너무 춥고, 너무 더운 날씨 북극에서 답을 찾아라!

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어느 날 아침, 기사 하나로 인해 ‘어린이과학동아’ 편집부가 들썩였어요. 바로 최근 1년 사이에 북극 얼음 면적이 60%나 늘었다는 내용의 기사 때문이에요. 어제까지만 해도 지구온난화로 빙하가 녹고 있다는 뉴스들이 쏟아져 나왔는데 말이죠. 도대체 북극에 무슨 일이 일어난 걸까요? 또 우리는 어떤 일을 겪게 될까요? 지금부터 어과동 기자와 함께 파헤쳐 봅시다!

북극 얼음 증가에 어과동 기자들은?


미국항공우주국(NASA)에서 올해 촬영한 북극 얼음 면적 변화 영상을 공개했어요. 그런데 이상하게도 8월 얼음 면적이 지난해와 크게 차이가 났어요. 작년 8월 얼음 면적보다 올해 8월 얼음 면적이 60%나 더 넓었거든요. 이 기사를 보자마자 어과동 편집부 기자들은 다양한 반응을 보였다고 하는데….
 

현수랑 기자 : 어머! 진짜네? 미국 항공우주국이 공개한 북극 사진을 보면 1년 사이에 얼음 면적이 크게 늘어났어요. 작년 8월 북극 사진과 올해 8월 북극 사진을 비교하면 누가 봐도 알 수 있을 만큼 얼음 면적이 차이 나요. 특히, 캐나다와 알래스카, 러시아 세 나라에 둘러싸인 바다 근처 얼음이 눈에 띄게 많아졌네요. 가만 보자. 92만 평방 마일이면…, 약 240만㎢나 되는 면적이에요! 240만㎢면 남한 면적의 24배 정도나 되는 엄청난 크기라고요!

박응서 기자 : 엄청나게 많은 얼음이 생겼으니 북극곰들이 살 수 있는 땅도 훨씬 넓어졌겠군요. 그렇지 않아도 갈수록 북극 얼음이 녹는다고 해서 북극곰들의 터전이 사라지는 게 아닌가 걱정됐는데…. 북극곰에게 가장 중요한 먹이는 물개인데, 물개들의 서식처가 바로 얼음 위거든요. 얼음이 사라지면 자연스럽게 북극곰이 물개를 사냥하기도 어려워져요. 그런데 늘어난 북극 얼음 두께는 정확히 안 나왔죠? 북극곰들이 살 수 있는 정도의 두께는 됐으면 좋겠네요.

이정아 기자 : 북극곰들의 서식처가 넓어졌다면 좋은 소식인데…. 혹시 이번 가을과 겨울이 엄청 추울까 봐 너무 걱정돼요. 걱정만 하지 말고 데이터를 찾아 봐야겠어요. 미국 기상청 사이트에서 작년과 올해 알래스카 기온을 검색할 수 있거든요. 어? 의외로 9월 평균 기온은 올해가 더 높네요. 알래스카 앵커리지의 평균 기온이 작년 9월에는 약 8.8℃, 올해 9월에는 9.4℃로 0.6℃ 올랐어요. 북극 얼음 면적이 늘었다고 무조건 기온이 내려가는 건 아닌가 봐요~!
 

김은영 기자 : 그것 봐요. 그렇게 걱정하지 않아도 된다니까 글쎄. 우리나라 기온도 때에 따라 오르락내리락 하듯이 북극 얼음 면적도 그런 거 아닐까요? 게다가 늘어난 부분의 정확한 얼음 두께도 모르고 그냥 위성으로 찍은 사진만 보고 그렇게 겁먹을 필요 없어요. 날씨에 큰 영향을 미치는 건 얼음 면적보다 얼음 두께라고 들었어요. 아무튼 제 생각엔 이번 보도에 다들 그렇게 큰 신경 쓰지 않아도 될 듯합니다만….

