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기후

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목차

1. 개요

기후는 지구 대기 현상이 시간적, 공간적으로 일반화된 상태를 의미하며, 30년의 평균값을 기준으로 정의된다. 기후는 대기권, 수권, 설빙권, 생물권, 지권 등 다양한 요소들의 상호작용으로 형성되는 복잡한 시스템이며, 위도, 풍계, 해류, 지형 등 여러 인자들이 기후에 영향을 미친다. 기후는 기온, 습도, 강수량 등 기후 요소를 통해 나타나며, 기후 변화는 자연적 또는 인위적인 요인에 의해 기후 시스템이 변화하는 것을 의미한다. 기후 변화를 연구하고 예측하기 위해 기후 모델이 사용되며, 인공적인 기후 조절도 시도되고 있다.

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기후
기후 개요
정의
설명특정 지역의 장기간에 걸친 날씨 패턴을 나타내는 용어
기간일반적으로 30년 이상의 장기간
주요 요소기온
습도
강수량
바람
기타 기상 변수
기상과의 차이기상은 단기적인 대기 상태를 나타내지만, 기후는 장기적인 날씨 패턴을 나타냄
기후 시스템대기
수권 (바다, 호수, 강)
빙권 (얼음)
지권 (토양, 암석)
생물권 (생물)
기후 분류쾨펜의 기후 구분
손스웨이트 기후 분류
기후 변화
정의지구 기후의 장기적인 변화를 의미하며, 자연적인 원인과 인위적인 원인 모두에 의해 발생 가능
주요 원인온실 기체 증가 (이산화탄소, 메탄 등)
에어로졸
토지 이용 변화
영향해수면 상승
극지방 빙하 감소
강수 패턴 변화
생태계 변화
극한 기상 현상 증가
기후 연구
기후 모델미래 기후를 예측하고 기후 변화의 영향을 분석하기 위해 사용되는 컴퓨터 기반 모델
고기후학과거 기후를 연구하는 학문으로, 지질 기록, 빙하 코어, 나무 나이테 등을 분석하여 과거 기후 변화를 파악
추가 정보
기후 변수강수량
대기압
습도
햇빛
기온
지리적 요소 영향위도
고도
수륙분포
산맥
기후와 생물생물 서식지 및 생태계에 큰 영향
공항 기후공항 주변 지역은 도시 열섬 효과 등으로 인해 주변 지역과 다른 기후를 나타낼 수 있음
기후 예측기후 모델을 사용하여 장기적인 기후 변화 예측

2. 어원

'기(氣)'와 '후(候)'는 원래 절기를 나타내는 용어였다.[89] 황제내경 소문편 제3권에는 다음과 같은 구절이 있다.[89]

κλίμα|경사grc는 유럽 여러 언어에서 기후를 뜻하는 'Climate'의 어원이다. 지구 자전축의 기울기가 계절 변화의 원인이라는 점에 착안하여 이 단어가 도입되었다.[91]

3. 정의

기후는 대기 현상이 시간적, 공간적으로 일반화된 것을 말한다. 즉, 가장 출현 확률이 높은 대기의 종합상태이다. 19세기에는 기후를 대기의 평균상태라 정의하고, 기후요소 관측값의 연, 월 평균값 등의 조합에 의하여 표현하였다. 그러나 장년평균값이라고 해도 반드시 그 곳의 최다빈도를 나타내지 않을 뿐만 아니라, 불규칙적인 현상의 설명이나 서인적 설명에도 불충분하다. 그래서 기후를 매일 매일의 대기의 종합 상태로 나타내 주는 날씨의 중복으로 받아들여 대기대순환이나 요란을 기초로 한 기단, 전선, 기압장, 일기도 등의 출현빈도 분포에 의하여 동적, 종관적으로 받아들이는 견해가 근년에 들어 많이 발달되고 있다.[92]

