미국의 과학자들은 처음으로 대기 중에서 이산화탄소 농도의 증가로 야기되는 온실 효과의 증가를 직접적으로 측정할 수 있는 방법을 개발하였다. 이들의 지상 기반 관측소는 오클라호마와 알래스카 두 곳에서 11년 동안에 걸쳐 수행되었다. 이들의 연구 결과 이산화탄소에서 나오는 적외선 방출이 인간이 만든 기후 변화에 대한 이론적 예측과 잘 맞는다는 것이 보여졌다.

태양으로부터 나오는 적외선, 가시광선 그리고 자외선의 대부분은 대기를 통해서 직선적으로 지구 표면에 도달하고 표면의 온도를 증가시킨다. 따뜻한 표면은 모든 방향으로 재방출되기 전에 이산화탄소에 의해서 흡수된 적외선 및 다른 대기 가스를 방출한다. 이런 방출의 대부분은 아래 방향을 향하고 있어 지구 표면이 대기가 없을 경우에 비해서 더 더워진다. 이런 온실 효과의 세기는 복사력(radiative forcing)으로 표현된다. 이것은 태양 에너지가 지구에 의해서 흡수되는 비율과 우주로 다시 방사되어 나가는 비율의 차이이다.

비록 온실 가스로서 이산화탄소의 역할이 실험을 통하여 잘 정립되어 있지만, 과학자들은 실제 대기에서 그것의 효과를 측정하는데는 어려움을 겪고 있다. 그 이유는 구름과 기후 관련 현상을 포함할 뿐만 아니라 다른 온실 효과 가스도 섞여 있기 때문이다. 이제 미국 로렌스 버클리 국립 연구소의 연구진은 지상에 설치된 대기 방출 복사 간섭계(AERI) 장비를 이용하여 얼마나 많은 적외선이 이산화탄소의 효과만으로 지구의 표면으로 돌아오는지를 측정할 수 있게 되었다. 이들 연구진은 대기를 통하여 움직이는 기후 시스템과 같은 측정에 영향을 미치는 다른 요인들을 제어하였다고 말하였다.

이들 연구진은 오클라호마에서 8300번의 측정과 알래스카 북쪽에서 2000년과 2010년 사이에 3300번의 측정을 수행하였다. 그 결과 이산화탄소에 의한 복사력은 10년당 0.2W/m^2의 비율로 두 곳에서 모두 증가함을 발견하였다. 이들 과학자들은 오늘날 인류가 만들어낸 이산화탄소 배출에 의한 전체 복사력은 산업 혁명이 시작된 이후 약 1.82W/m^2 라는 계산 결과를 얻었다.

이 결과는 이산화탄소 농도를 제공하는 측정 및 모델링 시스템인 탄소추적기를 이용하여 계산한 복사력과 일치한다. 이것은 이런 측정이 온실 효과가 화석 연료를 태우는 것과 같은 인간의 활동으로 방출된 이산화탄소의 증가 결과로 발생한다는 예측을 지지하는 결과인 것이다. 이 연구 결과는 또한 현재 기후 모델이 지구 기후에서 이산화탄소의 영향을 잘 기술하고 있다는 것을 증명하고 있다.

다양한 연구는 증가하는 대기의 이산화탄소 농도를 확인하였지만, 이들의 연구는 이런 농도와 지구 시스템에 추가되는 에너지 사이의 핵심적인 연결을 제공하여 주었다. 이들 연구진의 측정은 또한 봄에 식물이 대기로부터 다량의 이산화탄소를 흡수할 때 복사력의 변화가 크게 발생한다는 것도 보여주었다. 이것은 처음으로 식물의 영향을 직접적으로 측정한 것이다. 이들의 연구 결과는 네이처 저널에 발표되었다.

첨부그림: 알래스카 북부 및 오클라호마에 설치된 대기 방출 복사 간섭계에 의해 지난 11년 동안 측정된 데이터를 이용하여 온실 효과를 처음으로 직접적으로 확인하였다.

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 3월 2일]