기후변화가 생태계와 생활에 준 영향

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기후변화가 생태계와 생활에 준 영향

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1979년부터 인공위성은 북극 바다를 덮은 얼음의 넓이를 날마다 재고 있다. 겨울에 가장 넓고 여름에 가장 좁아지는 계절 변화는 해마다 되풀이되지만, 그 넓이가 해가 갈수록 줄고 있다. 그런데 모든 달에 같은 빠르기로 줄지는 않는다. 어느 달에 가장 빨리 줄며, 왜 그럴까? 그리고 줄어드는 얼음은 생태계와 사람의 생활을 어떻게 바꾸고 있을까?

월

그림 1. 북극 해빙 면적이 10년마다 줄어드는 비율(1979년 이후, 대략값). 여름이 끝나는 9월에 가장 빨리, 겨울이 끝나는 3월에 가장 느리게 준다.

먼저 알아야 할 것날씨와 기후의 차이(날씨와 기후), 얼음–알베도 되먹임(기후시스템의 되먹임), 생태계의 구성 요소(통합과학).

1.3.1계절마다 다른 감소

겨울의 북극은 해가 거의 뜨지 않아 기온이 −30 °C 아래로 내려가므로, 지구가 조금 따뜻해져도 바다는 대부분 다시 언다. 그래서 3월의 최대 면적은 비교적 천천히 준다. 반면 여름에는 해가 하루 종일 비추고, 얼음이 녹아 드러난 검은 바다가 햇빛을 흡수하여 더 많은 얼음을 녹인다. 이 얼음–알베도 되먹임이 여름에 특히 강하게 작동한다. 그 결과 9월의 최소 면적은 10년마다 약 13%씩 줄어, 1980년대의 절반 가까이로 작아졌다.

정리 1.3.1 해빙 감소와 되먹임

해빙은 햇빛의 대부분을 반사하고 바다는 대부분을 흡수한다. 그래서 여름 해빙이 줄면 바다가 더 데워지고, 가을에 얼음이 늦게 얼며, 겨울 얼음이 얇아져 다음 여름에 더 쉽게 녹는다. 해마다 다시 어는 얇은 일 년생 얼음의 비율이 늘고, 여러 해 녹지 않은 두꺼운 얼음은 줄고 있다.

그림 1에서 달을 바꾸어 보자. 3~4월은 10년마다 약 2.6%, 9월은 약 12.7% 준다. 즉 기후 변화는 평균만이 아니라 계절의 모습도 바꾼다. 북극은 지구 평균보다 3~4배 빠르게 따뜻해지고 있는데, 이 현상을 북극 증폭이라 한다.¹

1.3.2생태계와 생활의 변화

바다 얼음은 북극곰이 물범을 사냥하는 발판이자, 얼음 밑에 사는 조류와 그것을 먹는 작은 동물의 서식지이다. 얼음이 일찍 녹고 늦게 얼면 북극곰은 굶는 기간이 길어진다. 한편 사람에게는 여름에 북극 항로가 열려 아시아와 유럽 사이 뱃길이 짧아지는 변화도 생겼다. 우리나라에서는 북극의 기온이 오르며 제트 기류가 약해지고 굽이쳐, 겨울철 한파가 길게 머무는 일과 관련이 있다는 연구도 있다.

그림 2. 해빙 감소는 북극 생태계와 지구 기후, 사람의 생활을 함께 바꾼다.

1.3.3예제 풀이

예제 1.3.2

1980년 9월 북극 해빙 면적이 약 780만 km²였고, 10년마다 1980년 값의 12.7%씩 일정하게 줄었다고 하자. 2020년의 면적을 어림하여라. 같은 빠르기라면 대략 언제 여름 해빙이 거의 사라지는가? (100만 km² 이하를 '거의 없음'으로 본다)

10년마다 \(780 \times 0.127 \approx 99\)만 km²씩 줄므로, 40년 뒤 2020년에는 \(780 - 4 \times 99 \approx 384\)만 km²이다. 실제 2020년 값 약 400만 km²와 비슷하다.

100만 km²까지 줄려면 \(\dfrac{780 - 100}{99} \approx 6.9\), 곧 약 69년이 걸리므로 2050년 무렵이다. 실제 기후 모형들도 온실가스 배출이 많은 시나리오에서 2050년 이전에 9월 해빙이 거의 사라지는 해가 나타날 수 있다고 예측한다. 그래서 북극의 여름 바다 얼음은 기후 변화를 가장 분명하게 보여 주는 지표 가운데 하나이다.