이혜림 기자 : 선배~! 그래도 저는 계속 신경이 쓰여요. 나이를 먹을수록 추위도 많이 타는데 당장은 기온이 떨어지지 않는다고 해도 올 겨울이 되면 확 한파가 올지도 모르잖아요. 이번 보도를 보고 일부에서는 ‘지구온난화가 끝나고 빙하기에 접어들었다’라는 주장도 나오고 있대요. 후덜덜~. 아무래도 전 걱정이 떠나지를 않아요. 얼른 인터넷쇼핑으로 오리털 점퍼랑 방한용품 잔뜩 사놔야겠어요~!

아라온호, 북극 비밀 밝히다!

기자들의 이야기를 듣고 있던 어과동 섭섭박사 편집장님이 입을 열었어요.
“북극 얼음이라…. 그럼 걱정이 가장 많은 이혜림 기자! 인터넷쇼핑 그만 하고 자세히 좀 취재해 봐! 얼마 전에 아라온호가 북극으로 탐사를 갔다는데…, 에에에엣취~!”
“오리털 점퍼가 9만 9900원…. 네? 아라온호가 북극에요?”

아라온호, 북극 대륙붕에서 ‘진흙 화산’ 발견하다!

우리나라 쇄빙선 아라온호가 지난 8월 5일 인천에서 네 번째 항해를 떠났어요. 69일 동안 이어진 이번 탐사에서 아라온호 과학자들은 북극 보퍼트해 대륙붕에서 진흙이 용암처럼 솟아오른 ‘진흙 화산’을 최초로 발견했어요. 바다 밑에 있는 진흙 화산은 퇴적층에 미래 에너지원인 메탄가스와 가스 하이드레이트가 있다는 결정적인 증거예요. 가스가 진흙 위로 새어 나오면서 마치 화산 같은 모양을 하고 있거든요. 가스 하이드레이트는 겉으로 보기엔 드라이아이스와 비슷하지만 불을 붙이면 잘 타서 에너지원으로 쓸 수 있지요.

아라온호의 이번 발견은 우리나라뿐 아니라 캐나다, 미국 등 여러 국가들이 참여하는 북극 보퍼트해 대륙붕 시추에 귀중한 자료가 된답니다.
 

세계 최초 동시베리아해 빙상 흔적 발견

아라온호는 지구과학 분야의 저명한 학술지인 ‘네이처 지오사이언스’ 10월호의 표지에 등장했어요. 세계 최초로 동시베리아해에 있던 빙상의 흔적을 찾아낸 업적 때문이지요.

약 260만 년~1만 년 전까지 있었던 제4기 빙하기 시대에는 북극해 주변 대륙을 덮고 있는 빙상이 넓어져 북극해 둘레까지 모두 덮고 있었다는 가설이 유력해요. 그린란드, 북미, 러시아 서북부 해안에서 빙상✽이 빠져나간 흔적이 발견됐거든요. 하지만 유일하게 러시아 동북부인 동시베리아해에서만 증거를 찾지 못했어요.

그런데 작년 8월, 아라온호를 타고 북극 탐사에 나선 우리나라 과학자들이 그 증거를 발견했어요. 동시베리아해에서 해저지형을 조사한 결과 빙상이 해저면을 긁으면서 생긴 엄청난 크기의 침식✽지형을 찾아낸 거예요. 이 지형을 분석한 결과 그동안 북극해에서 발견된 두께 1000m 빙상보다 더 두꺼운 1200m 빙상의 흔적이라고 밝혀졌어요. 아라온호 탐사로 제4기 빙하기 시대의 북극해 환경이 완벽하게 증명되었답니다.

✽빙상 : 5000만 ㎢ 이상 크기의 넓은 대륙을 덮고 있는 빙하.
✽침식 : 빗물, 강물, 바닷물, 빙하, 바람 등이 이동하면서 토지를 깎거나, 화학적으로 암석을 녹이는 작용.
 

북극을 찾는 전 세계 과학자들

북극에 와 보니 우리나라 말고도 여러 나라 과학자들이 탐사를 하고 있었어요. 이 기자는 많은 과학자들이 왜 북극으로 오는지 궁금했지요. 그래서 얼음 위에서 흰 털 옷을 입고 웅크려 앉아 있는 과학자에게 물어보려고 다가갔어요.