세계기상기구는 장시간의 기후값으로 30년간의 평균을 사용하되 10년을 주기로 그 값을 갱신하도록 하고 있다. 예를 들어 2004년의 기후 값은 1971년에서 2000년까지 관측한 날씨의 평균값이 된다. 이 평균값은 단순한 산술평균을 의미할 뿐 최빈값이나 중간값을 의미하지는 않는다.[88]

지질시대의 시공간 크기에서 보면 지구는 반복적인 빙하기와 간빙기가 반복되고 있으며, 엘니뇨와 같은 국지적 기상 이변이 반복된다. 따라서 기상 현상을 관측하는 시공간의 크기 문제, 국지적 기상 이변, 산업화 이후 인간의 영향으로 인한 지구온난화 같은 현상은 기후의 정확한 정의를 확정하는데 어려움을 주고 있다. 그럼에도 불구하고 일반적인 기후의 정의를 내린다면 "기후란 한 지역에서의 관련된 기후 요소를 지나치게 짧지 않은 기간 동안에 걸쳐 관찰한 전구 통계학적 기술로서 지구 대기권의 성질과 변화를 충분히 상세하게 특징지어 설명하는 것이다."[93] 기후(κλίμα|경사grc)는 일반적으로 장기간에 걸친 날씨의 평균으로 정의된다.[9] 표준 평균 기간은 30년이지만,[10] 목적에 따라 다른 기간을 사용할 수도 있다. 기후에는 평균 외에도 일일 또는 연간 변동의 크기와 같은 다른 통계도 포함된다.

세계기상기구(WMO)는 "기후 평년값"을 "기후학자들이 현재 기후 경향을 과거 또는 일반적으로 여겨지는 것과 비교하는 데 사용하는 기준점"으로 설명한다. 기후 평년값은 30년 기간 동안 기후 요소(예: 온도)의 산술 평균으로 정의된다. 30년 기간을 사용하는 이유는 연간 변동이나 엘니뇨-남방진동과 같은 이상 현상을 제거하기에 충분히 길면서도 장기적인 기후 경향을 보여주기에 충분히 짧기 때문이다.[12]

WMO는 1929년 기후학 기술 위원회를 설립한 국제기상기구에서 유래했다. 1934년 비스바덴 회의에서 기술 위원회는 1901년부터 1930년까지의 30년 기간을 기후 표준 평년값의 기준 시간대인 참조 기간으로 지정했다. 1982년 WMO는 기후 평년값을 갱신하기로 합의했고, 이후 1961년 1월 1일부터 1990년 12월 31일까지의 기후 데이터를 기반으로 완료되었다.[13] 1961~1990년 기후 평년값은 기준 기간으로 사용된다. WMO에서 발표할 다음 기후 평년값 집합은 1991년부터 2010년까지이다.[14] 가장 일반적인 대기 변수(기온, 기압, 강수량 및 바람)를 수집하는 것 외에도 습도, 시정, 구름량, 일사량, 토양 온도, 팬 증발률, 천둥이 치는 날, 우박이 내리는 날과 같은 다른 변수도 기후 조건 변화를 측정하기 위해 수집된다.[15]

기후와 날씨의 차이는 "기후는 기대하는 것이고, 날씨는 얻는 것이다"라는 일반적인 구절로 요약할 수 있다.[16]

4. 기후 시스템

기후 시스템은 대기권, 수권, 설빙권, 생물권, 지권 등이 서로 복잡하게 상호작용하여 기후를 형성하는 체계이다. 이러한 기후 요소들은 에너지를 주고받으며 현재의 기후와 기상 상태를 유지한다.[94]

기후 시스템을 움직이는 에너지의 99.98%는 태양에서 공급되며, 나머지는 지구 내부와 지표에서 나온다. 태양 복사 에너지는 기후 시스템 내에서 여러 형태로 변환되고, 최종적으로 지구 장파 복사 형태로 우주로 방출된다.[95]

기후 시스템을 구성하는 요소들의 결합은 기후 과정을 유발하고, 이는 기후 상태와 변화를 일으킨다. 이러한 요소들 간의 내적 상호작용은 대기 현상의 원인이 된다. 따라서 기후 시스템 전체를 연구하는 기후학은 자연과학의 학제간 연구를 통해 발전한다.[94]

1961~1990년 세계 월별 평균기온 분포도.


