기후위기의 원인
본문1958년부터 하와이 마우나로아 산 꼭대기에서 공기 중 이산화 탄소를 재 왔다. 그 그래프는 해마다 위로 올라가면서, 1년마다 오르내리는 톱니 모양을 그린다. 왜 1년마다 오르내릴까? 그리고 사람이 화석 연료를 태워 내보낸 이산화 탄소는 모두 공기에 남을까? 지구의 기후는 원래도 변해 왔는데, 지금의 변화를 왜 '위기'라고 부를까?
2.1.1톱니의 정체
북반구에는 육지가 넓어 숲과 풀이 많다. 봄과 여름에 식물이 잎을 내고 광합성을 활발히 하면 공기 중 이산화 탄소를 빨아들여 농도가 내려간다. 가을과 겨울에는 광합성이 줄고 낙엽이 분해되며 이산화 탄소가 나와 농도가 올라간다. 그래서 해마다 5월 무렵 가장 높고 9~10월 무렵 가장 낮은 톱니가 생긴다. 지구가 숨을 쉬는 모습이라 할 수 있다.
사람이 내보낸 이산화 탄소 가운데 약 절반은 바다와 육상 생태계가 흡수하고, 나머지 약 45%가 대기에 남아 농도를 높인다. 대기 1 ppm은 탄소 약 2.1 Gt(이산화 탄소 약 7.8 Gt)에 해당한다.
그림 1에서 연도를 바꾸어 보자. 1960년 약 317 ppm이던 농도는 2023년 약 420 ppm이 되었다. 증가 속도도 1960년대 한 해 약 1 ppm에서 지금은 약 2.5 ppm으로 빨라졌다. 산업혁명 이전 280 ppm에서 50% 가까이 늘어난 것이다. 남극 얼음 속 공기 방울을 분석하면 지난 80만 년 동안 농도는 180~300 ppm 사이를 오갔다.1
2.1.2왜 '위기'인가
지구의 기후는 빙하기와 간빙기를 오가며 변해 왔다. 그러나 그런 변화는 수천~수만 년에 걸쳐 일어났다. 지금의 변화는 이산화 탄소 농도가 지난 80만 년의 범위를 훌쩍 넘었고, 그 속도가 자연적인 변화보다 수십~수백 배 빠르다. 늘어난 탄소가 화석 연료에서 왔다는 것은 탄소 동위 원소의 비율로도 확인된다. 생태계와 사회가 적응할 시간보다 변화가 빠르기 때문에 '위기'라 부른다.
2.1.3예제 풀이
사람이 한 해에 화석 연료와 시멘트로 이산화 탄소 약 37 Gt, 토지 이용 변화로 약 4 Gt을 내보낸다. 그 가운데 45%가 대기에 남는다면 대기 농도는 한 해에 몇 ppm 늘어나는가? 대기 1 ppm은 이산화 탄소 7.8 Gt이다.
모두 \(37 + 4 = 41\) Gt이고 대기에 남는 양은 \(41 \times 0.45 \approx 18.5\) Gt이다. 농도는 \(\dfrac{18.5}{7.8} \approx 2.4\) ppm 늘어난다. 실제 관측된 증가 약 2.4 ppm과 거의 같다.
즉 사람이 내보낸 양과 관측된 증가가 잘 맞아떨어지며, 나머지 절반은 바다와 생태계가 흡수하고 있다. 그런데 바다가 흡수한 이산화 탄소는 바닷물을 산성화하여 조개와 산호의 껍데기 형성을 어렵게 하고, 생태계의 흡수 능력도 온난화가 심해지면 줄어들 수 있다. 그래서 배출을 줄이지 않으면 대기에 남는 비율이 오히려 커질 수 있다.
아래 탐구 카드에서 이산화 탄소가 톱니 모양으로 느는 까닭, 온난화가 사람 때문인지 가려내는 방법, 지금의 변화를 위기라 부르는 까닭을 살펴보자.
- 이 측정을 시작한 과학자의 이름을 따 킬링 곡선이라 부른다. 마우나로아는 큰 도시와 숲에서 멀리 떨어진 높은 산이라 지구 대기의 평균 상태를 재기에 알맞다.
대기 이산화 탄소는 북반구 식물의 광합성과 분해로 1년마다 오르내리면서, 사람이 내보낸 양의 약 45%가 남아 해마다 늘어 산업혁명 전 280 ppm에서 약 420 ppm이 되었다. 이 변화는 지난 80만 년의 범위를 넘고 속도가 매우 빨라 위기라 부른다. 그래서 처음 질문의 톱니는 지구 식물의 계절적 숨쉬기이고, 사람이 내보낸 이산화 탄소는 절반 가까이 대기에 남는다.