“많은 과학자들이 왜 북극을 찾는지 아시나요? 북극만의 특별한 매력이라도 있는 건가요?"

히익~! 과학자가 아니라 아기 북극곰이네요. 다행히도 북극곰이 북극의 매력을 자세히 알려 준대요. 꺄~!

북극

지형
유라시아와 아메리카 대륙으로 둘러싸인 바다. 약 1400만㎢으로 전 세계 바다의 3.3%를 차지함.
탄생 과정 북극해 바닷물이 얼어서 된 거대한 얼음덩어리. 바다 위로 보이는 해빙은 전체의 10%에 불과함.
연평균 기온 -16 ~ 6℃ (관측 최저온도 -71.6℃)
동물 북극곰, 북극여우, 순록, 고래
식물 꽃피는 식물 180여 종, 지의류* 등
원주민 이누이트족이 살고 있음.

남극

지형 남위 90˚지점을 중심으로 한 거대한 대륙. 면적 1360㎢ 중 98%가 얼음으로 뒤덮임.
탄생 과정 오랜 세월 동안 쌓인 눈이 압력으로 단단하게 굳어 대륙이 두께 약 2㎞ 얼음으로 뒤덮임.
연평균 기온 -40 ~ 0℃ (관측 최저온도 -89.2℃)
동물 펭귄, 크릴, 물개, 고래 등
식물 꽃피는 식물 2종, 지의류, 이끼류 등
원주민 원주민이 살지 않는 유일한 대륙.

✽지의류 : 균류와 조류가 공생하는 식물군. 두 생물의 결합으로 추운 극지에서도 살아남을 수 있다.

북극의 특별한 매력 3가지

1. 북극은 지구 환경변화를 간직하고 있다!


과학자들이 북극 탐사에서 아주 중요하게 생각하는 작업이 있어요. 바로 바다 밑에서 퇴적물을 시추하는 일이지요. 퇴적물을 보면 북극의 과거 기후나 생태계와 같은 환경을 유추할 수 있어요. 또 이를 통해 지구 전체의 과거 환경을 유추하고 미래 기후를 예측할 수도 있답니다. 실제 이번 아라온호 탐사 때 시추한 퇴적물을 살펴보면 깊이에 따라 퇴적층의 색깔이나 모습이 달라요. 바다에 플랑크톤 같은 생물이 많이 살았을 때는 그렇지 않았을 때보다 퇴적물 색깔이 조금 더 연하지요.

2.북극은 청정지역이다!

북극은 사람 손이 거의 닿지 않은 지역이에요. 오직 먹이사슬에 의한 북극만의 생태계를 가지고 있지요. 또한 북극은 오염이 없는 청정지역이에요. 북극 만년설 빙하를 녹여서 그대로 마시는 물로 판매할 정도로 깨끗한 환경을 가지고 있답니다. 환경과 생태계가 변화하는 모습을 살피기에 딱 좋은 곳이겠죠?

3. 북극에는 미래자원이 숨어 있다!

북극해에는 에너지원으로 쓸 수 있는 자원이 매장돼 있어요. 미국지질연구소 보고서에 따르면 세계 원유 및 가스 매장량의 4분의 1이 북극에 매장돼 있다고 해요. 또한 극지방에 사는 생물들은 어는 것을 방지하는 물질을 분비해 추운 환경 속에서도 살아남아요. 이런 물질은 세포 속에 큰 얼음이 생겨서 세포가 죽는 일을 막아 줘요. 따라서 이 물질을 응용하면 세포를 얼려서 오랜 시간 보존할 때 세포가 죽는 것을 막을 수 있답니다.

북극이 지구 기후를 움직인다!

아기 북극곰의 친절한 설명을 넋 놓고 듣고 있던 이 기자는 북극에 취재하러 온 목적이 퍼뜩 떠올랐어요. 북극 얼음 면적이 늘어서 빙하기가 오는 게 아닌지 질문하려는 순간, 때마침 북극을 연구하고 있는 과학자가 불쑥 나타났답니다.
 