아래 탐구 카드에서 북극 바다 얼음이 가장 빨리 주는 계절을 자료로 확인하고, 기후 변화가 이미 바꾼 생태계와 생활을 살펴보자.

바다에 떠 있는 해빙은 녹아도 해수면을 거의 올리지 않는다. 해수면 상승은 육지의 빙하와 빙상이 녹고 바닷물이 데워져 늘어나는 것으로 생긴다.

마무리

북극 해빙은 겨울에는 대부분 다시 얼어 천천히 줄지만, 여름에는 얼음–알베도 되먹임이 강하게 작동하여 9월 면적이 10년마다 약 13%씩 빠르게 줄고 있다. 해빙 감소는 북극 생태계, 지구 기후, 사람의 생활을 함께 바꾼다. 그래서 처음 질문의 답은 여름의 끝 9월이다. 해빙이 가장 적은 그때 감소가 가장 빠르다.

탐구 1

북극 바다 얼음은 어느 계절에 가장 빨리 줄고 있을까?

실제 자료 · 위성 관측 해빙 면적 · 추세와 변동

달 = 9월

강조할 해 = 2024

10년마다 변화: —
1981–2010 평균 대비: —
강조한 해의 면적: —
1979–88 → 2015–24: —

자료는 미국 국립 설빙 자료 센터(NSIDC) Sea Ice Index 4판(G02135, Fetterer 외)의 북반구 월평균 해빙 면적이다. 위성의 마이크로파 관측에서 바다 얼음이 15 % 이상 덮인 격자를 모두 더한 넓이(extent)이며, 1987년 12월–1988년 1월은 위성 자료가 없고 2026년은 9월까지이다. 직선 추세는 최소 제곱법으로 맞췄다.

질문북극 바다는 겨울에 얼고 여름에 녹는다. 위성이 1979년부터 날마다 북극을 찍어 왔으니, 얼음이 줄었는지는 자료로 확인할 수 있다. 1년 내내 똑같이 줄었을까, 아니면 특히 많이 줄어드는 계절이 있을까?
복원바다 얼음(해빙)은 바닷물이 언 것이라서, 녹아도 해수면을 거의 올리지 않는다. 하지만 얼음은 햇빛의 대부분을 반사하고, 얼음이 사라진 어두운 바다는 햇빛의 대부분을 흡수한다.
설명자료에는 해마다 날씨에 따라 오르내리는 변동과, 수십 년에 걸쳐 한 방향으로 움직이는 추세가 섞여 있다. 직선을 맞추면 추세의 기울기를 얻는다. 9월의 얼음은 10년마다 1981–2010년 평균의 10 % 넘게 줄었고, 3월은 그보다 훨씬 천천히 줄었다. 여름의 얼음이 녹은 자리에 드러난 바다가 햇빛을 흡수해 더 데워지는 얼음–알베도 되먹임이 여름에 특히 강하게 작용하기 때문이다. 반면 겨울에는 해가 거의 뜨지 않고 기온이 매우 낮아 바다가 여전히 다시 언다.
연결바다 얼음이 줄면 생태계와 생활이 함께 바뀐다. 북극곰은 바다 얼음 위에서 물범을 사냥하므로, 얼음이 없는 기간이 길어지면 굶는 기간도 길어진다. 얼음 가장자리에서 자라는 조류와 그것을 먹는 동물성 플랑크톤, 물고기, 바닷새의 먹이 그물도 흔들린다. 반대로 여름 뱃길이 열려 북극 항로를 이용하는 배와 자원 개발이 늘고, 얼음 위에서 사냥하고 이동하던 원주민의 생활 방식은 위협받는다.
적용달을 1월부터 12월까지 옮기며 10년마다 감소율(%)이 가장 큰 달을 찾아보자. 강조할 해를 2012년으로 옮기면 9월 면적이 추세선보다 얼마나 아래에 있을까? 그다음 해인 2013년은 어떨까? 아래 그래프에서 옛날 해(연한 선)와 최근 해(진한 선)는 1년 가운데 어느 때 가장 많이 벌어질까?
판단2012년처럼 크게 줄어든 해 다음에 얼음이 다시 늘었다고 해서 회복이라고 말할 수 없다. 한 해의 값은 바람과 날씨에 크게 흔들리므로 추세는 수십 년 자료로 판단해야 한다. 또 면적만으로는 얼음의 두께를 알 수 없다. 여러 해를 견딘 두꺼운 얼음은 면적보다 더 빠르게 줄어, 지금은 대부분이 한 해만 버티는 얇은 얼음이다. 남극의 바다 얼음은 2015년 무렵까지는 오히려 조금 늘다가 그 뒤 크게 줄어, 북극과 다르게 움직여 왔다.