노르웨이 북부에 있는 함메르페스트시. 북위 70도에 위치하지만 북대서양 해류 덕분에 온화한 기후이며, 세계 최북단의 무항빙항 중 하나로 여겨진다.


기후는 열염순환, 탄소 순환, 온실 효과와 같은 열이나 물질의 순환 속에서 형성되며, 변화는 순환을 통해 파급된다. 지구의 위도, 해륙 분포, 지형에 따른 바람, 습도, 해류, 기온 등의 요소가 기후를 형성한다. 또한, 식생, 생물 활동, 산업 등 인간 활동도 기후 형성에 영향을 미치는 기후 인자이다. 기후 인자의 변화는 기후를 변화시키고, 기후 변화는 다시 기후 인자를 변화시키는 상호작용이 일어난다.

지구상에서 대기(대기권), 해양(수권), 육지(지권)과 그곳의 생물(생물권)은 하나의 시스템처럼 상호작용하며 기후를 만든다. 이를 기후계라고 하며, 생태계와 유사한 개념이다. 기후계의 각 요소는 항상 변화하지만, 서로 상쇄되거나 증폭되면서 균형을 이룬다.

5. 기후 요소와 기후 인자

기온, 습도, 강수, 구름, 바람과 같이 기후를 나타내는 기본적인 물리량을 기후 요소라 한다. 한편 이러한 기후 요소의 시공간적 분포에 영향을 주는 인자를 기후 인자라 한다.[88]

여러 기후 요소들은 서로 복잡하게 연관되어 에너지를 주고받는다. 이렇게 여러 기후 요소가 서로 얽혀 현재의 기후와 기상 상태를 유지하는 것을 기후 시스템이라 한다. 지구의 기후 시스템은 크게 보아 대기권, 수권, 설빙권, 생물권, 지권 등으로 구성된다. 기후 시스템을 움직이는 에너지의 99.98%는 태양에서 공급되며, 그 외의 에너지는 지구 내부와 지표에서 공급된다. 따라서 지구의 기후 시스템은 태양복사에 의해 유지된다. 기후 시스템 속에서 여러 형태의 에너지로 변화하는 태양복사 에너지는 최종적으로 지구 장파 복사 형태로 우주로 방출된다.[95]

기후 시스템을 이루는 요소들의 결합이 기후 과정을 일으키고 이에 따라 기후 상태와 기후 변화를 일으키며 이 시스템의 요소 사이의 내적 상호작용이 기후를 포함한 대기에서 관찰되는 현상들을 일으킨다. 따라서 기후 시스템 전체를 고려한 기후학은 자연과학의 학제간 연구를 통해 이루어진다.[94]

특정 지역의 기후에 영향을 미치는 기후 인자로는 다음과 같은 것들이 있다.[96]



에드워드 노턴 로렌즈는 기후 인자에 따른 기상 변화가 초기 조건에 민감한 것을 나타내는 로렌즈 끌개를 발견하였다. 이는 흔히 나비 효과로 알려져 있다. 혼돈 이론에서 중요하게 다루어지는 로렌즈 끌개는 비슷한 기후 패턴이 반복되는데도 왜 기상 예측을 하기 어려운지를 잘 보여준다.[97]

기후에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 위도이며, 기본적으로 위도가 낮을수록 온난하고, 위도가 높을수록 한랭해진다. 이는 태양 고도각의 차이에 따라 저위도일수록 받는 태양의 복사열이 많아지기 때문이다.[48] 또한 위도의 영향을 크게 받기 때문에 같은 기후대는 남북이 아니라 동서로 뻗어 있는 경우가 대부분이다.

