[Nature] 40만년 전의 해수면 상승과 그린란드 빙상의 붕괴

최근 발표된 새로운 연구에 의하면, 40만년 보다 더 이전의 온난했던 시대에 그린란드 빙상은 안정성 임계를 압박받으면서 남부 지역이 거의 녹고 이 때문에 지구 해수면이 4~6미터 상승했다고 한다.

최근 네이처(Nature) 저널에 발표된 연구는 방대한 그린란드 빙상이 당시 지구 공전궤도의 변화로 야기된 온난화에 어떻게 반응했는지를 최초로 알리고 있다.

논문의 공동저자인 안데스 칼슨(Anders Carlson) 오리건 주립대학교(Oregon State University) 부교수는 “40만 년 전 기후는 오늘날 관찰되는 기후와 크게 다르지 않으며 (이를 토대로) 적어도 금세기 말을 예측할 수 있다”고 말하면서 “안정성 임계를 압박한 힘은 (오늘날의 기후 현상과는) 다르지만, 중요한 사실은 그린란드가 임계를 허락하면서 남부 빙상은 거의 사라졌다는 점”이라고 전했다. “이 같은 현상을 통해 온도가 지속적으로 상승하면서 발생할 미래 현상을 더욱 이해하게 할 수 있다”고 덧붙였다.

‘해양 동위원소 단계11’(Marine Isotope Stage 11) 기간에 발생했던 그린란드 빙상의 손실 정도를 신뢰성 있게 보여주는 모델과 자료는 거의 없다. 이 시기는 간빙기 때 예외적으로 장기간 온난한 시대로 지구 해수면은 현재보다 6~13미터 상승했다. 그러나 과학자들은 얼마나 많은 해수면이 그린란드, 남극 빙상 해빙 또는 다른 원인에 의해 상승할 수 있었는지는 확신하지 못하고 있다.

이에 대한 답을 찾기 위해 연구자들은 에이리크드리프트(Eirik Drift)로 불리는 그린란드 근해에서 퇴적물 코어를 수집, 시험했다. 수년간 연구를 수행하면서 섬에서 흐른 빙하 퇴적물의 화학적 특성을 분석한 결과, 그린란드의 다른 지역도 동일한 화학적 특성을 가지고 있음이 발견됐다. 빙상이 존재하는 동안 퇴적물은 벗겨지고 물로 이동하며 에이리크드리프트에서 퇴적된다.

칼슨 교수는 “각 지역은 독특한 지문을 가지고 있다”면서 “이들은 또한 다른 지질 구조 역사를 가지고 있어 지역 사이의 변화를 통해 퇴적물의 나이와 출신을 예측할 수 있다”고 말했다. 또한 퇴적물은 중요한 얼음이 지역을 침식할 때에만 퇴적돼 지역 퇴적이 없다는 것은 얼음의 부재를 의미한다. 그는  “우리는 얼음이 얼마나 많은 존재했는가를 추정할 뿐만 아니라 동위원소 징후를 통해 얼음이 어느 곳에서 존재하거나 사라졌는지를 말할 수 있다”고 덧붙였다.

이 최초의 빙상 트레이서(ice sheet tracer)는 스트론튬과 납, 네이디뮴 동위원소를 이용해 지역의 화학적 특성을 파악했다.

연구자들이 얼음 손실 범위를 분석한 결과는 40만년 전 남부 그린란드의 해빙이 적어도 4미터에서 6미터까지 가능한 해수면 상승을 일으켰음을 제안한다. 그러나 다른 연구는 같은 기간 해수면 상승은 적어도 6미터 이상이라고 밝히며 13미터나 높았을지도 모른다고 한다.

칼슨 교수는 “빙상의 손실이 반드시 중앙으로 이어지지는 않았지만 그린란드 남부 가장 자리를 초월해 일어났던 것 같으며 이 지역은 적어도 백 만년 동안 얼음이 없었을 것”이라고 말했다.

연구자들은 ‘해양 동위원소 단계 11’ 이벤트를 12만5000년 전에 발생했던 다른 온난화 시기와 비교했으며 그 결과 해수면은 5~10미터 상승했다고 네이처 기사에서 밝혔다. 그들의 퇴적물 기록 분석은 얼음 손실이 그린란드 빙상만큼 많지 않아도 실제로 2.5미터 이상의 해수면 상승에는 충분히 기여함을 제시한다.

