기후변화

1. 개요

기후 변화는 지구 대기 중 온실 기체 농도 증가로 인해 발생하는 전반적인 기후 시스템의 변화를 의미하며, 지구 온난화와 상호 교환적으로 사용되기도 한다. 1820년대 조제프 푸리에의 온실 효과 제안 이후, 1980년대부터 '지구 온난화'와 '기후 변화'라는 용어가 사용되었으며, 2000년대에는 '기후 변화'가 널리 사용되었다. 최근에는 '기후 위기' 또는 '지구 가열'과 같은 용어가 사용되기도 한다. 기후 변화는 화석 연료 사용, 산림 벌채 등 인간 활동으로 인한 온실 기체 배출이 주요 원인이며, 태양 활동과 화산 활동도 영향을 미친다. 이러한 변화는 기온 상승, 해수면 상승, 해양 산성화, 극지방 해빙 감소, 기상이변 증가 등 광범위한 영향을 초래하며, 생태계와 인간 사회에 심각한 위협을 가한다. 이에 대응하기 위해 온실 기체 배출 감소와 탄소 흡수원 확대, 기후 변화 적응 노력이 이루어지고 있으며, 국제 협약과 각국 정부의 정책, 사회적 반응이 나타나고 있다.

2. 용어

1980년대 이전까지는 온실 기체의 증가로 인한 온난화가 에어로졸로 인한 냉각 효과를 뛰어넘을지 불분명했다. 이후 과학자들은 인간이 기후에 주는 영향을 종종 "의도치 않은 기후 조절"(inadvertent climate modification)이라고 말했다. 1980년대부터는 "지구 온난화"(global warming)와 "기후 변화"(climate change)라는 단어가 대중화되기 시작했다. 전자인 "지구 온난화"는 지상의 온도 증가만 언급하는 단어이고 후자인 "기후 변화"는 온실 기체가 기후에 미치는 전반적인 영향을 뜻하는 단어였다. "지구 온난화"라는 단어는 1988년 NASA의 기후과학자인 제임스 핸슨이 미국 상원 증언석에서 처음 사용하면서 전반적으로 널리 쓰이기 시작했다. 2000년대에는 "기후 변화"라는 단어가 대중적으로 쓰이기 시작했다. "지구 온난화"는 보통 인간이 일으킨 지구의 온난화 현상을, "기후 변화"는 자연적인 혹은 인위적인 경우를 모두 통틀어 말했다. 또한 두 용어가 서로 혼동되거나 뜻이 뒤바뀌어 사용되기도 하였다.

다양한 과학자, 정치인, 언론계 인사들은 기후 변화에 대해 이야기할 때 기후위기(Climate crisis)나 기후 비상사태(Climate emergency)라는 용어를, "지구 온난화" 대신 "지구 가열"(global heating)이라는 용어를 사용하기 시작했다. 영국의 가디언지 편집장은 이런 용어 사용 정책을 "과학적으로 엄밀하게 이야기함을 밝힘과 동시에, 매우 중요한 이 문제를 독자와 명확하게 소통할 수 있도록 하기 위해" 편집 지침에 추가했다고 밝히기도 했다. 2019년에는 옥스퍼드 대학교 출판부의 "옥스퍼드 랭기지"(Oxford Languages)가 올해의 단어로 "기후 비상사태"(climate emergency)를 선정하면서 이를 "기후 변화를 줄이거나 멈추고 그로 인한 잠재적으로 돌이킬 수 없는 생태학적 피해를 막기 위해 긴급한 대책이 필요한 상황"이라고 정의하였다.

3. 역사적 배경

1820년대 조제프 푸리에는 지구의 기온이 태양 에너지만으로는 설명될 수 없다는 점을 밝히기 위해 온실 효과 개념을 도입했다. 햇빛은 지구 대기를 투과하여 지표면에 도달하고 열로 변환된다. 그러나 열은 적외선 형태로 대기를 투과하기 어렵기 때문에 지구에서 반사된 열의 일부가 대기에 흡수되어 지구를 따뜻하게 유지한다.

1856년 유니스 뉴턴 푸트는 태양의 온난화 효과가 건조한 공기보다 수증기를 함유한 공기에서 더 크며, 이산화 탄소가 있는 경우 온난화 효과가 훨씬 커짐을 증명했다. 푸트는 "대기 중의 기체가 지구의 기온을 높게 만들 것이다"라고 말했다.

1859년부터 존 틴들은 건조한 공기의 99%를 차지하는 질소와 산소가 복사열을 흡수하지 않고 투명하게 통과시킨다는 사실을 발견했다. 그러나 수증기, 메테인, 이산화 탄소와 같은 다른 기체는 복사열을 흡수하고 그 열을 대기로 재방출한다. 틴들은 이러한 온실 효과를 유발하는 기체의 농도 변화가 과거 빙하기와 같은 기후 변화를 일으켰다고 주장했다.

스반테 아레니우스는 대기 중 수증기량은 지속적으로 변하지만 대기 중 이산화 탄소 농도는 장기간의 지질학적 과정에 큰 영향을 받는다고 주장했다. 이산화 탄소 증가로 인한 온난화는 수증기량을 증가시켜 양성 피드백 루프를 통해 온난화를 더욱 증폭시킨다. 1896년 아레니우스는 이산화 탄소의 양이 절반으로 줄어들면 빙하기 시작 수준으로 기온이 감소할 수 있다고 예측한 최초의 기후 모델을 발표했다. 아레니우스는 이산화 탄소 농도가 두 배로 증가할 경우 기온 상승 정도가 5–6 °C에 달할 것이라고 예측했다. 다른 과학자들은 처음에 이 주장을 회의적으로 받아들였고 온실 효과의 포화 때문에 이산화 탄소 농도의 증가가 기온에 아무런 영향을 주지 않을 것이며 기후는 스스로 원 상태로 조절될 수 있다고 생각했다. 1938년 가이 스튜어트 켈런더는 기후가 온난화되고 있으며 이산화 탄소 농도가 증가하고 있다는 증거를 발표했으나, 켈런더의 계산은 반대자들의 의견에도 부합하는 논리였다.

1950년대 길버트 플러스는 다양한 대기층과 적외선 대역을 포함한 상세한 컴퓨터 기후 모델을 만들었다. 이 모델에서는 이산화 탄소 농도가 증가하면 온난화 현상이 발생한다고 예측했다. 비슷한 시기 한스 쉬스는 이산화 탄소 농도가 증가하고 있다는 증거를 발견했으며, 로저 레빌은 해양이 증가한 이산화 탄소를 전부 흡수하지 못한다는 수치를 보여주었다. 이후 두 과학자는 찰스 데이비드 킬링과 함께 지속적으로 대기 중 증가하는 이산화 탄소 농도를 그린 그래프인 "킬링 곡선"을 그리는 일을 도왔다. 이후 과학자들은 대중에게 경고하기 시작했고, 그 위험성은 1988년 제임스 핸슨이 미국 의회에서 증언하면서 강조되었다. 1988년에는 세계 각국 정부에 공식적인 조언을 제공하고 학제간 연구에 박차를 가하기 위해 유엔의 전문 기관인 기후 변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)가 설립되었다. IPCC 보고서 내에서 과학자들은 동료평가된 과학 학술지에 실린 여러 과학적 토의를 평가한다.

기후가 점점 온난화되고 있으며 이 온난화가 인간의 활동으로 발생한다는 결론은 거의 완전히 과학적 합의를 이루었다. 2019년 기준 문헌과 논문에 따른 과학적 합의 정도는 99% 이상이다. 국내 혹은 국제적으로 권위를 가진 과학 단체 중 이 견해에 부정하는 곳은 존재하지 않는다. 또한 기후 변화의 영향으로부터 사람들을 보호하기 위해 어떤 형태로든 조치가 필요하다는 합의는 더욱 발전하였다. 각국의 국립 과학 아카데미는 세계 지도자들에게 온실 기체 배출량을 줄이라고 요구했다. 2021년 IPCC 평가 보고서에서는 기후 변화가 인간이 야기했다는 점이 "매우 명백하다"(unequivocal)고 말했다.

4. 관측된 기온 상승

여러 독립적인 측정 데이터세트에서는 현 지구의 기후가 온난화되고 있음을 보여주고 있다. 2011년에서 2020년 사이 10년간은 산업화 이전 기준선인 1850년-1900년 사이 평균 기온보다 평균 1.09 °C (오차 감안 0.95–1.20 °C) 상승하였다. 지상 기온은 10년마다 평균 0.2 °C 상승하고 있으며, 2020년 기준 산업화 이전보다 1.2 °C 더 상승한 상태이다. 1950년대 이후부터 전세계적으로 추운 날의 수가 더 줄어들고 있으며, 따뜻한 날의 수가 더 늘어나고 있다.