하지만 다른 인자도 상당한 영향을 미치며, 그중에서도 풍계와 해류의 영향이 크다. 바람에 관해서 가장 큰 요인은 저위도 지대에서 우세한 무역풍이다. 무역풍은 적도 부근의 열대 수렴대에서 공기가 따뜻해져 상승하고, 고위도로 이동한 후 위도 20도에서 30도 부근의 아열대고압대에서 냉각되어 하강하고 적도 부근으로 이동하는 해들리 순환의 일부이다.[50] 이 순환에 의해 항상 상승 기류가 발생하는 적도 지방은 일 년 내내 많은 강우가 있는 열대 우림 기후가 되고, 반면에 항상 하강 기류가 발생하는 아열대 고압대 지역은 연간 강우량이 거의 없는 사막 기후가 된다. 중위도 지방에 부는 편서풍도 기후에 큰 영향을 미친다. 이 외에도 기후에 큰 영향을 미치는 바람은 계절풍(몬순)이다.

해류는 그 지역의 기온에 큰 영향을 미친다. 난류가 흐르는 지역은 같은 위도의 다른 지역보다 온난해지고, 한류가 흐르는 지역은 다른 지역보다 기온이 낮아진다. 반대로 남극 순환류에 둘러싸여 있는 남극 대륙은 다른 지역으로부터의 열의 수송이 방해되기 때문에 매우 한랭한 기후가 되어, 대륙 전체가 빙상으로 덮여 있다.

해류뿐만 아니라 바다 자체도 기후에 큰 영향을 미친다. 바다에서 매우 먼 지역에서 해안에서 높은 산맥에 막힌 반대쪽에서는 산맥 쪽에서 불어오는 우세풍의 풍하가 되어 이미 수분의 대부분을 비로 떨어뜨렸기 때문에, 극도로 건조한 기후가 되는 경우가 있다. 또한 반대로 바다에 가까운 지역에서 산맥이 풍계를 막는 형태로 뻗어 있는 경우, 바다에서 오는 바람에 포함된 수증기가 산에 부딪혀 강우를 가져오고, 습윤한 기후가 되는 경우가 많다.

이러한 큰 인자 외에도 그 지역의 지형이나 고도도 기후에 영향을 미친다. 고도는 높을수록 기온이 낮아지고, 같은 위도에서도 저지대가 온대인 반면 고지대가 한대에 속하는 것은 드물지 않다. 기온(気温), 강수량(降水量), 바람(風), 습도(湿度), 기압(気圧), 날씨(天気) 등, 기후를 설명하는 데 필요한 기후의 한 측면을 기후 요소(気候要素)라고 한다.

6. 기후 구분

기후 구분은 일정한 기준으로 기후를 유형별로 분류한 것이다. 기후 구분은 기후의 발생 원인을 중심으로 하는 발생적 기후 구분과 기후의 특징을 반영하는 지표를 중심으로 하는 경험적 기후 구분으로 나뉜다.[98] 발생적 기후 구분으로는 기단을 기준으로 한 알리소프의 기후 구분이 있으며, 경험적 기후 구분으로는 쾨펜의 기후 구분이 대표적이다.[99]

전 세계의 쾨펜 기후 구분도


널리 사용되는 기후 구분은 수km 이상의 대규모 지역의 기후를 구분한 것이다. 한편, 일정 지역이나 일국, 도시 규모에서 본 구분은 중기후나 소기후라고 불린다. 가장 널리 사용되는 기후 구분은 쾨펜의 기후 구분이지만, 그 외에도 지표면에서의 수분 수지에 따라 기후를 구분하는 쏜스웨이트의 기후 구분, 풍계에 따라 구분하는 플로런의 기후 구분, 기단이나 전선 등에 따라 구분하는 알리소프의 기후 구분 등의 기후 구분이 존재한다.[58]

쾨펜의 기후 구분은 월 및 연 평균 기온과 강수량을 기준으로 기후를 구분하는 방법으로, 전 세계적으로 가장 널리 사용된다.

