기후변화에 대한 대부분의 우려는 대기로 방출되어 온 온실가스의 양에 집중되어 있었다. 그러나 Rutgers 연구팀이 Science지에 게재한 연구에 따르면, 해양순환도 지구의 기후를 조절하는데 대기와 동등하게 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다.
본 연구에서 과학자들은 지구의 주요한 냉각과 270만 년 전 북반구 대륙의 얼음 축적은, 해양순환(ocean circulation)의 변화와 일치한 것이라고 밝혔다. 해양순환은 대서양에서 열과 이산화탄소를 흡수하여 심해를 통해 북쪽과 남쪽으로 이동하여 태평양에서 다시 방출한다.
이 해양 컨베이어 시스템(ocean conveyor system)은 북반구에서의 빙하의 부피를 확대시켜 해수면의 높이를 상당히 낮추었다. 남극 빙하는 열교환을 해양 표면의 열교환을 중단시켜 심해로 열을 이동시키는 역할을 하였다. 연구팀은 대기의 이산화탄소가 아니라, 이런 현상이 지구 기후의 변화에 영향을 미쳤다고 믿고 있다.
이것은 북반구에서의 빙상(ice sheet)의 확대를 촉발한 것은 대기 중 이산화탄소의 농도의 큰 변화 때문이 아니라, 심해 순환에 의한 것이라는 이론을 제시하게 된 것이라고 Department of Marine and Coastal Sciences의 Stella Woodard는 밝혔다. 250~330만 년 전의 해양 침전물 코어샘플을 이용한 본 연구결과는, 오늘날 기후변화의 메커니즘에 대한 더 깊은 이해를 가능하게 할 것이다.
본 연구에서는 해저 분지에서의 열 분포의 변화는 미래 기후변화의 이해를 위해 중요함을 보여주고 있다. 그러나 과학자들은 대기 중 이산화탄소가 해양으로 흡수되면 기후에 어떤 영향을 미칠지에 대해서는 아직 정확히 예측하지 못한다. 게다가 과거 200년간 더 많은 이산화탄소가 과거 지질학적 역사의 어떤 기간보다도 많이 방출되었으므로, 이산화탄소, 온도 변화, 및 강수량과 해양 순환의 상호관계에 상당한 변화를 일으키게 될 수 있음을 과학자들은 우려하고 있다.
해양순환의 다른 패턴이 3백만 년 전 이전의 온도 상승의 원인이라고 과학자들은 믿고 있다. 이 당시의 대기 중 이산화탄소의 농도는 아직 논란의 여지는 있지만, 온도는 화씨(Fahrenheit)로 4도 정도 더 높았다. 해양 컨베이어의 형성은 지구 냉각에 도움을 주어 현재의 기후를 만들었다.
본 연구에서는 다른 과학자들이 가정한 것(지체구조 활동도 혹은 이산화탄소 농도의 하락)처럼 심해에서의 열 저장의 변화도 기후변화에 중요한 역할을 할 수 있으며, 과거 3천만년의 주요한 기후변화 요인 중 하나일 수 있다고 밝혔다.
그림> 심해 분지를 통해 물과 열을 이동하는 해양 컨베이어
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Climate change caused by ocean, not just atmosphere, study finds
Most of the concerns about climate change have focused on the amount of greenhouse gases that have been released into the atmosphere.
But in a new study published in Science, a group of Rutgers researchers have found that circulation of the ocean plays an equally important role in regulating the earth's climate.
In their study, the researchers say the major cooling of Earth and continental ice build-up in the Northern Hemisphere 2.7 million years ago coincided with a shift in the circulation of the ocean – which pulls in heat and carbon dioxide in the Atlantic and moves them through the deep ocean from north to south until it's released in the Pacific.
The ocean conveyor system, Rutgers scientists believe, changed at the same time as a major expansion in the volume of the glaciers in the northern hemisphere as well as a substantial fall in sea levels. It was the Antarctic ice, they argue, that cut off heat exchange at the ocean's surface and forced it into deep water. They believe this caused global climate change at that time, not carbon dioxide in the atmosphere.
"We argue that it was the establishment of the modern deep ocean circulation – the ocean conveyor – about 2.7 million years ago, and not a major change in carbon dioxide concentration in the atmosphere that triggered an expansion of the ice sheets in the northern hemisphere," says Stella Woodard, lead author and a post-doctoral researcher in the Department of Marine and Coastal Sciences. Their findings, based on ocean sediment core samples between 2.5 million to 3.3 million years old, provide scientists with a deeper understanding of the mechanisms of climate change today.
The study shows that changes in heat distribution between the ocean basins is important for understanding future climate change. However, scientists can't predict precisely what effect the carbon dioxide currently being pulled into the ocean from the atmosphere will have on climate. Still, they argue that since more carbon dioxide has been released in the past 200 years than any recent period in geological history, interactions between carbon dioxide, temperature changes and precipitation, and ocean circulation will result in profound changes.
Scientists believe that the different pattern of deep ocean circulation was responsible for the elevated temperatures 3 million years ago when the carbon dioxide level in the atmosphere was arguably what it is now and the temperature was 4 degree Fahrenheit higher. They say the formation of the ocean conveyor cooled the earth and created the climate we live in now.
"Our study suggests that changes in the storage of heat in the deep ocean could be as important to climate change as other hypotheses – tectonic activity or a drop in the carbon dioxide level – and likely led to one of the major climate transitions of the past 30 million years," says Yair Rosenthal, co-author and professor of marine and coastal sciences at Rutgers
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