지구 표면에 도달하는 햇빛의 양을 줄이는 지구공학적인 접근은 기후변화를 해결하지 못할 수도 있다. 독일 연구진은 지구의 물 순환이 햇빛으로 인한 온난화와 대기 중 강한 온실효과로 인한 온난화에 어떻게 다르게 반응하는가를 간단한 에너지 수지 분석을 통해 설명하였다.
또한 연구진은 이러한 차이가 기온 상승을 줄이기 위한 햇빛의 반사가 지구의 강수 패턴에 원치 않는 영향을 초래하였음을 의미함을 확인하였다. 본 연구 결과는 과학저널 Earth System Dynamics를 통해 발표되었다.
지구 온난화는 온도가 증가함에 따라 보다 많은 물이 공기 중으로 증발하게 하여 지구의 물 순환 패턴을 변화시킨다. 증발량의 증가는 특정 지역의 기후를 건조시킴과 동시에 또 다른 지역의 대기 중 수분량을 과도하게 존재하도록 한다.
온난화에 따라 수증기의 증발량이 증가할수록 온도의 증가가 물 순환에 미치는 영향은 보다 강해진다. 그러나 본 연구 결과는 물 순환이 다른 유형의 온난화와는 다른 형태로 반응함을 보여주었다.
독일 막스 플랑크 연구소(Max Planck Institute for Biogeochemistry)의 Axel Kleidon과 Maik Renner는 온실효과와 햇빛의 유입으로 인한 지구 표면온도의 상승에 물 순환이 얼만큼 민감한가를 확인하기 위해 간단한 에너지 수지 모델을 사용하였다.
그들은 이 두 경우에 대한 물 순환의 반응을 예측하였으며, 그 결과 온실효과에 대해서는 섭씨 1도 상승할 때마다 물 증발량이 2퍼센트 증가하며 햇빛 유입으로 인해서는 온도가 섭씨 1도 상승할 때마다 물 증발량이 3퍼센트 증가하였음이 확인되었다.
연구진은 지구 표면 온도에 대해 물 순환이 나타내는 이러한 다른 반응은 쉽게 설명이 가능하다고 스토브 위의 냄비를 예로 들어 설명하였다. 냄비 안의 온도는 뚜껑을 닫거나 온도를 높임에 따라 증가하지만 이 두 경우는 냄비 안에서 얼마나 많은 에너지가 흐르는가에서 차이가 난다.
온실효과는 두꺼운 뚜껑을 지구 표면에 덮는 것으로, 햇빛이 더해지지 않는다면 (냄비에 열을 가하지 않는다면) 추가적인 증발은 온도의 상승만으로 발생할 것이다.
햇빛의 유입량 증가로 인한 온도의 상승은 지구 표면의 에너지 흐름을 향상시킨다. 그 결과로 증발량이 증가하고 물 순환에 보다 강한 영향을 미치게 된다.
새로운 지구 시스템 역학 연구를 통해 연구진은 이러한 발견들이 지구공학에 엄청난 결과를 초래할 수 있음을 확인하였다. 많은 지구공학적인 접근들은 지구 표면에 도달하는 햇빛의 양을 줄임으로써 지구 온난화를 감축시키는 목적을 가지고 있다.
그러나 본 연구에서 이러한 지구공학 시나리오를 적용하였을 때, 연구진은 물 순환의 변화가 동일하게 발생하여 대기 중 수증기의 양은 원상태로 회복되지 않음을 확인하였다.
따라서 지구공학적인 방법으로 햇빛을 반사하는 것은 기후를 본래의 상태로 회복하는 데에는 효과가 없을 것이다.
연구진은 이것이 냄비의 뚜껑을 닫고 동시에 가하던 열을 끄는 것과 같은 것이라고 설명하였다.
실제 부엌에서라면 가스요금을 아끼기 위해 이러한 방법을 사용할 수 있지만, 지구 시스템 상에서는 이것이 물 순환 속도를 저하시켜 광범위한 결과를 가져올 수 있다.
본 연구는 지구 표면의 온난화와 냉각 프로세스와 이것이 지구표면의 온난화에 의해 어떻게 변화하는가를 살펴보면서 시작되었다.
지구 표면에서 발생하는 물의 증발은 중요한 역할을 하지만 연구진은 증발된 수증기가 대기 중으로 어떻게 이동하는가에 대해서도 고려하였다.
연구진은 간단한 에너지 수지적 접근과 수증기의 순환 방식에 대한 물리적인 가정을 결합하였으며 태양열 유입이 지구 표면 온도에 미치는 영향과 대기 중 온실가스에 의한 영향을 분리하였다.
본 연구는 간단한 분석으로 기후 모델과 같은 수준의 결과를 낸 탁월한 연구라는 평가를 받았다.
[출처 : KISTI 미리안(http://mirian.kisti.re.kr) 『글로벌동향브리핑(GTB)』2013. 12. 09]
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