18세기에서 19세기 중반 사이에는 순 온난화 현상이 거의 없었다. 이 시기의 기후 정보는 나무의 나이테나 아이스 코어 같은 간접 관측 기록을 이용해 추정한다. 이런 자료를 통해 자연적인 변화 수치가 산업 혁명 초기의 영향을 상쇄시켰다는 것을 알아냈다. 온도계를 통한 직접적인 기온 관측 기록은 1850년대 경부터 전 세계에 나오기 시작했다. 그 이전 중세 온난기나 소빙기 같은 역사적인 온난화 및 한랭화는 전 세계 다른 지역에서 동시다발적으로 발생하진 않았다. 특정한 한정된 지역에서는 기온이 잠깐 20세기 후반 수준으로 상승했을 수도 있었다. 선사 시대에도 팔레오세-에오세 최대온난기 같은 전지구적 온난화 현상이 있었긴 했다. 하지만 현대에 관측되고 있는 기온 상승과 이산화탄소 농도의 상승은 매우 빠르며 지구 역사상 일어났었던 그 어떤 지구물리학적 기후 급변 사건보다도 그 속도가 빠르다.

측정한 기온으로 보이는 온난화의 증거는 광범위한 기타 다른 자료로도 보강된다. 일례로 폭우의 빈도와 그 강도가 더 강해지고 많아졌으며, 육지의 얼음과 눈이 녹았으며 대기의 평균 습도도 상승했다. 또한 동식물군은 일례로 꽃이 점점 더 이른 봄에 피어나는 현상과 같이, 온난화와 일치하는 경향으로 생태가 변화하고 있다. 또 다른 핵심적인 온난화 지표에는 대기 상층부의 한랭화 현상인데, 온실 기체가 지구 표면 근처에 열을 가둬버려 우주로 열이 방사되는 것을 막아 높은 고도에서의 기온이 시간이 지날수록 점차 낮아지고 있다.

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전 세계의 여러 지역마다 온난화의 진행 속도는 서로 다르다. 온난화 진행 속도 차이는 온실 기체가 방출되는 정도의 차이와 관계가 있는 것은 아니다. 온실 기체의 효과가 지구 전체에 골고루 퍼질 정도로 충분히 오래 유지되기 때문이다. 산업화 이전부터 육지의 평균 기온은 지구 전체의 평균 기온보다 거의 2배 빠르게 상승하였다. 그 이유로는 바다가 육지보다 열용량이 더 크고 바다에서는 물의 증발로 더 많은 열을 잃기 쉽기 때문이다. 지구 내 기후계의 열에너지는 1970년대 일시적인 답보 상태 이후로는 꾸준히 늘어났으며, 늘어난 여분의 열에너지 중 약 90% 이상이 바다에 저장되었다. 나머지 열에너지는 대기를 데우고 얼음을 녹이며 육지를 덥히는 역할을 하였다.

북반구와 북극은 남반구와 남극보다 더 빨리 따뜻해졌다. 북반구의 육지 면적이 훨씬 더 넓을 뿐 아니라, 계절의 변화에 따라 덮이는 눈과 해빙도 더 많다. 훨씬 더 많은 빛을 반사하는 표면이 있는 얼음이 녹아 더 어두운 흙이 노출되면 반사율이 낮아져 더 많은 열을 흡수하기 시작한다. 눈과 얼음에 쌓이는 검은 탄소도 북극 온난화의 원인이 된다. 북극의 기온은 세계에서 가장 빠르게 증가하고 있으며 지구의 다른 지역보다 두 배 이상 빠르게 증가하고 있다. 북극의 빙하와 빙상이 녹으면 멕시코 만류의 순환을 약화시키는 등 전 지구적인 해양 순환을 방해시켜 기후를 더욱 변화시킨다.

1850년경부터 온도계 기록이 전 세계적으로 제공되기 시작했다. 1970년 이후 온실가스의 증가와 황 오염 규제로 인해 온도가 급격히 상승했다.

지속적인 기후 변화는 수천 년 동안 전례가 없었다. 여러 독립적인 데이터 세트는 전 세계적으로 지표면 온도가 증가하고 있음을 보여주며, 그 비율은 10년에 약 0.2 °C이다. 2014년부터 2023년까지의 10년 동안 산업화 이전 기준(1850년~1900년)과 비교하여 평균 1.19 °C [1.06~1.30 °C]까지 온난화되었다.

5. 현대 기후 변화가 일어난 원인

기후계는 수십 년 혹은 수 세기를 주기로 하는 엘니뇨-남방진동과 같은 다양한 기후 변동을 보인다. 이러한 변동 외에, 기후계 '외부'의 에너지 불균형으로 인해 발생하는 변화도 있다. 여기서 '외부'는 꼭 지구 바깥을 의미하지는 않는다. 기후계 외부 요인에는 온실 기체 농도 변화, 태양 광도 변화, 화산 폭발, 지구 공전 궤도 변화 등이 있다.

기후 변화에서 인간의 영향을 분석하려면, 알려진 기후계 내부 변동과 자연적 외력을 배제해야 한다. 이를 위해 잠재적 원인별 '지문'을 지정하고, 이 지문을 관측된 기후 변화 패턴과 비교한다. 예를 들어, 태양 궤도 변동은 대기 전체를 따뜻하게 하는 지문을 가지므로 주요 원인에서 배제된다. 반면, 온실 기체는 하층 대기만 따뜻하게 만드는 효과를 보이므로, 이 지문을 통해 온실 기체가 주요 원인임을 알 수 있다. 현대 기후 변화의 원인은 전적으로(100%) 증가한 온실 기체 때문이며, 에어로졸은 약간의 감쇠 효과를 가진다.

IPCC 제6차 평가 보고서는 기후 변화가 인간에 의해 야기되었다는 것을 "의심의 여지 없이 명확하다(unequivocal)"라고 명시한다.

IPCC 제6차 평가 보고서에 따르면, 인위적인 온실가스(GHG) 배출량은 2010년 이후 모든 주요 부문에서 전 세계적으로 증가했다. 도시 지역의 배출량 증가 비율이 특히 높다. GDP의 에너지 원단위와 에너지 탄소 원단위 개선으로 화석 연료 및 산업 공정에서 발생하는 CO₂ 배출량이 감소했지만, 산업, 에너지 공급, 운송, 농업, 건물 등 전 세계 활동 수준 상승으로 인한 배출량 증가를 상쇄하지는 못했다.

20세기 중반 이후 관측된 온난화는 인간의 영향이 지배적이었을 가능성이 매우 높다. "인간의 영향이 대기, 해양, 육지를 온난화시켜 왔다는 데는 의심의 여지가 없다." 인간의 영향 중 가장 큰 요인은 이산화탄소, 메탄, 아산화질소 등 온실 기체 배출이다. 화석연료 연소가 주요 원인이며, 농업 및 산림 파괴도 중요한 역할을 한다. 이러한 사실은 주요 선진국의 국립과학원을 비롯한 국내외 과학 기관에서 인정하고 있으며, 이견이 없다.

5.1. 온실 기체

지구는 태양으로부터 받은 햇빛을 흡수하고, 이를 복사열 형태로 다시 방출한다. 이때 대기 중의 온실 기체는 적외선을 흡수했다가 다시 방출하여 복사열이 우주로 빠져나가는 속도를 늦춘다. 산업 혁명 이전에는 자연적으로 발생한 온실 기체 덕분에 지표면 근처 기온이 온실 기체가 없을 때보다 약 33°C 더 높았다. 온실 효과에 가장 큰 영향을 주는 것은 수증기(~50%)와 구름(~25%)이지만, 이들은 기온에 따라 양이 변하는 기후계 내부 요소이며 피드백 작용을 한다. 반면 이산화 탄소(~20%), 지상의 오존, 염화 플루오린화 탄소(CFC), 아산화 질소 등은 온도에 영향을 받지 않는 기후계 외부 요인이다.

산업 혁명 이후, 석탄, 석유, 천연 가스와 같은 화석 연료를 사용하면서 대기 중 온실 기체 양이 크게 증가하여 복사 불균형 현상이 발생했다. 2019년 기준 이산화 탄소와 메테인의 농도는 1750년 이후 각각 약 48%, 160% 증가했다. 현재 이산화 탄소 농도는 지난 2백만 년 중 가장 높고, 메테인 농도는 지난 80만 년 중 가장 높은 수준이다.

2019년 전 세계 인위적 온실 기체 방출량은 이산화 탄소 약 590억 톤과 맞먹는다. 이 중 이산화 탄소가 75%, 메테인이 18%, 아산화 질소가 4%, 플루오린화 기체가 2%를 차지했다. 이산화 탄소는 주로 교통, 제조업, 난방, 전기 생산을 위해 화석 연료를 태울 때 발생한다. 산림 벌채와 강철, 알루미늄, 비료 제조 과정에서도 이산화 탄소가 배출된다. 메테인은 가축 목축, 천연 거름, 쌀 재배, 매립지, 폐수, 석탄 및 석유, 천연 가스 채굴 과정에서 발생한다. 아산화 질소는 주로 비료 분해 과정에서 발생한다.