강성호 박사의 설명을 들은 이 기자는 빙하기를 걱정 하지 않았어요. 그 대신 다른 걱정이 생겼어요. 만약 북극 얼음이 계속해서 녹으면 지구는 어떻게 될까요? 지구 기후를 결정하는 요인은 매우 다양한데, 북극도 그 요인 중에 하나거든요. 북극은 해수, 해빙, 기압 등으로 지구 기후 변화에 영향을 미쳐요. 전 세계 곳곳에 열을 전하고, 해수면 높이를 바꾸며, 태양에너지 흡수율을 결정하고 하고, 겨울에 한파가 생기게도 한답니다.

지구의 깊은 바다에는 천천히 순환하면서 전 세계로 열을 전해 주는 심층해수가 있어요. 특히 북극 그린란드해는 심층해수가 가장 많이 생기는 곳이지요. 북극 바닷물은 얼 때 염분이 빠지기 때문에 남은 바닷물은 염분이 높아 밀도가 높아요. 이 바닷물은 깊은 바다로 가라앉아 남극으로 내려가 순환류와 섞여요. 그리고 다시 북쪽으로 올라가면서 점점 얕은 바다로 떠오르지요. 이런 순환이 계속되면서 극지방의 차가운 바닷물과 적도의 뜨거운 바닷물이 섞여 전 세계 바다에 열이 균형 있게 존재하게 된답니다.
 

"우리 몸에 바이러스가 침입하면 면역세포가 생기듯이 지구에도 평형을 유지하려는 힘이 있답니다. 작년 8월에는 북극 얼음 면적이 관측 이래 가장 작았어요. 따라서 올해에는 이를 회복하기 위해 많은 해빙이 생긴 거지요. 하지만 장기적으로 보면 북극 얼음 면적은 명백히 줄고 있답니다."
강성호(극지연구소 극지기후연구부책임연구원)

북극 기류 약해지면 우리나라에 한파 온다!

2012년 2월, 우리나라 전국 대부분 지역이 영하 10℃ 이하에 머무르는 강추위가 계속 됐어요. 이런 한파의 원인도 북극이에요. 북극 하늘에는 찬 공기의 소용돌이가 수십 일, 수십 년을 주기로 강약을 되풀이하는 북극진동이 있어요. 그런데 이런 북극진동이 약해지면서 북극 하늘 위를 회전하는 공기들의 흐름도 약해져 북극의 찬 공기가 우리나라까지 내려와 한파가 생긴답니다. 북극진동이 약해진 원인은 북극의 온난화 때문이라고 해요. 지금처럼 북극 온도가 계속 올라가면 겨울 한파가 점점 심해지겠죠?

극지의 기후 변화는 전 지구에도 아주 빠르게 영향을 미쳐요. 극지가 눈과 얼음으로 덮여 있기 때문이랍니다. 눈이나 얼음은 태양에너지의 70% 이상을 반사하고, 30%도 안 되는 에너지만 흡수해요. 따라서 지구온난화로 북극의 얼음이 계속해서 녹는다면 얼음이 반사하는 태양에너지가 줄어들고, 지구에 흡수되는 태양에너지의 양은 늘어나요. 그러면 지구 기온은 더욱 빨리 오르는 악순환이 일어나게 된답니다.
 

2100년, 우리나라는 아열대 기후?

지구온난화 때문에 북극 얼음이 줄고 있고 이렇게 되면 지구온난화가 더 빨라진다는 사실을 안 이 기자는 급히 전화를 걸었어요.

“편집장님! 북극 얼음 면적은 잠깐 늘어난 거래요! 장기적으로는 녹아서 없어지고 있대요. 어떡해요~! 오리털 점퍼가 아니라 수영복을 사야하는 거 아닌가요?”

“이 기자! 나도 알고 있었어. 방금 기후변화 원인 보고서가 발표됐는데 2100년에 우리나라는 아열대기후가 된대!”
 

100년 뒤 세계 기후 3.7℃, 해수면 63㎝ 상승

UN 산하 기구인 기후변화에 관한 정부간협의체(IPCC)는 2013년 9월 27일 스웨덴 스톡홀름에서 제5차 기후변화 원인 보고서를 발표했어요.