확인조건이 달라지면

어느 해 9월 북극 바다 얼음 면적이 전년보다 0.8백만 km² 늘었다. 이 사실로 내릴 수 있는 판단으로 가장 알맞은 것은?

읽기 2

기후변화는 생태계와 우리 생활을 이미 어떻게 바꾸었을까?

읽기 · 영향 사례 · 조사와 발표 방법 · 우리 지역 생태지도

기후변화라고 하면 먼 미래의 일이나 북극곰 이야기를 떠올리기 쉽다. 그러나 생물이 사는 곳, 우리가 먹는 생선과 과일, 여름을 견디는 방법은 이미 바뀌고 있다. 어떤 변화가 관측되었고, 그 변화가 기후 때문이라는 것은 어떻게 판단할까?

1생물이 사는 곳과 때가 옮겨 간다

기온이 오르면 생물은 살기 알맞은 곳을 따라 고위도와 높은 산으로 옮겨 간다. 1999년 파미잔(C. Parmesan) 연구진은 유럽에서 이동하지 않는 나비 35종의 분포를 조사해, 63 %의 분포가 20세기 동안 35~240 km 북쪽으로 옮겨 갔고 남쪽으로 옮겨 간 종은 3 %뿐임을 보고했다. 꽃이 피고 새가 알을 낳고 곤충이 깨어나는 생물 계절도 앞당겨지고 있다. 문제는 먹고 먹히는 생물들이 같은 속도로 바뀌지 않는다는 점이다. 새끼에게 먹일 애벌레가 가장 많은 때와 새가 알을 깨는 때가 어긋나면 번식이 실패할 수 있다.

더 이상 옮겨 갈 곳이 없는 생물은 사라진다. 오스트레일리아 북쪽의 작은 산호섬 브램블케이에만 살던 설치류 브램블케이 멜로미스는 해수면 상승과 폭풍 해일로 섬이 자주 잠기면서 서식지를 잃었고, 2019년 오스트레일리아 정부가 멸종을 공식 인정했다. 기후변화가 주된 원인으로 꼽힌 첫 포유류 멸종 사례로 알려져 있다. 바다에서는 수온이 높은 상태가 몇 주 이어지면 산호가 몸속의 공생 조류를 내보내 하얗게 변하는 백화가 일어난다. 오스트레일리아 대보초는 2016년과 2017년에 잇달아 대규모 백화를 겪었고, 그 뒤에도 여러 차례 되풀이되었다.

2우리 바다와 들에서

국립수산과학원은 1968년부터 2023년까지 우리 바다의 표층 수온이 약 1.4 °C 올라, 같은 기간 전 지구 평균(약 0.7 °C)의 두 배 정도라고 발표했다. 바다가 따뜻해지면서 아열대 바다에 살던 생물이 우리 연안에서 자주 보이고, 찬물을 좋아하는 생물은 줄었다. 동해의 명태는 1980년대에 많이 잡혔지만 2000년대 들어 거의 잡히지 않게 되었다. 다만 명태는 어린 명태(노가리)를 많이 잡은 남획도 큰 원인이어서, 수온 변화만으로 설명할 수 없다.

농작물의 재배 지역도 바뀌고 있다. 사과를 많이 기르던 곳이 경상북도 남부에서 북쪽과 강원도 산간으로 넓어지고, 제주도에서만 기르던 만감류(한라봉 등)를 남해안과 내륙에서도 기르게 되었다. 농업은 품종과 기술, 시장의 영향도 받으므로 재배지의 이동이 모두 기온 때문인 것은 아니지만, 기온 상승이 재배에 알맞은 지역을 옮겨 놓은 것은 분명하다.