산림 벌채도 온실 기체 방출의 주요 원인이지만, 숲은 여전히 가장 큰 탄소 흡수원 역할을 한다. 토양의 생물학적 탄소 고정이나 광합성과 같은 작용으로 연간 전 세계 이산화 탄소 배출량의 29%가 흡수된다. 바다 역시 표층수에 이산화 탄소를 용해시키고, 열염순환 과정을 통해 심해로 이동시켜 탄소를 축적하는 중요한 흡수원이다. 지난 20년간 전 세계 바다는 이산화 탄소 배출량의 20~30%를 흡수했다.

5.2. 에어로졸과 구름

연무질(에어로졸) 형태의 대기 오염은 인간의 건강뿐만 아니라 기후에도 큰 영향을 미친다. 1961년부터 1990년까지 지구 표면에 도달하는 햇빛의 양이 점차 감소하는 지구음암화 현상이 관측되었는데, 이는 바이오 연료와 화석 연료 연소 과정에서 발생한 에어로졸이 지구 대기에 영향을 주었기 때문으로 알려져 있다. 1990년 이후 전 세계적으로 에어로졸 농도는 꾸준히 감소했으며, 이는 에어로졸이 더 이상 온실 기체의 온난화 효과를 막지 못한다는 것을 의미한다.

에어로졸은 지구 대기 중에서 햇빛을 산란시키고 흡수하며, 지구의 복사열 균형에도 영향을 미친다. 황산 에어로졸은 구름 응집핵 역할을 하여 더 작고 많은 물방울을 가진 구름으로 변화시킨다. 이러한 구름은 더 크고 적은 물방울을 가진 구름보다 햇빛을 더 많이 반사한다. 또한, 에어로졸은 구름에 들어오는 햇빛을 더 많이 반사하도록 빗방울의 성장을 감소시킨다. 에어로졸의 이러한 간접적인 영향은 복사 강제력에 있어 가장 큰 불확실성을 초래한다.

일반적으로 에어로졸은 햇빛을 반사하여 지구 온난화를 억제하지만, 눈이나 얼음 위에 쌓이는 그을음과 같은 블랙 카본은 오히려 지구 온난화를 가속화한다. 블랙 카본은 땅의 햇빛 흡수량을 늘리고 눈과 얼음을 녹여 해수면 상승을 유발한다. 북극에 쌓이는 블랙 카본 퇴적물을 줄이면 2050년까지 기온 상승을 0.2°C 낮출 수 있다.

5.3. 토지 이용 변화

인간은 더 많은 농경지를 확보하기 위해 지구 토지를 변화시킨다. 현재 지구 토지 영역의 34%가 농경지이며 26%는 숲, 30%는 사람이 살 수 없는 빙하나 사막 같은 지형이다. 산림의 넓이는 계속 줄어들고 있는데, 이 과정에서 일어나는 토지 이용 변화로 지구 온난화가 가속화되고 있다.

탈산림화로 나무가 벌채될 때 나무 안에 있던 이산화탄소가 방출되고 그 나무가 미래에 더 많은 이산화탄소를 흡수할 수 있는 기회를 빼앗는다.

지구 육지 면적의 약 30%는 인간에게 거의 사용할 수 없고(빙하, 사막 등), 26%는 숲, 10%는 관목지, 34%는 농경지이다. 산림 벌채는 지구 온난화의 주요 토지 이용 변화 요인이다. 파괴된 나무들이 이산화탄소(CO₂)를 방출하고 새로운 나무로 대체되지 않아 탄소 흡수원을 제거하기 때문이다.

2001년부터 2018년 사이에 산림 벌채의 원인은 다음과 같다.

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📌 열 고정 해제

원인	비율
농작물과 가축을 위한 농업 확장을 위해 영구적으로 개간된 것	27%
화전 농업 시스템 하에서 일시적인 개간	24%
목재 및 파생 제품 벌목	26%
산불	23%

일부 숲은 완전히 개간되지 않았지만 이미 이러한 영향으로 훼손되었다. 이러한 숲을 복원하면 탄소 흡수원으로서의 잠재력도 회복된다.

토지 이용 변화는 온실 기체 배출에만 영향을 주는 것이 아니다. 그 지역의 식생 유형이 지역의 평균 기온에도 영향을 준다. 즉 식생 유형은 얼마나 많은 햇빛이 다시 우주로 반사되는지(반사율), 얼마나 많은 열이 증발로 손실되는지에 영향을 미친다. 예를 들어, 어두운 숲이 초원으로 변하면 표면이 더 밝아져 반사율이 증가해 햇빛이 더 많이 반사된다. 또한 탈산림화는 구름에 영향을 미치는 화학적인 화합물 방출 조성을 변형하고 바람 패턴을 변화시켜 기온에 영향을 줄 수 있다. 열대 지방과 온대 지방에서는 모든 요소를 합친 순효화가 온난화를 가속시키는 반면, 극지방에 가까운 고위도에서는 숲이 눈밭으로 바뀌면 반사율이 증가해 냉각 효과가 발생한다. 전 세계적으로 총 영향은 지구 표면 반사율의 증가로 아주 미약한 냉각 효과가 발생한 것으로 추정된다.

5.4. 태양과 화산 활동

물리적 기후 모델에서는 태양 활동과 화산 활동의 변화만으로는 최근 수십 년간 관측된 급격한 온난화를 설명할 수 없다. 태양은 지구에 들어오는 에너지원이기 때문에 지구로 들어오는 햇빛의 변화는 기후에 직접적인 영향을 준다. 인공위성을 통해 태양의 복사조도를 측정하고 있으며, 1600년대부터 현재까지 태양 활동 변화를 추적한 결과 지구로 들어오는 총 태양 에너지는 증가 추세가 없다.

대류권의 기온은 증가하는 반면 성층권의 기온은 하강하고 있다는 관측 결과는 지구 온난화의 원인이 온실 기체임을 보여준다. 만약 태양 활동이 지구 온난화의 원인이라면 대기 상층부와 하층부 모두 기온이 증가해야 하기 때문이다.

거대한 화산 분화는 산업화 이전까지 가장 큰 자연적인 기후 변동 요인이었다. 화산 분화로 이산화 황이 성층권에 흩뿌려지면 수년간 햇빛을 차단하여 기온을 낮출 수 있다. 그러나 산업화 이후 화산 활동이 지구 기온에 미치는 영향은 거의 없다. 현재 화산에서 나오는 이산화 탄소 배출량은 인간이 배출하는 양의 1% 미만이다.

5.5. 피드백

기후계는 다양한 피드백을 통해 초기 강제력에 대한 반응을 조절한다. 자기 강화 피드백(양성 피드백)은 반응을 증폭시키고, 음성 피드백은 반응을 약화시킨다.

기후계의 주요 양성 피드백에는 수증기 피드백, 얼음-반사율 피드백, 구름의 순효과 반응이 있다. 지구의 주된 음성 피드백은 복사냉각으로, 표면 온도가 상승하면 더 많은 열을 우주로 방출한다. 온도 피드백 외에도, 식물 생장에 대한 이산화 탄소의 비료 효과 같은 탄소 순환 피드백도 존재한다. 이러한 피드백의 불확실성 때문에 기후 모델마다 온실 기체에 따른 온난화 예측이 다르다.

온실 기체로 인해 공기가 따뜻해지면 더 많은 수분을 포함할 수 있다. 수증기는 강력한 온실 기체이므로 대기를 더욱 가열한다. 구름이 증가하면 더 많은 햇빛이 우주로 반사되어 지구가 냉각될 수 있다. 그러나 구름이 더 높이 생기고 얇아지면 단열재처럼 작용하여 지표면의 열을 다시 반사해 지구를 가열한다. 구름의 영향은 피드백 불확실성의 가장 큰 요인이다.

북극의 눈과 해빙 감소도 주요 피드백이다. 이들이 줄면 지구 반사율이 감소한다. 반사율이 낮아진 지역은 더 많은 태양 에너지를 흡수하여 북극 온도 변화를 증폭시킨다. 북극 증폭으로 영구 동토층이 녹아 메테인과 이산화 탄소를 방출한다. 기후 변화는 습지, 해수계, 담수계의 메테인 방출도 증가시킬 수 있다. 이 때문에 기후계는 양성 피드백이 강화되는 방향으로 흘러갈 수 있다.

인간이 배출한 이산화 탄소의 약 절반은 육상 식물과 바다가 흡수했다. 육지에서는 이산화 탄소 농도 증가와 생장기 확대로 식물 성장이 촉진됐다. 그러나 기후 변화는 가뭄과 폭염을 강화하여 식물의 탄소 흡수가 계속 증폭될지는 불확실하다. 토양도 많은 탄소를 함유하고 있으며, 가열되면 일부 탄소가 방출될 수 있다. 바다는 이산화탄소와 열을 흡수하면 산성화되고 해양 순환이 변하며, 식물성 플랑크톤의 탄소 흡수가 줄어들어 대기 중 탄소 흡수 속도가 느려진다. 전반적으로 이산화 탄소 농도가 높아지면 자연의 탄소 흡수율은 낮아진다.