연구자들은 퇴적물 코어 분석을 통한 빙상 트레이서의 발견은 그린란드 빙상 역사를 이해하고 이들이 지구 기후와 해수면 상승에 미치는 영향을 이해하는데 중요한 걸음이라고 말했다. 이를 위해서는 넓은 지역의 코어링 데이터와 온도 재연이 필요하다. 칼슨 교수는 “이번 연구는 더욱 완벽한 빙상 역사를 파악하기 위한 최초의 걸음이지만 하나의 중요한 현상”이라고 말했다.

논문의 주저자인 알버토 리예스(Alberto Reyes)는 칼슨 교수의 박사 후 연구원과 위스콘신 대학교 매디슨 캠퍼스(University of Wisconsin-Madison)에서 활동하고 있다. 칼슨 교수는 오리건 주립대학교 지구, 해양 및 대기과학 대학에서 활동하고 있다. 이번 연구는 국립과학재단(National Science Foundation)의 지원을 받았다.

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 7월 3일]

A new study suggests that a warming period more than 400,000 years ago pushed the Greenland ice sheet past its stability threshold, resulting in a nearly complete deglaciation of southern Greenland and raising global sea levels some 4-6 meters.

The study is one of the first to zero in on how the vast Greenland ice sheet responded to warmer temperatures during that period, which were caused by changes in the Earth's orbit around the sun.

Results of the study, which was funded by the National Science Foundation, are being published this week in the journal Nature.

"The climate 400,000 years ago was not that much different than what we see today, or at least what is predicted for the end of the century," said Anders Carlson, an associate professor at Oregon State University and co-author on the study. "The forcing was different, but what is important is that the region crossed the threshold allowing the southern portion of the ice sheet to all but disappear.

"This may give us a better sense of what may happen in the future as temperatures continue rising," Carlson added.

Few reliable models and little proxy data exist to document the extent of the Greenland ice sheet loss during a period known as the Marine Isotope Stage 11. This was an exceptionally long warm period between ice ages that resulted in a global sea level rise of about 6-13 meters above present. However, scientists have been unsure of how much sea level rise could be attributed to Greenland, and how much may have resulted from the melting of Antarctic ice sheets or other causes.

To find the answer, the researchers examined sediment cores collected off the coast of Greenland from what is called the Eirik Drift. During several years of research, they sampled the chemistry of the glacial stream sediment on the island and discovered that different parts of Greenland have unique chemical features. During the presence of ice sheets, the sediments are scraped off and carried into the water where they are deposited in the Eirik Drift.

"Each terrain has a distinct fingerprint," Carlson noted. "They also have different tectonic histories and so changes between the terrains allow us to predict how old the sediments are, as well as where they came from. The sediments are only deposited when there is significant ice to erode the terrain. The absence of terrestrial deposits in the sediment suggests the absence of ice.

"Not only can we estimate how much ice there was," he added, "but the isotopic signature can tell us where ice was present, or from where it was missing." This first "ice sheet tracer" utilizes strontium, lead and neodymium isotopes to track the terrestrial chemistry.

The researchers' analysis of the scope of the ice loss suggests that deglaciation in southern Greenland 400,000 years ago would have accounted for at least four meters -- and possibly up to six meters -- of global sea level rise. Other studies have shown, however, that sea levels during that period were at least six meters above present, and may have been as much as 13 meters higher.

Carlson said the ice sheet loss likely went beyond the southern edges of Greenland, though not all the way to the center, which has not been ice-free for at least one million years.

In their Nature article, the researchers contrasted the events of Marine Isotope Stage 11 with another warming period that occurred about 125,000 years ago and resulted in a sea level rise of 5-10 meters. Their analysis of the sediment record suggests that not as much of the Greenland ice sheet was lost -- in fact, only enough to contribute to a sea level rise of less than 2.5 meters.

"However, other studies have shown that Antarctica may have been unstable at the time and melting there may have made up the difference," Carlson pointed out.

The researchers say the discovery of an ice sheet tracer that can be documented through sediment core analysis is a major step to understanding the history of ice sheets in Greenland -- and their impact on global climate and sea level changes. They acknowledge the need for more widespread coring data and temperature reconstructions.

"This is the first step toward more complete knowledge of the ice history," Carlson said, "but it is an important one."

Lead author on the Nature study is Alberto Reyes, who worked as a postdoctoral researcher for Carlson when both were at the University of Wisconsin-Madison. Carlson is now on the faculty in Oregon State's College of Earth, Ocean, and Atmospheric Sciences.

[원문출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2014/06/140625131947.htm]