3생활 환경과 건강

2018년 8월 1일 강원도 홍천의 기온은 41.0 °C, 서울은 39.6 °C로 각각 우리나라와 서울의 관측 사상 최고 기온을 기록했다. 그해 여름 온열 질환자는 감시를 시작한 뒤 가장 많았다. 2022년 8월 8일에는 서울 동작구 신대방동에 한 시간에 141.5 mm의 비가 내려 반지하 주택이 잠기는 피해가 났다. 해외에서는 2003년 여름 유럽 폭염으로 7만 명이 넘는 사람이 평소보다 더 사망한 것으로 추정된다. 폭염과 폭우는 노인, 야외 노동자, 반지하처럼 취약한 집에 사는 사람에게 더 큰 피해를 준다.

관측된 변화	기후와 이어지는 근거	함께 따져야 할 다른 원인
나비·새의 분포 북상	여러 종이 한쪽(북쪽·높은 곳)으로 함께 옮겨 감, 기온 상승과 시기 일치	서식지 파괴, 토지 이용 변화
산호 백화	높은 수온이 이어진 해에 넓은 지역에서 동시에 발생	오염, 퇴적물, 남획
명태 감소	동해의 수온 상승, 찬물 어종의 전반적 감소	어린 물고기 남획
사과 재배지 이동	재배 적지가 기온 분포를 따라 이동	품종 개량, 시장 가격, 농가 선택
폭염 피해 증가	극한 고온의 빈도와 세기 증가	고령화, 도시 열섬, 주거 환경

4사례를 조사하고 발표하는 방법

먼저 질문을 좁힌다. "기후변화의 영향"보다 "우리 시의 벚꽃과 개구리 산란 시기는 30년 동안 어떻게 바뀌었을까?"처럼 장소, 생물, 기간을 정한다.

다음으로 믿을 만한 자료를 찾는다. 기상청 기후정보포털과 기상자료개방포털(기온·강수), 국립생태원과 국립생물자원관의 조사 자료, 국립수산과학원의 해양 자료, 정부 보고서와 학술 논문을 먼저 본다. 뉴스는 원 자료가 무엇인지 확인한 뒤 쓴다.

원인도 함께 따진다. 위 표처럼 기후 말고 다른 원인이 있는지 적고, 기후가 원인이라는 근거(시기와 장소의 일치, 여러 생물에서 같은 방향의 변화, 원리)를 제시한다.

마지막으로 출처를 밝히고 숫자를 그대로 옮긴다. 자료를 만든 기관, 기간, 단위를 적고, 그래프의 축을 바꿔 변화를 부풀리지 않는다.

5탐구 활동: 우리 지역 생태지도 만들기

학교나 동네 둘레 몇 곳을 정해, 계절마다 같은 장소에서 생물을 관찰하고 날짜, 위치, 사진을 기록한다. 시민 과학 플랫폼에 관찰을 올리면 다른 사람의 기록과 함께 지도로 볼 수 있다. 관찰 지점에 기온과 그늘, 물가, 포장 여부 같은 환경 정보를 함께 적고, 지역의 옛 생태 조사 자료나 어른들의 기억과 비교해 무엇이 늘고 줄었는지 찾아본다. 완성한 지도로 "이 변화 가운데 기후 때문인 것은 무엇이고, 도시 개발 때문인 것은 무엇일까?"를 토의해 보자.

판단한 번의 폭염이나 한 종의 감소만 보고 "기후변화 때문"이라고 단정할 수 없고, 거꾸로 "원래 그런 해도 있다"고 넘길 수도 없다. 기후의 영향은 여러 해, 여러 장소, 여러 생물에서 같은 방향의 변화가 쌓일 때 드러난다. 요즘은 기상 이변 원인 규명(귀속) 연구로 "기후변화가 이 폭염의 가능성을 몇 배로 높였는가"를 계산하기도 한다. 남획, 서식지 파괴, 도시화처럼 함께 작용하는 원인을 빼먹으면 대책도 빗나간다.

확인조건이 달라지면

어느 하천에서 10년 사이 찬물에 사는 물고기 A가 크게 줄었다. 같은 기간 이 하천 상류에 큰 댐이 생겼고, 지역의 여름 수온도 올랐다. 원인을 밝히려면 가장 먼저 무엇을 확인해야 할까?