6. 미래의 온난화와 탄소 수지

기후 모델은 기후계에 영향을 주는 다양한 물리적, 화학적, 생물학적 과정을 묘사한 것이다. 기후 모델은 기후 피드백의 강도를 고려하여 온실 기체 방출로 인한 온난화 수준을 계산하고, 지구 공전, 자전 궤도의 변화, 태양 활동, 화산 활동 등 자연 현상도 고려한다. 또한, 바다의 대순환, 계절 주기, 육지와 대기 사이 탄소 흐름을 예측한다.

기후 모델의 물리적 현실성은 현재와 과거 기후를 시뮬레이션하여 실제와 비교하는 방식으로 확인한다. 과거 모델은 북극 해빙의 감소와 강수 비율 증가를 과소평가했고, 1990년 이후 해수면 상승도 과소평가했지만, 최근 모델은 실제 관측치와 비슷하게 예측한다. 2017년 미국 기후 평가는 기후 모델이 기후 변화 관련 피드백 과정을 과소평가하거나 누락했을 가능성이 있다고 밝혔다.

일부 기후 모델은 단순 물리 모델에 인문사회적 요소를 더하여 인구 변화, 경제성장, 에너지 사용이 기후계에 미치는 영향과 상호작용을 시뮬레이션한다. 이를 통해 미래 온실 기체 배출 시나리오를 만들고, 사회경제적 시나리오와 완화 시나리오에 따라 대기 중 이산화 탄소 농도를 380 - 1,400 ppm 사이로 예측한다.

IPCC 제6차 평가 보고서는 21세기 말 지구 온난화 정도를 매우 낮은 배출 시나리오에서 1.0–1.8 °C, 중간 시나리오에서 2.1–3.5 °C, 매우 많은 배출 시나리오에서 3.3–5.7 °C로 예측했다.

잔존 탄소 수지는 탄소 순환과 온실 기체의 기후 민감도를 모델링하여 결정한다. IPCC는 2018년 이후 이산화 탄소 배출량이 420에서 570 기가톤(Gt)를 넘지 않으면 2/3 확률로 온난화를 1.5 °C 이하로 유지할 수 있다고 예측했다. 이는 현재 배출량 유지 시 10-13년분에 해당한다. 탄소 수지는 오차 범위가 큰데, 영구 동토층과 습지에서 방출하는 메테인으로 배출량이 약 100기가톤 정도 적어질 수 있다. 그러나 화석 연료 자원이 풍부하여 21세기 탄소 배출 제한은 어렵다.

7. 기후 변화의 영향

지구 온난화가 심해지면, 온도가 다시 낮아져도 특정 영향을 되돌릴 수 없는 한계점인 티핑 포인트를 넘을 위험이 커진다. 예를 들어, 서남극과 그린란드 빙상은 1.5 - 2 °C 기온 상승으로 녹기 시작할 수 있지만, 얼마나 빨리 녹을지는 미래의 온난화 정도에 따라 달라진다. 대서양 자오면 순환(AMOC) 같은 해류가 정지하는 등 짧은 시간 안에 큰 변화가 생길 수도 있다. 티핑 포인트를 넘으면 아마존 우림이나 산호초 같은 생태계에 영구적인 피해를 줄 수 있다.

기후 변화의 장기적인 영향에는 빙상 융해, 해양 온난화, 해수면 상승, 해양 산성화 등이 있다. 수 세기에서 수천 년 동안 기후 변화의 크기는 인위적인 이산화 탄소 배출량에 따라 결정된다. 이산화 탄소의 대기 중 수명이 매우 길기 때문이다. 바다가 이산화 탄소를 흡수하는 속도는 매우 느려 해양 산성화도 수백 년에서 수천 년간 점차 진행될 것이다. 현재까지의 이산화 탄소 배출은 간빙기를 최소 10만 년 이상 더 길어지게 한 것으로 추정된다. 해수면 상승도 수 세기 동안 계속될 것이며, 2000년 이후에는 섭씨 1도 상승할 때마다 2.3 m씩 해수면이 상승하는 것으로 추정된다.

기후 시스템은 초기 강제력에 대한 반응으로, 변화를 증폭시키거나 감소시키는 되먹임 효과를 통해 변화한다. 자기 강화 또는 양의 되먹임은 반응을 증가시키고, 균형 또는 음의 되먹임은 반응을 감소시킨다. 주요 강화 되먹임에는 수증기 되먹임, 빙설 반사 효과, 구름의 순 효과가 있다. 주요 균형 메커니즘은 복사 냉각으로, 지구 표면은 온도가 올라감에 따라 우주로 더 많은 열을 방출한다. 온도 되먹임 외에도, 식물 성장에 대한 CO2^영어 비료 효과 같은 탄소 순환의 되먹임 효과도 있다. 온실가스 배출이 계속되면 되먹임 효과는 양의 방향으로 진행되어 기후 감도를 높일 것으로 예상된다.

되먹임 과정은 지구 온난화 속도를 변화시킨다. 예를 들어, 따뜻한 공기는 더 많은 수분을 수증기 형태로 포함할 수 있는데, 수증기는 강력한 온실 가스이다. 따뜻한 공기는 구름을 더 높고 얇게 만들어 단열 효과를 높여 기후 온난화를 심화시킬 수 있다. 북극의 눈과 해빙 감소는 또 다른 주요 되먹임 효과로, 해당 지역에서 지구 표면의 반사율을 낮춰 북극 온난화를 가속화한다. 이러한 추가적인 온난화는 영구동토층 해빙에도 영향을 주어 메탄과 CO2^영어를 대기 중으로 방출시킨다.

인간이 발생시킨 CO2^영어 배출량의 약 절반은 육지 식물과 바다에 흡수되었다. 이 비율은 일정하지 않으며, 미래의 CO2^영어 배출량이 감소하면 지구는 최대 약 70%까지 흡수할 수 있다. 배출량이 크게 늘면 현재보다 더 많은 탄소를 흡수하지만, 전체 비율은 40% 미만으로 줄어든다. 기후 변화로 가뭄과 폭염이 심해져 육지 식물 성장이 저해되고, 토양이 따뜻해지면 죽은 식물에서 더 많은 탄소를 방출하기 때문이다. 바다가 산성화되고 열염순환과 식물 플랑크톤 분포가 변하면 대기 중 탄소 흡수 속도가 느려진다. 특히 구름 덮개에 대한 되먹임 효과의 불확실성은 주어진 배출량에 대해 서로 다른 기후 모델이 서로 다른 크기의 온난화를 예측하는 주된 이유이다.

기후변화는 해양, 빙하, 날씨 등 광범위한 환경에 영향을 미친다. 변화는 점진적으로 또는 급격하게 나타날 수 있다. 이러한 영향은 과거 기후변화 연구, 모델링, 현대 관측을 통해 확인할 수 있다. 1950년대 이후 가뭄과 열파는 동시에 발생 빈도가 증가하고 있다. 몬순 기간 동안 매우 습하거나 건조한 현상은 인도와 동아시아에서 증가했다. 1980년 이후 북반구의 몬순 강수량이 증가했다. 허리케인과 태풍의 강우량과 강도는 증가하고 있으며, 기후 온난화에 따라 지리적 범위가 극지방으로 넓어질 가능성이 있다. 기후변화로 인해 열대 사이클론의 빈도는 증가하지 않았다.

열팽창과 빙하 및 빙상 융해로 지구 해수면이 상승하고 있다. 해수면 상승은 시간이 지남에 따라 가속화되어 2014년부터 2023년까지 10년간 4.8cm에 달했다. 21세기 동안 IPCC는 저배출 시나리오에서 32~62cm, 중간 시나리오에서 44~76cm, 매우 높은 배출 시나리오에서 65~101cm의 해수면 상승을 예측한다. 남극 해양 빙상 불안정성 과정은 이 값에 상당히 더해질 수 있으며, 고배출량 시나리오에서는 2100년까지 2미터의 해수면 상승 가능성도 있다.

기후변화는 수십 년 동안 북극 해빙의 감소를 초래했다. 1.5°C 온난화에서는 얼음이 없는 여름이 드물 것으로 예상되지만, 2°C 온난화에서는 3~10년에 한 번 발생할 것으로 예상된다. 대기 중 CO2^영어 농도가 높아짐에 따라 더 많은 CO2^영어가 해양에 용해되어 [[해양 산성화|해양을 산성화시키고 있다.]} 산소는 따뜻한 물에 잘 녹지 않기 때문에, 해양의 산소 농도는 감소하고 있으며, 죽음의 지대가 넓어지고 있다.

높은 수준의 지구 온난화는 '전환점'(온도가 이전 상태로 돌아가도 특정 영향을 피할 수 없는 한계점)을 넘을 위험을 높인다. 예를 들어, 그린란드 빙상은 이미 녹고 있지만, 지구 온난화가 섭씨 1.7°C~2.3°C에 도달하면 완전히 사라질 때까지 계속 녹을 것이다. 나중에 온난화가 섭씨 1.5°C 이하로 감소해도, 온난화가 처음부터 그 한계에 도달하지 않았을 때보다 훨씬 더 많은 빙하를 잃게 된다. 빙상은 수천 년에 걸쳐 녹겠지만, 다른 전환점은 더 빨리 발생하여 사회가 대응할 시간을 줄인다. 해류 붕괴(예: 대서양 자오선 역전 순환류(AMOC)), 아마존 열대우림 및 산호초와 같은 주요 생태계에 대한 돌이킬 수 없는 피해는 수십 년 만에 발생할 수 있다.

