북극 얼음 녹으면 구름 줄고 기온 더 오른다

극지연구소

북극해를 항해하는 쇄빙선. 북극은 지구 평균보다 약 4배 빠르게 온난화가 진행되면서 해빙 감소가 대기 미세입자 생성에 미치는 영향이 새로운 기후 변수로 떠올랐다. 게티이미지뱅크 제공

북극 해빙이 녹아 물웅덩이로 바뀌면 구름을 만드는 미세입자가 크게 줄어 햇빛 반사가 줄고 기온이 더 오르는 악순환을 부를 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

극지연구소는 박지연 책임연구원 연구팀이 스페인 국립과학위원회와 공동으로 북극 온난화로 해빙이 녹으면서 대기 중 미세입자 생성 양상이 바뀌는 과정을 규명했다고 11일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '인바이런멘털 사이언스 앤드 테크놀로지'에 지난달 10일(현지시간) 표지 논문으로 게재됐다.

바다에서 파도가 치거나 거품이 터지면 미세한 소금 입자인 '해염 에어로졸'이 대기 중으로 튀어 오른다. 해염 에어로졸은 구름을 만드는 데 필요하다. 구름은 햇빛을 반사하거나 지표의 열을 가두기 때문에 해염 에어로졸이 얼마나 발생하느냐에 따라 북극 기온이 달라질 수 있다. 쇄빙연구선 아라온호의 실측 자료에 따르면 북극 대기 중 100~300나노미터(nm, 10억분의 1미터) 크기 입자의 최대 42%가 바다에서 날아온 것으로 확인될 만큼 비중이 크다.

연구팀은 어디에서 에어로졸이 가장 많이 만들어지는지 알아보기 위해 실험을 진행했다. 2017년 아라온호가 북극해에서 채취한 해빙, 해빙이 녹아 생긴 민물 웅덩이인 '멜트폰드', 얼음이 없는 바닷물 세 가지로 에어로졸이 만들어지는 과정을 재현하는 실험을 진행했다. 

결과는 에어로졸의 출처에 따라 뚜렷하게 갈렸다. 해빙에서 생성된 에어로졸 농도는 바닷물보다 약 3.7배 높았다. 해빙 속 미세조류가 내뿜는 유기물이 입자 생성을 촉진한 덕분이다. 멜트폰드에서는 바닷물보다도 에어로졸이 적게 만들어졌다. 얼음이 녹으면서 염분이 빠져 입자를 만드는 힘이 약해졌기 때문이다. 

해염 에어로졸 생성 실험 장비. 연구팀은 이 장비로 해빙, 멜트폰드, 바닷물에서 각각 미세입자가 만들어지는 과정을 재현했다. 극지연 제공

북극 온난화가 진행되면 해빙은 줄고 멜트폰드는 늘어난다. 구름을 만드는 데 필요한 미세입자가 줄어들어 구름이 줄면 햇빛을 반사하는 양이 줄어 북극 기온이 더 오르는 악순환으로 이어질 수 있다. 

이번 연구는 얼음 상태에 따라 구름 생성의 원리를 밝혀 기후 예측 모델의 정확도를 높일 근거를 마련했다. 신형철 극지연구소 소장은 "이번 연구로 확인한 북극 맞춤형 해염 에어로졸 지수는 북극의 온난화 속도를 정밀하게 분석하고 예측하는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대한다"고 말했다.

<참고> 
doi.org/10.1021/acs.est.5c13886

[임정우 기자 jjwl@donga.com]