6. 1. 발생적 기후 구분

발생적 기후 구분은 기후 요소에 영향을 주는 기단의 분포를 중심으로 이루어진다. 기단은 세 가지 기준으로 구분된다. 첫째, 습도에 따라 건조한 대륙성 기단(c)과 윤습한 해양성 기단(m)으로 나뉜다. 둘째, 발생 위치에 따른 온도로 열대 (T), 극권역 (P), 극지 (A), 몬순 (M), 적도대 (E), 건조 하강 기류와 같은 특이 기단(S)으로 구분된다. 셋째, 기단의 상태에 따라 주변 온도보다 낮으면 k, 높으면 w를 부여한다.[100] 이러한 기단 구분에 따른 기후는 1950년대부터 일기예보에 도입되었고, 1973년 기후 구분의 한 종류로 자리 잡았다.[101]

6. 2. 경험적 기후 구분

기후 분류는 세계의 기후를 범주화하는 체계이다. 기후는 한 지역의 생명에 큰 영향을 미치기 때문에 생물군계 분류와 밀접하게 관련될 수 있다. 가장 많이 사용되는 분류 중 하나는 1899년에 처음 개발된 쾨펜 기후 분류 체계이다.[21]

현대 기후 분류 방법은 기후의 원인에 초점을 맞춘 '유전적' 방법과 기후의 영향에 초점을 맞춘 '경험적' 방법으로 크게 나눌 수 있다. 경험적 분류의 예로는 식물 내한성[22], 증발산량[23] 또는 더 일반적으로 특정 생물군계와 관련된 기후를 식별하도록 원래 설계된 쾨펜 기후 분류를 기반으로 정의된 기후대가 있다.

'''쾨펜의 기후 구분'''은 식생 분포를 설명하기 위해 개발되었으며, 이후 독일의 기상학자 루돌프 가이거에 의해 수정되었다.[99] 쾨펜의 기후 구분은 월 및 연 평균 기온과 강수량을 변수로 하여 기후를 구분하는 방법으로, 크게 열대, 건조, 온대, 냉대, 한대 기후 등으로 구분된다.

6. 2. 1. 쾨펜 기후 구분의 세부 분류

블라디미르 쾨펜이 발표하고 루돌프 가이거가 수정한 쾨펜의 기후 구분은 월 및 연 평균 기온과 강수량을 기준으로 기후를 세분화한다. 주요 기후대와 그 특징은 다음과 같다.[103][104]

기본 기후대세부 기후대표기특징
A열대 기후열대 우림 기후Af건조기 없음
열대 몬순 기후Am짧은 건조기
사바나 기후Aw동계 건조
열대 하계 소우 기후As하계 건조
B건조 기후사막 기후BWh온난 사막
BWk한랭 사막
스텝 기후BSh온난 스텝
BSk한랭 스텝
C온대 기후온난 습윤 기후Cfa더운 여름, 건조기 없음
서안 해양성 기후Cfb연중 온난, 건조기 없음, 따뜻한 여름
Cfc연중 온난, 건조기 없음, 서늘한 여름
온대 하우 기후Cwa더운 여름, 짧은 겨울 건조기
Cwb따뜻한 여름, 짧은 겨울 건조기
Cwc서늘한 여름, 짧은 겨울 건조기
지중해성 기후Csa건조하고 더운 여름
Csb건조하고 따뜻한 여름
Csc건조하고 서늘한 여름
D냉대 기후[105]냉대 습윤 기후Dfa동계 한랭, 더운 여름, 건조기 없음
Dfb동계 한랭, 따뜻한 여름, 건조기 없음
Dfc동계 한랭, 선선한 여름, 건조기 없음
Dfd동계 한랭 극심, 선선한 여름, 건조기 없음
냉대 동계 소우 기후Dwa동계 한랭 건조, 더운 여름
Dwb동계 한랭 건조, 따뜻한 여름
Dwc동계 한랭 건조, 선선한 여름
Dwd동계 한랭 극심 건조, 선선한 여름
고지 지중해성 기후Dsa동계 한랭, 덥고 건조한 여름
Dsb동계 한랭, 따뜻하고 건조한 여름
Dsc동계 한랭, 선선하고 건조한 여름
Dsd동계 한랭 극심, 선선하고 건조한 여름
E한대 기후툰드라 기후ET여름이 없음
빙설 기후EF영구 동토