장기적인 기후변화의 해양에 대한 영향에는 추가적인 빙하 용융, 해양 온난화, 해수면 상승, 해양 산성화 및 해양 탈산소화가 포함된다. 장기적인 영향의 시간 규모는 이산화탄소의 대기 중 장기 체류 시간 때문에 수세기에서 수천 년에 이른다.CO2^영어 그 결과, 2000년 후에는 약 2.3m/°C의 해수면 상승이 예상된다. 해양 CO2^영어 흡수는 충분히 느려 해양 산성화 또한 수백 년에서 수천 년 동안 계속될 것이다. 심해(2000m 아래)는 이미 현재까지 발생한 온난화로 인해 용존 산소의 10% 이상을 잃을 것으로 예상된다. 또한, 남극 서부 빙상은 돌이킬 수 없는 융해가 진행될 것으로 보여, 약 2000년에 걸쳐 해수면을 적어도 3.3m 상승시킬 것이다.

최근 지구 온난화는 많은 육상 및 담수 종들을 극지방과 고도가 높은 지역으로 이동시켰다. 예를 들어, 지난 55년 동안 북미 조류 수백 종의 서식 범위는 연평균 1.5km의 속도로 북쪽으로 이동했다. 대기 중 이산화탄소(CO2^영어) 농도 증가와 생장기간 연장은 전 세계적인 녹지화를 가져왔다. 그러나 폭염과 가뭄으로 일부 지역의 생태계 생산성이 감소했다. 이러한 상반되는 효과의 미래 균형은 불확실하다. 기후 변화로 인해 발생하는 관련 현상은 전 세계적으로 최대 5억 헥타르에 영향을 미치는 목본 식물 침범이다. 기후 변화는 사막 확장과 같이 건조한 기후대의 확장에 영향을 주었다. 전 세계 온난화의 규모와 속도는 생태계의 급격한 변화 가능성을 높이고 있다. 전반적으로 기후 변화는 많은 종의 멸종을 초래할 것으로 예상된다.

해양은 육지보다 온난화 속도가 느렸지만, 해양 식물과 동물은 육지 종보다 더 빠른 속도로 차가운 극지방으로 이동했다. 육지와 마찬가지로 기후 변화로 인해 해양 열파가 더 자주 발생하여 산호, 켈프, 바닷새와 같은 다양한 유기체에 피해를 준다. 해양 산성화는 해양 석회화 유기체(예: 홍합, 따개비, 산호)가 껍질과 골격을 생성하는 것을 어렵게 만들고, 열파는 산호초를 표백시켰다. 기후 변화와 부영양화로 인해 증가된 유해 조류 증식은 산소 수준을 낮추고, 먹이 사슬을 교란시키며, 많은 해양 생물의 손실을 초래한다. 연안 생태계는 특히 스트레스를 받고 있다. 기후 변화 및 기타 인간의 영향으로 인해 전 세계 습지의 거의 절반이 사라졌다. 식물은 해충의 피해로 인해 스트레스를 받고 있다.

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📌 열 고정 해제

기후 변화가 환경에 미치는 영향

세계보건기구(WHO)는 기후변화를 21세기 세계 보건에 대한 가장 큰 위협 중 하나라고 부른다. 과학자들은 기후변화가 초래하는 돌이킬 수 없는 피해에 대해 경고해왔다. 극한 기후 현상은 공중 보건과 식량 안보, 물 안보에 영향을 미친다. 극심한 온도는 질병과 사망 증가로 이어진다. 기후변화는 극한 기후 현상의 강도와 빈도를 증가시킨다. 기후변화는 전염병(예: 뎅기열, 말라리아)의 전파에 영향을 줄 수 있다. 세계경제포럼(WEF)에 따르면, 2050년까지 기후변화로 인해 1450만 명 이상이 추가로 사망할 것으로 예상된다. 현재 전 세계 인구의 30%는 이미 극심한 더위와 습도가 과도한 사망과 관련된 지역에 거주하고 있다. 2100년까지 전 세계 인구의 50~75%가 그러한 지역에 거주하게 될 것이다.

지난 50년 동안 농업 기술 향상으로 총 작물 수확량은 증가했지만, 기후변화는 이미 수확량 증가율을 감소시켰다. 어업은 여러 지역에서 부정적인 영향을 받았다. 고 위도 지역에서는 농업 생산성이 긍정적인 영향을 받았지만, 중위도 및 저위도 지역은 부정적인 영향을 받았다. 세계경제포럼에 따르면, 특정 지역의 가뭄 증가는 2050년까지 영양실조로 인한 320만 명의 사망과 어린이의 발육 부진을 초래할 수 있다. 2℃ 온도 상승 시 2050년까지 전 세계 가축 사육 두수는 가축 사료 부족으로 7~10% 감소할 수 있다. 이번 세기 말까지 온실가스 배출이 계속 증가하면 2100년까지 매년 900만 건 이상의 기후 관련 사망이 발생할 것이다.

기후 변화로 인한 경제적 피해는 심각할 수 있으며, 재앙적인 결과를 초래할 가능성이 있다. 특히 동남아시아와 사하라 사막 이남 아프리카는 대부분의 주민들이 자연 및 농업 자원에 의존하고 있기 때문에 심각한 영향을 받을 것으로 예상된다. 열 스트레스로 인해 야외 노동자들이 일을 할 수 없게 될 수 있다. 지구 온도가 4°C 상승하면 이 지역의 노동력은 30~50% 감소할 수 있다. 세계은행은 2016년부터 2030년까지 기후변화 적응 없이는 1억 2천만 명 이상이 극심한 빈곤에 빠질 수 있다고 추산한다.

부와 사회적 지위에 기반한 불평등은 기후 변화로 인해 악화되었다. 기후 충격에 대한 완화, 적응 및 회복에 있어서 자원에 대한 통제력이 적은 소외된 사람들은 큰 어려움을 겪고 있다. 땅과 생태계에 의존하는 원주민들은 기후 변화로 인해 삶의 질과 생활 방식에 위협을 받게 될 것이다. 전문가 의견 수렴 결과, 기후변화가 무력 충돌에 미치는 영향은 사회경제적 불평등과 국가 역량과 같은 요인에 비해 작은 것으로 나타났다.

여성이 기후 변화와 충격에 더 취약한 것은 아니지만, 여성의 자원 제약과 차별적인 성별 규범은 적응력과 회복력을 제한한다. 예를 들어, 열 스트레스와 같은 기후 충격 동안 여성의 농업 노동 시간 등 작업 부담은 남성보다 감소하는 경향이 적다.

저지대 섬과 해안 지역 사회는 해수면 상승으로 인해 도시 홍수가 더 빈번해지는 위협을 받고 있다. 때로는 땅이 바다에 영구적으로 사라지기도 한다. 이는 몰디브와 투발루와 같은 섬나라 사람들에게 무국적 상태를 초래할 수 있다. 일부 지역에서는 기온과 습도의 상승이 인간이 적응하기에는 너무 심각할 수 있다. 최악의 기후변화 시나리오에서 모델은 인류의 거의 3분의 1이 사하라 사막과 같은 사람이 살 수 없는 매우 더운 기후에서 살게 될 것이라고 예측한다.

이러한 요인들은 국가 내부 및 국가 간에 기후 또는 환경 이주를 유발할 수 있다. 해수면 상승, 극단적인 기상 현상, 그리고 천연자원을 둘러싼 경쟁 심화로 인한 갈등으로 인해 더 많은 사람들이 삶의 터전을 잃을 것으로 예상된다. 기후 변화는 또한 취약성을 증가시켜 자원 부족으로 인해 이동할 수 없는 "고립된 인구"를 만들어낼 수 있다.

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📌 열 고정 해제

기후 변화가 사람들에게 미치는 영향

지구온난화는 기후변화의 주요한 측면이며, 기온의 직접 측정과 온난화의 다양한 영향 측정을 통해 입증되었다. 지구온난화와 기후변화는 종종 같은 의미로 해석되지만, 보다 정확히 말하면 지구온난화는 주로 인위적인 지구 표면 온도 상승과 그 지속이 예측되는 것을 의미하며, 기후변동은 지구온난화와 그 영향(강수량 변화 등)을 모두 포함하는 것이다. 지구온난화는 이미 역사 이전부터 존재했지만, 20세기 중반 이후의 변화는 전례 없는 속도와 규모로 진행되고 있다.

2021년 IPCC 제6차 평가보고서에서는 기후변화가 인간에 의해 야기되었다는 것이 "의심의 여지 없이 명확하다(unequivocal)"라고 밝히고 있다.

