기후 위기의 본질을 물리학으로 밝히다, 노벨상 수상자 마나베 슈쿠로 ‘기후의 과학’ 출간
지구 온난화의 수치 너머 문명의 방향을 묻다 — “기후 위기는 인간이 만든 열역학의 결과”
2021년 노벨 물리학상 수상자 마나베 슈쿠로가 자신의 평생 연구를 집약한 저서 '기후의 과학: 지구 온난화를 넘어설 기후 물리학의 정석'(사이언스북스)을 펴냈다.
공저자인 앤서니 브로콜리(럿거스대 대기과학 교수)와 함께 쓴 이 책은 인간이 만들어낸 온실기체 변화가 지구 시스템에 어떤 물리적 파장을 일으키는지를 과학적으로 해설한 대표적 저작으로 평가된다.
노벨상 위원회는 마나베에게 "지구의 기후와 인류가 기후에 미치는 영향에 관한 지식의 기초를 닦았다"고 수상 이유를 밝혔다.
그의 연구는 1960년대 초 대기 복사 평형과 대류를 결합한 1차원 복사-대류 모형에서 출발했다.
마나베는 대기 중 이산화탄소 농도가 증가할수록 지표 온도가 상승하고 성층권은 냉각된다는 사실을 수학적으로 증명했다.
이후 그는 해양의 역할을 포함한 대기-해양 결합모형(GCM)을 구축해 기후 변화를 예측할 수 있는 현대 시뮬레이션의 기반을 만들었다.
그의 초기 연구는 단순한 이론이 아니라, 오늘날 전 세계 기후 예측에 사용되는 '가상 지구 모델'의 시초가 되었다.
미국 해양대기청(NOAA) 산하 지구물리유체역학연구소(GFDL)에서 수행한 이 모형은 이후 IPCC(기후변화에 관한 정부간협의체) 보고서의 핵심 과학 근거가 되었으며, 노벨상 심사위원회는 이를 "복잡계 과학의 새로운 패러다임"으로 평가했다.
마나베는 산업혁명 이후 대기의 이산화탄소 농도가 40% 이상 증가했고, 지구 평균 온도가 약 1℃ 상승했다고 지적한다.
그는 이 단순한 수치 안에 문명 전체의 방향을 읽어낸다.
온난화가 지속되면 21세기 말까지 지구 평균 기온이 2~3℃ 더 오르고, 육지의 온난화는 해양보다 빠르게 진행될 것이라고 경고한다.
그가 제시한 수많은 시뮬레이션 결과는 하나의 질문으로 수렴한다.
"기후 위기는 자연의 분노가 아니라, 인간이 만든 열역학의 결과다."
이 책은 단순히 기후 예측 보고서가 아니다.
총 10장으로 구성된 본문은 기후 모형의 역사와 원리를 물리학적 시선으로 해부한다.
1장에서는 온실효과와 흑체복사의 개념을 정리하고,
3장에서는 복사-대류 모형을 통해 이산화탄소 증가 시 지표 온도 상승과 성층권 냉각의 관계를 실험한다.
4장은 초기 대기 대순환모형(GCM)이 어떻게 기후 예측의 중심 기술로 자리 잡았는지를 설명하며,
8장은 해양의 열 관성과 남극해의 심층 대류가 온난화를 늦추는 이유를 수치로 보여준다.
마나베는 북반구가 남반구보다 빠르게 온난화되는 이유를 "남극해의 열 저장 효과 때문"이라고 분석한다.
북극은 해빙과 적설의 반사율(알베도) 때문에 일사량의 상당 부분이 다시 반사되어 온난화가 가속화되는 반면,
남극해는 방대한 해류 순환이 열을 저장해 온도 상승을 완화한다는 것이다.
그는 책의 마지막에서 "기후 모형은 예언의 도구가 아니라 이해의 도구"라고 말한다.
해결책을 직접 제시하지는 않지만, 수백 개의 시뮬레이션 결과를 통해 인간이 기후 시스템에 미친 영향을 증거로 제시한다.
그의 문장은 감정이 아닌 수식으로 구성되어 있지만, 그 속에는 절박한 과학자의 메시지가 숨어 있다.
"지구 온난화를 막을 방법은 기술이 아니라, 이해에서 시작된다."
옮긴이 김희봉은 "저자는 온실기체 감축의 필요성을 단 한 문장으로 던진 뒤, 기후 과학의 벽돌을 하나하나 쌓아 독자를 결론으로 이끈다"며 "논쟁의 이면에 놓인 엄밀한 과학을 이 책에서 만날 수 있다"고 전했다.
'기후의 과학'은 단순한 환경서가 아니다.
기후 모델의 역사와 데이터, 물리학, 수학이 교차하는 과학서이자, 복잡계 속에서 인간 문명이 어떻게 자신을 위협하는지를 보여주는 경고문이다.
현재의 기후 위기를 직시하려는 독자에게 이 책은 단 하나의 물리학적 지침서로 남을 것이다.