각 기후대는 다시 강수 패턴과 기온에 따라 세분화된다.


  • 열대(그룹 A): 최한월 평균기온 18℃ 이상, 연평균 강수량이 건조한계 이상. 강우 패턴에 따라 열대우림(Af), 열대계절풍(Am), 사바나(Aw, As) 기후로 나뉜다.[60]
  • 건조대(그룹 B): 최난월 평균기온 10℃ 이상, 연평균 강수량이 건조한계 이하. 강수량에 따라 사막(BWh, BWk)과 스텝(BSh, BSk) 기후로 나뉜다.[61]
  • 온대(그룹 C): 최한월 평균기온 -3℃ ~ 18℃, 최난월 평균기온 10℃ 이상, 연평균 강수량이 건조한계 이상. 강우 패턴과 여름 기온에 따라 온난습윤(Cfa), 서안 해양성(Cfb, Cfc), 온대 하우(Cwa, Cwb, Cwc), 지중해성(Csa, Csb, Csc) 기후로 나뉜다.[62]
  • 냉대(아한대)(그룹 D): 최한월 평균기온 -3℃ 미만, 최난월 평균기온 10℃ 이상, 연평균 강수량이 건조한계 이상. 강우 패턴에 따라 냉대 습윤(Dfa, Dfb, Dfc, Dfd), 냉대 겨울 건조(Dwa, Dwb, Dwc, Dwd), 고산 지중해성(Dsa, Dsb, Dsc, Dsd) 기후로 나뉜다.[63]
  • 한대(그룹 E): 최난월 평균기온 10℃ 미만. 기온에 따라 툰드라(ET)와 빙설(EF) 기후로 나뉜다.[64]

7. 기후 변화

기후 변화는 현재의 기후계가 자연적 또는 인위적 원인으로 변화하는 것을 의미한다. 지구온난화를 방지하기 위한 몬트리올 의정서와 같은 국제협정에서는 기후 변화를 "직접적 또는 간접적으로 전체 대기의 성분을 바꾸는 인간 활동에 의한, 그리고 비교할 수 있는 시간동안 관찰된 자연적 기후 변동을 포함한 기후의 변화"로 정의하고 있다.[106] 기후 변화에 관한 국제 연합 기본 협약은 인간 활동에 의한 지구 온난화와 달리 자연적인 원인에 의한 기후 변화는 "기후 변동성"이라고 구분한다.[107]

기후 변동성은 개별 기상 현상을 넘어서는 모든 공간 및 시간 규모에서 기후의 평균 상태 및 기타 특성(예: 극한 날씨의 가능성 등)의 변화를 설명하는 용어이다. 주기적 변동성은 상대적으로 규칙적으로 발생하며, 변동성 또는 기후 패턴의 뚜렷한 모드로 나타난다.





최근, 특히 환경 정책 맥락에서 "기후 변화"라는 용어는 지구 온난화로 알려진 평균 지표면 온도 상승만을 가리키는 경우가 많다. 어떤 경우에는 국제 연합 기후 변화에 관한 유엔 기본 협약(UNFCCC)에서와 같이 인간이 원인이라는 가정 하에 사용되기도 한다.