또한, IPCC 제6차 평가보고서에 따르면, 인위적인 온실가스(GHG) 배출량은 2010년 이후 모든 주요 부문에서 전 세계적으로 증가하고 있다. 배출량 중 도시 지역에서 특정 가능한 비율이 증가하고 있다. GDP의 에너지 원단위와 에너지의 탄소 원단위 개선에 따른 화석연료와 산업 공정으로부터의 이산화탄소 배출량 감소는 산업, 에너지 공급, 운송, 농업 및 건물에서 전 세계 활동 수준 상승에 따른 배출량 증가를 상쇄하지 못하고 있다.

인간의 영향이 20세기 중반 이후 관측된 온난화의 지배적인 원인이었을 가능성이 매우 높으며, 20세기 중반 이후 "인간의 영향이 대기, 해양 및 육지를 온난화시켜 왔다는 데는 의심의 여지가 없다". 인간의 영향 중 가장 큰 것은 이산화탄소, 메탄, 아산화질소 등 온실가스의 배출이다. 화석연료 연소가 이러한 가스의 주요 발생원이며, 농업으로부터의 배출과 산림 파괴도 중요한 역할을 하고 있다. 이러한 지식은 주요 선진국의 국립과학원에서 인정하고 있으며, 국내외 과학기관에서도 이견이 없는 것이다.

또한, 대기오염물질 중에는 온실 효과를 가진 것이 있으며, 주로 대기 중 수명이 짧은 물질인 SLCPs(단명 기후오염물질)가 중심이며, 블랙카본(BC, 그을음, 흑색탄소 에어로졸), 대류권 오존, 메탄, 일부 대체 프레온류 등이 있다. 한편 유기탄소(OC, Organic Carbon, 그을음)나, 무기염 에어로졸의 황산염 에어로졸 등의 대기오염물질에는 태양광을 차단하여 냉각화를 촉진하는 효과가 있다.

지구온난화의 영향으로는, 해발이 낮은 육지의 침수나 수몰을 발생시키는 해수면 상승, 강수량의 지역적 변화, 열파나 대규모 자연재해 등 이상 기후의 빈발, 사막화의 진행 등을 들 수 있다. 북극권에서는 지표 온도 상승이 가장 크며, 이것이 빙하, 영구 동토층, 해빙의 융해에 기여하고 있다. 또한, 빙하의 융해가 촉진되면 해수면이 상승하고, 키리바시나 투발루와 같은 낮은 지역에 있는 작은 섬나라는 가라앉게 된다. 그러나 현재 투발루에서 발생하고 있는 침수 피해와 지구온난화의 인과관계를 증명하기는 어렵다. 전반적으로 기온 상승은 비나 눈을 가져오지만, 일부 지역에서는 가뭄이나 산불이 증가하고 있다(기후변화). 기후변화는 농작물 수확량을 감소시키고, 식량 안보에 악영향을 미칠 우려가 있으며, 해수면 상승은 연안의 인프라에 홍수를 초래하여 많은 연안 도시의 폐기로 이어질 가능성이 있다. 해수면 상승에 의한 수몰의 위험은 해안 지역에서 점차 진행되며, 온난화를 방치할 경우 수백 년 이상에 걸쳐 도쿄만, 이세만, 오사카만의 해발 제로 미터 지대에까지 이른다. 환경에 대한 영향에는, 생태계 변화에 따른 많은 종의 멸종이나 이동이 포함되어 있으며, 가장 직접적으로는 산호초, 산악지대, 북극권에서의 영향이다. 적설량 감소, 수증기 증가, 영구 동토층 융해 등의 영향에는 지구온난화의 속도를 더욱 높이는 피드백 효과를 일으키는 것도 있다.

이산화탄소 농도 상승에 의한 해양 산성화는 온도에 의한 것이 아님에도 불구하고, 이러한 영향과 마찬가지로 분류되고 있다.

지구온난화에 대처하기 위한 완화 노력에는 저탄소 에너지 기술의 개발과 전개, 화석연료 배출량을 줄이는 정책, 산림 복원, 산림 보전, 나아가 잠재적인 기후공학 기술 개발이 포함된다. 또한, 사회와 정부는 해안선 보호 개선, 더 나은 재난 관리, 더 내성이 강한 작물 개발 등, 현재 및 미래의 지구온난화 영향에 적응하기 위한 노력도 하고 있다.

이러한 상황에서 한국은 2030년까지 온실가스 46% 감축(2013년 대비)을 목표로 하며, 50% 감축을 향한 노력을 계속할 것을 표명했다.

8. 온실 기체 배출량 감소 및 포집

기후 변화는 온실 기체 배출을 줄이고 대기 중의 온실 기체를 흡수하는 탄소 흡수원을 늘려 완화할 수 있다. 온난화를 1.5 °C 이하로 제한하려면 2050년까지, 2 °C 이하로 제한하려면 2070년까지 전 세계 온실 기체 배출량을 탄소 넷제로로 만들어야 한다. 이를 위해서는 에너지, 토지, 도시, 교통, 건물, 산업 등에서 전례 없는 규모의 광범위하고 체계적인 변화가 필요하다.

지구 온난화를 1.5~2 °C로 제한하는 단일 방법은 없으며, 대부분의 시나리오와 전략에서는 다양한 재생 에너지 사용 증가와 에너지 효율 향상을 통해 온실 기체 감축량을 늘려야 한다고 보고 있다. 생태계 압력을 줄이고 탄소 흡수 능력을 높이려면 산림 벌채를 막고 산림 재조림을 통해 자연 생태계를 복원하는 등 농업과 임업 분야에서도 변화가 필요하다.

기후 변화 완화를 위한 다른 방식들은 높은 위험성을 수반한다. 지구 온난화를 1.5 °C 이하로 제한하는 시나리오에서는 21세기 전반에 이산화 탄소 제거 기술을 대규모로 사용할 것으로 예측한다. 그러나 이러한 이산화 탄소 포집 및 제거 기술에 대한 과도한 의존과 환경 영향에 대한 우려도 존재한다.

천연 탄소 흡수원을 강화하여 자연 발생 수준을 넘는 더 많은 이산화 탄소를 격리할 수 있다. 산림 재조림과 비림 지역 수목 심기는 가장 효율적이고 검증된 이산화 탄소 격리 기술이지만, 후자는 농경지를 숲으로 바꾸면서 식량 안보에 대한 우려를 낳기도 한다. 농업 분야에서는 겨울철 피복작물 재배, 경작 강도 및 빈도 감축, 퇴비와 거름을 이용한 토양 질 개선 등 여러 방법으로 토양 탄소 격리를 촉진할 수 있다. 해안 습지와 해초 서식지를 복원하거나 재생하여 유기물을 통한 탄소 흡수를 늘릴 수 있다. 그러나 토양과 나무 같은 유기물에 탄소가 격리되면 토지 이용 변화, 산불, 생태계 변화 등으로 인해 격리되었던 탄소가 대기 중으로 다시 방출될 위험도 있다.

에너지 생산이나 이산화 탄소 집약적인 중공업의 경우, 산업 생산 과정에서 발생하는 불필요한 이산화 탄소를 포집하여 대기 중으로 방출하지 않고 저장할 수 있다. 이산화 탄소 포집 기술은 규모가 제한적이고 비용이 비싸지만, 탄소 포집 및 저장(CCS) 기술은 21세기 중반까지 이산화 탄소 배출을 제한하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 탄소 포집 및 저장 기술은 바이오 기술과 융합하여(BECCS) 이산화 탄소 순배출량을 음으로 만들어 대기 중 이산화 탄소를 흡수하여 저장할 수도 있다. 그러나 BECCS와 같은 기술이 온난화를 1.5 °C 이내로 제한하는 데 큰 역할을 할 수 있을지는 불분명하다. 이산화 탄소 제거에 의존하는 정책 결정은 의사 결정을 안일하게 만들어 국제 목표치를 넘는 지구 온난화 위험을 높일 수 있다.

9. 기후 변화 적응

"기후 변화 적응"이란 현재 및 미래의 기후 변화 영향에 대응하고 그 변화에 적응하는 과정을 의미한다. 추가적인 완화 조치 없이는 "심각하고 광범위하며 돌이킬 수 없는" 영향의 위험을 피하기 어렵다. 더 심각한 기후 변화는 더 많은 변혁적인 적응을 필요로 하며, 이는 매우 큰 비용이 소요될 수 있다. 인간의 적응 능력과 잠재력은 지역과 인구에 따라 고르지 않게 분포하며, 개발도상국은 일반적으로 적응 능력이 낮다. 21세기 첫 20년 동안 대부분의 저소득 및 중소득 국가에서 기본적인 상하수도 및 전기에 대한 접근성이 개선되어 적응력이 향상되었지만, 발전 속도는 더디다. 많은 국가에서 적응 정책을 시행하고 있지만, 필요한 재정과 실제로 사용 가능한 재정 사이에는 상당한 격차가 존재한다.

