is a result of a submarine ridge beneath the ice shelf that was only discovered in 2009 when an Autonomous Underwater Vehicle mapped the seabed beneath the ice.

 

These new insights suggest that the recent history of ice shelf melting and thinning has been much more variable than hitherto suspected and susceptible to climate variability driven from the tropics."