지구는 과거에 4번의 주요 빙하기를 포함한 주기적인 기후 변화를 겪었다. 빙하기 동안 눈과 얼음 축적은 지표면 알베도를 증가시켜 태양 에너지를 우주로 더 많이 반사하고 대기 온도를 낮게 유지했다. 화산 활동에 의한 온실 가스 증가는 지구 온도를 높이고 간빙기를 만들 수 있다. 그러나 이러한 자연적 기후 변화는 인간 활동에 의한 온실 가스 배출로 인한 현재 변화 속도보다 훨씬 느리게 일어난다.[38]

EU의 코페르니쿠스 기후변화 서비스에 따르면, 2023년 2월부터 2024년 1월까지 기간 동안 지구 평균 기온이 1.5°C 상승을 넘어섰다.[39]

1991년 피나투보 산(Mount Pinatubo) 분화로 인해 이 해 전 세계적으로 기온이 하강했다


기후는 본래 변화하는 과정 속의 평균적인 상태이며, 단기간에 어느 정도의 변동 폭을 갖는 것이 일반적이다. 판구조론은 기후에 큰 영향을 미치는데, 예를 들어 약 2500만 년 전 남극 대륙과 남아메리카 대륙이 분리되어 드레이크 해협이 생기면서 남극 순환류가 탄생했고, 이로 인해 남극 대륙에 도달하는 열량이 급감하여 빙상이 발달했다. 400만 년 전에는 파나마 지협이 형성되어 대서양과 태평양 사이 해류가 차단되어 현재와 같은 해류가 형성되었다.

갑작스러운 기후 변화 요인으로는 화산 분화, 운석 충돌, 지각 변동, 온실 효과에 의한 온난화, 열대 우림 벌채 등이 있다. 1883년 인도네시아 크라카토아 화산 분화나 1991년 필리핀 피나투보 산 분화 등 대규모 분화는 그 해 기온을 낮추었다. 약 7만 년 전 인도네시아 토바 화산 분화는 기온을 평균 5℃나 낮춰 인류를 멸종 직전까지 몰아넣었다는 이론(토바 대재앙설)도 있다.[70]

1677년, 얼어붙은 템스강 그림


과거에는 극에서 적도까지 지표 전체가 빙상으로 뒤덮이는 스노우볼 어스(전 지구 냉동)라고 불리는 극도의 한랭기가 발생했다는 추정이 있다. 지구 기후는 온난화와 냉각화를 반복하며, 300만 년 전 시작된 제4기에서는 4만 년에서 10만 년 주기로 빙기와 간빙기가 반복되었다. 최근 빙기는 최종 빙기라고 불리며, 7만 년 전~기원전 10000년경까지 지속되었다. 가장 추웠던 최종 빙기 최성기(LGM, 2만 년 전)에는 해수면이 현재보다 120m 낮았다.[75] 그 후 기후는 현대까지 이어지는 간빙기에 들어갔기 때문에 급격히 온난화되었고, 기원전 5000년~기원전 3000년경 신생대 기후 최고온 시기(Hypsithermal)에는 북반구는 평균적으로 현재보다 2℃ 정도 따뜻했다.

10세기~14세기경 중세 온난기에는 유럽을 중심으로 온난한 시기가 계속되었다. 그 후, 14세기 중반~19세기 중반까지는 소빙기라고 불리는 약간 추운 시기에 들어갔다. 그린란드 이주지는 소멸하고, 알프스 빙하가 확대되었고, 17세기경에는 템스 강이 얼어붙는 일도 흔했다. 그 후, 19세기부터 다시 기후는 온난화되었고, 20세기 후반은 지난 1400년 중 가장 온난했다.[81] 21세기에 들어서도 이 기온 상승 경향은 계속되고 있으며, 지구 온난화로 문제시되고 있다.[82]

7. 1. 대한민국 기후 변화

대한민국은 온대 기후에 속하며, 뚜렷한 사계절과 여름철 집중호우, 겨울철 한파 등의 특징을 보인다. 최근 대한민국은 기온 상승, 강수 패턴 변화, 극한 기상 현상 증가 등 기후 변화의 영향을 받고 있다. 특히 2018년 기록적인 폭염은 보수 진영의 탈원전 정책 비판의 빌미를 제공하기도 했다. 더불어민주당은 기후 변화 대응을 위한 탄소 중립 정책을 추진하고 있으며, 재생 에너지 확대, 친환경 산업 육성 등을 강조하고 있다.