해수면 상승에 적응하기 위해서는 위험 지역을 피하고, 증가하는 홍수와 함께 살아가는 방법을 배우며, 홍수 제어 시설을 건설해야 한다. 이러한 조치가 실패하면 계획적 후퇴가 필요할 수 있다. 위험한 폭염의 영향을 해결하는 데는 경제적 장벽이 존재한다. 격렬한 작업을 피하거나 에어컨을 사용하는 것은 모든 사람에게 가능한 것은 아니다. 농업에서는 더 지속 가능한 식단으로 전환, 작물 다양화, 토양 침식 방지, 변화하는 기후에 대한 내성을 높이기 위한 유전적 개선 등의 적응 방안이 있다. 보험은 위험을 분담할 수 있게 하지만, 저소득층에게는 접근하기 어려운 경우가 많다. 교육, 이주, 조기 경보 시스템은 기후 취약성을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 맹그로브를 심거나 다른 해안 식생을 조성하면 폭풍으로부터 완충 작용을 할 수 있다.

생태계는 기후 변화에 적응하며, 인간의 개입은 이 과정을 도울 수 있다. 생태계 간의 연결성을 높이면 종들이 더 유리한 기후 조건으로 이동할 수 있다. 종들은 유리한 기후를 가진 지역으로 도입될 수도 있다. 자연 및 반자연 지역을 보호하고 복원하면 회복력이 강화되어 생태계가 적응하기 쉬워진다. 생태계 적응을 촉진하는 많은 행동은 생태계 기반 적응을 통해 인간의 적응에도 도움이 된다. 예를 들어, 자연적인 화재 체제를 복원하면 대형 산불 발생 가능성이 줄어들고 인간의 노출도 감소한다. 강에 더 많은 공간을 제공하면 자연 시스템에 더 많은 물을 저장할 수 있어 홍수 위험이 감소한다. 복원된 숲은 탄소 흡수원 역할을 할 수 있지만, 부적절한 지역에 나무를 심으면 기후 영향이 악화될 수 있다.

기후 변화 적응과 완화 사이에는 상승 작용과 상충되는 부분이 있다. 식량 생산성 증가는 적응과 완화 모두에 큰 이점이 있는 상승 작용의 예시이다. 에어컨 사용 증가는 더위에 더 잘 대처할 수 있게 해주지만 에너지 수요를 증가시키는 상충되는 예시이다. 또 다른 상충되는 예로는 더욱 압축된 도시 개발이 교통 및 건설에서의 배출량을 줄일 수 있지만, 도시 열섬 효과를 증가시켜 사람들을 열 관련 건강 위험에 노출시킬 수 있다는 점이다.

10. 정치와 정책

기후 변화에 가장 취약한 국가들은 대부분 전 세계 온실 기체 배출량에서 극히 미미한 비율만을 차지하고 있어 기후 정의와 공정성에 관한 문제가 계속 제기된다. 기후 변화를 제한하면 빈곤 퇴치나 불평등 감소 같은 지속가능 개발 목표 달성이 훨씬 쉬워진다. 이 연관성은 지속가능 개발 목표 제13호의 "기후 변화와 그 영향을 방지하기 위한 긴급한 조치 실시"라는 항목으로도 분리되어 있다.

기후 변화의 지정학적 문제는 매우 복잡하다. 모든 국가는 한 국가의 기후 변화 완화 정책으로 이익을 얻지만, 개별 국가는 저탄소 경제로 전환하는 과정에서 손해를 본다는 점에서 종종 "무임승차 문제"로 표현되기도 한다. 하지만 이 프레임에는 문제가 있다. 예를 들어 석탄의 단계적 사용 중단을 통해 얻는 공중보건 및 지역 환경 개선 효과는 거의 모든 국가에서 그 이득이 비용을 초과한다. 게다가 화석 연료 순수입국은 친환경 에너지로 전환하면 경제적으로 이득을 얻지만, 순수출국은 화석 연료를 더 이상 팔 수 없어 좌초자산화된다.

온실가스 배출량 절감을 위해 다양한 정책, 규제, 법을 사용하고 있다. 2019년 기준 탄소 가격제가 전 세계 온실 기체 배출량의 20%를 차지하고 있다. 탄소는 탄소세와 탄소 배출 거래를 통해 가격을 책정할 수 있다. 2017년 기준 전 세계의 화석 연료 보조금은 약 3190USD이며, 대기 오염과 같은 화석 연료로 인해 발생하는 간접적 비용은 약 5로 추정된다. 이러한 보조금을 모두 없애면 전 세계 탄소 배출량이 28% 감소하고 대기 오염으로 인한 사망자는 46% 줄일 수 있다. 화석 연료 보조금에서 절약된 비용은 친환경 에너지로 전환하는 데 사용할 수 있다. 온실 기체 배출을 줄이기 위한 보다 직접적인 방법으로는 차량의 환경 기준이나 재생 가능 연료 기준 제정, 중공업의 대기 오염 규제 등이 있다.

기후 정의의 관점에서는 인권 문제와 사회적 불평등 해결을 위한 정책을 고안한다. 예를 들어, 가장 많은 온실가스를 배출하는 부유한 국가들이 기후 변화 적응을 위해 가난한 국가들에게 재정 지원을 해야 한다는 정책도 있다. 또한 화석 연료 사용 감소로 인해 해당 분야의 일자리가 줄어들면서, 공정한 에너지 전환을 위해 기존 노동자들에게 다른 직업으로 전환할 수 있도록 재교육 투자가 필요하다. 특히, 화석 연료 산업 종사자가 많은 지역에는 더 많은 투자가 필요하다.

옥스팜은 2023년에 가장 부유한 10%의 사람들이 전 세계 온실가스 배출량의 50%를 차지한 반면, 하위 50%는 8%만 차지했다고 밝혔다. 배출량의 생산은 책임을 살펴볼 수 있는 또 다른 방법이다. 이러한 접근 방식에 따르면, 상위 21개 화석 연료 회사는 2025년부터 2050년까지 누적 기후 배상금으로 5를 지불해야 한다.

11. 국제 협약

기상이변의 주요 원인으로 지목되는 기후 변화 가속화를 막기 위해 국제적인 협약들이 제정되어 왔다. 1994년에 제정된 기후변화에 관한 유엔 기본 협약(UNFCCC)은 전 세계 거의 모든 국가가 비준한 협정이다. 이 협약은 기후계에 대한 인간의 위험한 간섭을 방지하는 것을 목표로 한다. 협약은 생태계가 기후 변화에 자연적으로 적응하고, 식량 생산이 위협받지 않으며, 안정적인 경제 발전이 가능한 수준으로 대기 중 온실 기체 농도를 안정화해야 한다고 명시한다. 그러나 협약 자체는 배출량 규제를 포함하지 않았고, 협약을 위한 기초 토대만을 제시했다. 실제로 협약 체결 이후 전 세계 온실 기체 배출량은 증가했다. 이후 세계적인 연례 협상 총회가 개최되고 있다.

1997년 교토 의정서는 유엔 기본 협약을 확대하여 대부분의 선진국에 온실 기체 배출 제한을 위한 법적 구속력을 부여했다. 협상 기간 동안 개발도상국을 대표하는 77 그룹은 선진국이 대기 중 온실 기체 축적에 가장 큰 책임이 있으므로, 선진국이 주도적으로 온실 기체 배출량을 줄여야 한다고 주장했다. 당시 개발도상국의 1인당 온실 기체 배출량은 상대적으로 매우 낮았고, 개발도상국은 자국 개발 요구를 충족하기 위해 더 많은 온실 기체를 배출해야 했다.

2009년 코펜하겐 협정은 목표치가 낮아 대체로 실망스러운 결과라는 평가를 받았으며, 77 그룹의 개발도상국들은 이 협정을 거부했다. 코펜하겐 협정 당사국들은 지구 온도 상승을 2 °C 이내로 제한하기로 합의했다. 또한, 2020년까지 기후 변화 완화 및 적응을 위해 개발도상국에 매년 1000를 지원하는 녹색기후기금 설립에 합의했다. 그러나 2020년 기준 녹색기후기금은 예상 목표 금액에 미치지 못했고, 자금 조달이 축소될 위기에 처해 있다.

2015년에는 모든 유엔 국가가 지구 온난화를 2.0 °C 이하로 유지하고, 추가적인 온난화 폭을 1.5 °C 이내로 제한하는 파리 협정에 합의했다. 파리 협정은 교토 의정서를 대체했다. 교토 의정서와 달리 파리 협정에는 구속력 있는 구체적인 배출량 제한 목표치가 없다. 대신 일련의 제한 절차가 구속력을 가진다. 각국은 5년마다 정기적으로 더 진보적인 배출량 제한 목표를 설정하고, 목표 달성 정도를 평가해야 한다. 파리 협정은 개발도상국에 대한 재정적 지원을 재차 강조했다. 2022년 기준 194개국과 유럽 연합이 파리 협정에 서명했으며, 191개국과 유럽 연합이 조약을 비준하거나 당사국으로 가입했다.

