과거의 기후 변화

지질학적 기록에 따르면 지구 기후는 과거에 이산화탄소를 포함하는 대기 기체와 관련된 자연적인 과정으로 계속 바뀌었습니다. 이 기후 변화 기록은 지구 과거사를 드러낼 뿐만 아니라 미래의 발전에 관한 교훈도 줍니다.

 

지구 기후는 항상 바뀌었고 앞으로도 그럴 것입니다. 암석 기록이 우리에게 그렇게 말하고 있습니다. 지난 몇 차례의 빙하기는 해수면 높이를 엄청나게 낮추었고, 바다와 육지 생명체 모두에게 심각한 영향을 미쳤습니다.

 

반대로 지구 해수면 높이가 현재보다 훨씬 높고, 겨울이 길고 어두웠음에도 극지에 광범위한 숲과 동물 군집이 생겼던 무빙 시기도 있었습니다. 기후 변화가 일어나는 기간은 상당히 다양해서 아주 갑작스러울 수도 있고 훨씬 더 점진적일 수 있습니다. 화석 기록은 생명체 전반이 대체로 이런 변화에 적응했음을 보여 줍니다. 그러나 불가피하게도 이런 변화는 특정 종에 심각한 영향을 미치기도 했습니다.

 

과거 기후 변화에 관한 기록 

과학자들은 다양한 기술을 이용해서 과거의 기후를 연구합니다. 가장 흔한 방법은 화석 종류와 암석 특징 같은 지침을 통해 기후 상태를 추론하는 것입니다. 강과 호수, 육상 퇴적물에 있는 꽃가루와 해저 퇴적층에 있는 유공충류라는 작은 생물체의 껍질은 그들이 퇴적될 당시의 전반적인 상황에 대한 힌트를 줍니다. 한편 고대의 빙하 흔적과 석화된 사막은 고대 빙하기가 오간 시기와 초대륙이 건조해진 때를 알려 줄 수 있습니다.

 

가장 최근인 제4기 빙하기가 시작된 이후 우리는 빙하 속에 갇혀서 보존된 강수량과 대기 기체 샘플을 유용하게 이용했습니다. 매년 여름에 녹았다 겨울에 다시 얼면서 층상 구조를 이룬 이 얼음 샘플의 중요성을 처음 알아낸 것은 1950년대 초의 덴마크 과학자 빌리 단스고르였고, 프랑스 빙하학자 클로드 로리우스와 스위스 기후학자 한스 외슈거가 더 발전시켰습니다. 

 

오늘날 그린란드의 층을 이룬 빙상을 뚫고 채취한 빙하 핵 샘플을 통해서 12만 년 전의 기후와 대기에 관한 정보를 얻었고, 남극에서 얻은 기록은 약 80만 년 전까지 거슬러 올라갑니다. 좀 더 세세하게 10년간 혹은 연간 날씨와 기후 변화 기록은 동굴 종유석과 산호, 나무의 나이테에 보존되기도 합니다.

 

이 모든 기록들은 과거의 기후 변화가 대기 중 온실가스의 수치 변화, 특히 이산화탄소와 관련되어 있음을 보여 줍니다. 대기 중 온실가스는 태양에서 나오는 광범위한 복사선을 투과시켜 육지와 바다에 도달하게 만들지만 그 표면에서 다시 우주로 반사되는 적외선을 가로막아 지구 표면을 따뜻하게 만듭니다.

 

이산화 탄소의 증가는 계속해서 지구 기후를 따뜻하게 하고, 만년설과 빙하를 녹이고, 바닷물을 따뜻하게 하고 팽창시키빈다. 이로써 해수면 높이가 상승하여 해안가 저지대가 물에 잠깁니다. 가끔 바닷물의 산소 수치가 낮아져서 산성도가 증가하고 해양 생명체가 심각하게 멸종하기도 합니다.

 

이런 온난기 동안 확대된 해수면 넓이로 인해 대기로 증발하는 물의 양이 많아지고, 전세계적으로 강수 패턴이 변해서 더 넓은 환경과 거기 사는 생명체에게 상당한 영향을 미치게 됩니다.

 

신생대의 변화

지난 5,500만 년간 즉, 에오세 초기 이후의 지구 기후 변화에 관한 우리의 지식은 거의 완벽합니다. 이야기는 지구의 평균 기온이 오늘날보다 6~7도 높고 극지방 온도 역시 현재보다 10~20도 더 높은 극빙이 없었던 특이한 고온 상태에서 시작됩니다.

 

지구 화학적 증거로 볼 때 팔레오세-에오세 최대 온도라는 이 시기는 대기와 바닷물에 탄소가 대량 방출된 때와 같은 시기입니다. 대기 중 이산화탄소 수치는 이미 높았지만, 이 방출로 전 세계 기온이 엄청나게 높아져서 기후가 원래대로 돌아가는 데 약 10만 년이 걸렸습니다

 

그 후 기온이 하락하여 약 3,400만 년 전인 에오세 후기쯤에는 남극의 빙하가 발달해서 처음으로 빙상과 합쳐졌습니다. 커다란 북극의 빙상이 자라기까지는 시간이 더 걸려서 겨우 260만 년 전에야 생겼고, 제4기 빙하기가 시작되어 지구 환경과 생명체에 강력한 영향을 미쳤습니다. 저위도에서의 강수량과 해수면 높이 변화는 우리 인간 종의 진화와 확산에 영향을 미쳤습니다.

 

변동하는 빙하기 기후

제4기 빙하기의 기후는 대체로 오늘날보다 훨씬 추웠지만, 가끔 약간 따뜻할 때도 있어서 차가운 빙하기와 따뜻한 간빙기를 오갔습니다. 불길하게도 얼음과 퇴적층 핵에 관한 연구는 마지막 빙하기 동안 기후가 불과 수십 년 사이에 따뜻한 상태에서 추운 상태로 변화해서 수 세기 동안 추운 상태를 유지하다가 점차 따뜻해졌음을 보여 줍니다.

 

빙상이 최대치에 도달했을 때는 엄청난 양의 물을 가둬서 해수면 높이가 현재보다 120m나 낮았습니다. 넓은 천해 지역이 육지가 되고 이동할 길이 열렸습니다. 아시아가 베링 해협을 통해 북아메리카와 연결되고, 영국 제도는 유럽 본토의 일부가 되고, 동남아시아 군도는 호주까지 길을 잇는 다리가 되었습니다. 한편 간빙기에는 기온이 오늘날 평균보다 5도 높았고 해수면 높이는 현재보다 9m 상승해서 섬의 곶이 고립되고 저지대 해안은 물에 잠겼습니다.

 

오늘날 우리는 홀로세라고 부르는 간빙기의 따뜻한 상태에 살고 있습니다. 이는 약 1만 1,500년 전에 발달한 놀랍도록 안정적인 기후입니다. 하지만 이 안정된 기후는 우리에게 기후에 대한 잘못된 안도감을 주었습니다. 그리고 이 안정된 시기가 이제 슬슬 끝나 가고 있다는 증거가 수두룩합니다. 기후 변화가 일어날 것인지는 더 이상 문제가 아닙니다. 언제 일어날지, 그것이 얼마나 끔찍할지가 문제입니다.