8. 기후 모델

기후 모델은 방정식들을 통해 지구의 대기, 해양, 지표면, 그리고 빙하 사이에서 일어나는 복사 에너지의 상호 작용과 전달을 정량적으로 시뮬레이션하는 방법을 사용한다.[40] 이는 날씨와 기후 시스템의 역학 연구부터 미래 기후 예측에 이르기까지 다양한 목적으로 사용된다. 모든 기후 모델은 지구에 유입되는 단파장(가시광선 포함) 전자기 복사와 지구에서 방출되는 장파장(적외선) 전자기 복사 간의 에너지 균형을 맞추거나 거의 맞춘다. 불균형은 지구의 평균 온도 변화를 초래한다.

기후 모델은 100km 이상에서 1km까지 다양한 해상도로 제공된다. 전 지구 기후 모델의 고해상도는 상당한 컴퓨터 자원을 필요로 하므로, 몇 개의 전 지구 데이터 세트만 존재한다. 전 지구 기후 모델은 기후 변화의 지역적 영향을 분석하기 위해 역동적 또는 통계적으로 축소되어 지역 기후 모델로 사용될 수 있다. 예로 ICON[41]이나 CHELSA(지구 지표면 지역의 고해상도 기후학)와 같은 기계적으로 축소된 데이터가 있다.[42][43]

최근 몇 년 동안 이러한 모델의 가장 많이 논의되는 응용 분야는 대기 중 온실 가스 증가, 특히 이산화탄소( 온실 가스 참조)의 결과를 추론하는 데 사용되는 것이다. 이러한 모델은 전 지구 평균 지표면 온도의 상승 추세를 예측하며, 가장 빠른 온도 상승은 북반구의 고위도 지방에서 예상된다.

모델은 비교적 단순한 것부터 매우 복잡한 것까지 다양하다. 단순한 복사 열전달 모델은 지구를 단일 지점으로 취급하고 방출되는 에너지를 평균낸다. 이것은 수직적으로(복사 대류 모델에서처럼) 또는 수평적으로 확장될 수 있다. 마지막으로, 더 복잡한(결합된) 대기-해양-해빙 전 지구 기후 모델은 질량 및 에너지 전달과 복사 교환에 대한 완전한 방정식을 이산화하여 푼다.[44]

9. 인공 기후

인공 기후는 인간이 인위적으로 만들어내는 기후 환경을 의미한다. 가장 작은 규모의 인공 기후는 건물 내의 냉난방 시설이다. 그러나 최근에는 개별 건물 단위가 아닌, 지역 단위로 냉난방을 일괄적으로 제공하는 지역난방 및 지역냉방 시스템이 널리 보급되어 있다. 이러한 시설은 도시화된 지역에서는 필수적인 요소가 되었다.[1]

레닌그라드 지구 물리 중앙관측소 등에서는 북극의 얼음을 녹이기 위해 표면에 검은색 물질을 뿌리거나 특수 화학 물질을 사용하는 방안, 베링 해협에 댐을 건설하여 따뜻한 물을 끌어들이는 방안 등 대규모 자연 개조를 통한 인공 기후 조성을 연구하고 있다.[1]

그러나 이러한 대규모 자연 개조는 열 균형, 습도 순환, 수위 등에 예상치 못한 부작용을 초래할 수 있어 신중한 접근이 필요하다. 돔이나 에어 커튼을 이용하여 도시 일부를 전천후식(全天候式)으로 만들고, 개별 냉난방 시설은 평균 적정 온습도를 유지하는 데 사용될 수 있다.[1]

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