보고서에 따르면 현재와 같은 추세로 온실가스를 배출할 경우, 21세기 말(2081~2100년) 지구 평균기온은 3.7℃ 오르고, 해수면이 63㎝ 상승한다고 해요. 이럴 경우, 일본이나 방글라데시, 네덜란드 같은 지대가 낮은 나라의 육지 대부분이 잠기게 돼요.

우리나라 기온은 지구 평균기온 상승폭보다 더 커요. 현재와 같은 추세면 최대 5.3℃까지 오르는데, 우리나라 대부분 지역이 아열대기후로 바뀌게 되지요. 게다가 평균 기온이 올라 폭염일수가 현재 7.3일에서 30.2일로 4배 이상 늘어난답니다.
 

시나리오 별 미래 기후 전망

이번에 발표된 기후변화 원인 보고서는 지난 네 차례 발표된 것보다 정확도가 높아졌어요. 지난 보고서에서는 온실가스 배출량 시나리오를 기준으로 기후변화를 예측했다면, 이번에는 도시와 사막 면적의 변화나 해빙의 변화 등 인간의 토지이용에 따른 변화까지 포함해 분석했거든요. 지표가 대기와 열을 교환하는 과정도 기온 변화에 영향을 미치기 때문이에요.

또 지난 보고서들은 1990년대 온실가스 농도 측정 자료를 사용한 반면, 이번 보고서는 2005년까지의 온실가스 자료를 분석해 작성했어요. 기상청은 “이번 보고서가 기존 보고서에 비해 10배 이상 정확해졌다”고 설명했답니다.
 

북극은 먼 나라라고만 생각했는데 이번 취재를 하면서 북극의 중요성을 절실히 느꼈어요. 북극이 따뜻해지면 지구온난화가 더 심해지고, 해수면이 오를 뿐 아니라, 겨울도 엄청 추원진다니…. 오리털 점퍼나 수영복을 사는 것보다 더 중요한 건 지구온난화를 막아 북극을 지키는 일이었어요! 어과동 친구들도 에너지를 절약하고 온실가스를 줄이는 지구온난화 방지 운동에 모두 함께 하기로 약속~!

특집 한 걸음 더 북극에서 온 편지

한창 마감을 하고 있던 편집부에 편지 한 통이 도착했어요. 하얀 봉투에는 ‘북극에서’라고 적혀 있었지요. 누가 보낸 편지일까요? 이혜림 기자는 설레는 마음으로 봉투를 살며시 열었어요.

To. 어린이과학동아 독자들에게

어과동 친구들, 안녕하세요! 지금 아라온호를 타고 북극 탐사를 하고 있는 남승일 박사예요.
8월 5일 인천을 출발한 아라온호는 8월 20일 알래스카 항구도시 알래스카 놈에 도착했어요. 놈에서 미리 기다리고 있던 연구원 70여 명은 아라온호에 승선해 북극해를 이동하며 연구를 진행하고 있답니다.
올해 북극에는 한 눈에 알아볼 정도로 얼음이 많아졌어요. 그래서 그 이유를 생각해 봤는데, 우선 올해 북극점 주변 날씨가 엄청 추웠어요. 추운 날씨 때문에 북극 해빙이 녹지 않고 남아 있던 거죠. 그리고 태평양의 따뜻한 표층수는 바람을 타고 베링해와 척지해를 지나 북극해로 오는데, 올해 바람이 많이 불지 않아서 따뜻한 바닷물이 북극해로 거의 올라오지 않았답니다. 북극해 위에 둥둥 떠 있는 얼음들에게는 희소식이었겠죠?
북극과 남극은 사람 손이 거의 닿지 않는 곳이기 때문에 지구의 변화 모습을 정확히 관측할 수 있는 아주 중요한 곳이에요. 어과동 친구들이 커서 저와 함께 극지를 연구하는 날이 하루 빨리 오길 기다릴게요!

From. 북극에서 남승일 박사가

글 : 이혜림 기자
도움 : 강성호 책임연구원
도움 : 남승일 책임연구원
도움 : 기상청
사진 : 이혜림 기자, 극지연구소 외
기타 : 임성훈
어린이과학동아 2013년 20호

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