오존층 파괴 기체 배출을 금지하는 국제 협약인 1987년 몬트리올 의정서가 온실 기체 배출 억제에 있어 교토 의정서보다 더 효과적이었다는 분석도 있다. 2016년 키갈리 개정안은 오존층 파괴 기체를 대체하는 역할을 했던 강력한 온실 기체인 수소불화탄소 배출 억제를 목표로 한다. 이는 몬트리올 의정서를 기후 변화 대응에 더욱 강력한 협정으로 만들었다.

그러나 지구 온난화를 막기 위한 국제 협약 참여에 소극적인 일부 국가들에 대한 지적도 있다. 미국이 대표적인 예이다. 중화인민공화국의 경우 석탄 탄광 개발, 급속한 산림 파괴, 산업 개발로 이산화탄소 배출량 증가율이 세계 최고 수준이지만, 교토 의정서 기후변화협약에 서명하지 않고 있다. 전문가들은 이러한 국가들의 참여가 '온난화를 극복하는 열쇠'가 될 것이라고 예상한다. 2007년 반기문 국제 연합 사무총장은 미국과 중화인민공화국에 환경 문제에 대한 적극적인 참여를 직접적으로 요구했다.

12. 각국 내 대응

영국 의회는 2019년에 최초로 기후 비상사태를 선포했다. 다른 국가와 관할구역도 이에 동참했다. 같은 해, 유럽 의회는 "기후 및 환경 비상사태"를 선포했다. 유럽 집행위원회는 2050년까지 EU를 탄소 중립으로 만들겠다는 목표로 유럽 그린 딜을 제시했다. 2021년에는 자동차 산업 관련 지침을 포함한 "Fit for 55" 법안 패키지를 발표했는데, 유럽 시장의 모든 신차는 2035년부터 무배출 차량이어야 한다는 내용이다.

아시아 주요 국가들도 비슷한 약속을 했다. 한국과 일본은 2050년까지, 중국은 2060년까지 탄소 중립을 달성하기로 약속했다. 인도는 재생에너지에 대한 강력한 인센티브를 제공하지만, 동시에 국내 석탄 발전을 상당히 확장할 계획이다. 베트남은 2040년대 또는 그 이후 가능한 한 빨리 억제되지 않은 석탄 발전을 단계적으로 폐지하기로 약속한 몇 안 되는 석탄 의존적인 빠르게 발전하는 국가 중 하나이다.

2021년 기준, 파리협정 당사국의 40%를 차지하는 48개 국가 기후 계획에 따르면, 추정 총 온실가스 배출량은 2010년 수준보다 0.5% 낮을 것으로 예상된다. 이는 지구 온난화를 각각 1.5°C 또는 2°C로 제한하기 위한 45% 또는 25% 감축 목표보다 낮은 수치이다.

한국은 2030년까지 온실가스 46% 감축(2013년 대비)을 목표로 하며, 50% 감축을 위한 노력을 계속할 것이라고 밝혔다. 또한, 2050년까지의 탄소중립 달성을 법률에 명기하여 정책의 지속성과 예측 가능성을 높였다. 탈탄소화를 위한 노력과 투자 및 혁신을 가속화하고, 지역의 재생에너지를 활용한 탈탄소화 노력과 기업의 탈탄소 경영을 촉진하는 「지구온난화 대책의 추진에 관한 법률 일부 개정 법률안」을 국무회의에서 의결했다.

각국은 1994년 발효되어 거의 전 세계가 가입한 유엔기후변화협약(UNFCCC)의 틀 안에서 기후변화 대책에 협력하고 있다. 이 조약의 궁극적인 목표는 "기후 시스템에 대한 위험한 인위적 간섭을 막는 것"이다. UNFCCC 당사국은 배출량의 대폭적인 감축이 필요하며, 2016년 파리협정에서는 지구온난화를 2℃(3.6 °F) 이하로 억제하는 데 합의했지만, 지구의 평균 지표 온도는 이미 이 임계값의 약 절반까지 상승했다. 현재의 정책과 공약으로는, 금세기 말까지 지구온난화는 기후가 배출에 대해 얼마나 민감한가에 따라 다르지만, 2℃를 약간 넘는 수준에서 4℃에 달할 것으로 예상된다.

13. 사회적 반응

기후 변화를 제한하는 핵심적인 요소는 재생 가능 에너지이다. 2018년 기준 전 세계 에너지 생산의 80%를 화석 연료가 차지했다. 나머지 20%는 원자력 에너지와 수력, 바이오매스, 풍력 발전, 태양 에너지, 지열 에너지 등을 포함한 재생 가능 에너지가 양분했다. 이 비율은 향후 30년 이내에 크게 바뀔 것으로 전망된다. 새로운 발전소를 건설할 때 가장 저렴한 형태로 태양광 패널과 육지 풍력 발전소를 사용하고 있다. 2019년 새로 설치된 신규 전력 발전소의 75%가 재생 가능 에너지였고 이 중 대부분이 태양광 발전과 풍력 발전이다. 원자력이나 수력 같은 다른 형태의 에너지가 절대 발전 용량 측면에서는 큰 비율을 차지하고 있지만, 이 두 에너지의 성장 전망은 태양광이나 풍력에 비해 매우 제한적인 수치로 분석된다.

2050년까지 탄소 중립을 달성하기 위해 재생 가능 에너지가 발전의 다수를 차지할 것이며, 일부 시나리오에서는 2050년까지 85% 이상이 재생 가능 에너지가 차지할 것으로 전망하고 있다. 석탄 투자는 없어질 예정이며 석탄 사용도 2050년까지 단계적으로 사라질 것이다.

또한 난방과 수송 분야에서 사용되는 중요 에너지원도 점점 전기로 대체돼야 한다. 교통 분야에서 배출되는 온실 기체는 기존의 차량을 전기차량으로 교체해 빠르게 줄일 수 있다. 대중교통과 액티브 모빌리티(자전거 및 보행)의 적극적 활용도 이산화 탄소 배출 감소에 큰 기여를 한다. 해운과 항공 분야에서는 온실 기체 배출량 저감을 위해 저탄소 연료를 사용할 수 있다. 난방의 경우에도 열펌프의 적극적 사용을 통해 점점 탈탄소화로 향할 수 있다.

재생 가능 에너지를 비롯한 친환경 에너지가 지속적으로 빠르게 성장하기 위해서는 넘어야 할 몇 가지 장애물이 있다. 풍력과 태양 에너지의 경우 새 건설 부지에 대한 환경 및 토지 사용 문제가 존재한다. 또한 풍력이나 태양 에너지를 사용한 발전의 경우 계절에 따라 혹은 여러 사정에 따라 발전량이 변화한다. 이렇게 가변적인 발전량을 가진 발전소의 발전량이 적을 땐 보통 양수 발전이나 재래식 발전소를 통해 안정화시켰다. 하지만 앞으로 배터리 저장 발전소가 확대되면 에너지의 수요와 공급을 맞출 수 있으며 장거리 송전으로 가변 재생 에너지의 출력에 유연하게 대처할 수 있다. 바이오 에너지의 경우 탄소 중립이 아닌 경우도 있으며, 식량 안보에 부정적인 영향을 줄 수 있다는 문제점이 있다. 원자력 에너지의 확대는 방사성 폐기물 문제와 핵확산 저지 문제, 원자력 사고 가능성 문제 때문에 큰 제한을 받는다. 수력 발전의 경우 최상의 입지를 갖춘 지역에서만 개발 가능하다는 큰 단점이 있으며, 또한 새 수력 발전소는 사회적, 환경적 우려의 목소리가 커지고 있다.

저탄소 에너지는 기후 변화를 최소화해 인류 보건에 도움을 줄 수 있다. 또한 2016년 기준 연간 700만 명으로 추산되었던 대기오염 사망자를 줄여주는 단기적인 이점도 존재한다. 온난화 정도를 2°C로 제한하는 파리 협정의 목표를 달성할 경우 2050년까지 매년 약 백만 명의 사망자가 줄어들며, 저탄소 에너지로 온난화 정도를 1.5°C로 제한하는 데 성공할 경우 수백만 명의 목숨을 살릴 수 있고 동시에 에너지 안보를 지키며 빈곤율도 줄일 수 있다.

기후 변화와 관련된 대중의 논쟁은 기후 변화 부정자와 오보에 큰 영향을 받아왔는데, 이는 미국에서 발흥하여 이후 다른 국가, 특히 캐나다와 오스트레일리아로 크게 확산되었다. 기후 변화 부정의 배후에 있는 지지자들은 화석 연료 회사, 산업 단체 모임, 보수주의 싱크탱크, 역행주의적 과학자들의 지원을 받아 자금 지원을 많이 받으며 조직 연합도 강대하다. 담배 산업처럼 이런 부정론자들의 주요 전술은 과학적인 데이터와 그 도출 결과에 의심을 품어내게 만드는 방향이었다. 인위적인 기후 변화라는 과학적 합의에 대해 부정하거나 무시, 또는 부당한 의심을 하는 자들을 보통 "기후 변화 회의론자"라고 부르긴 하지만, 일부 과학자들은 이를 부적절한 명칭이라고 지적한다.

기후 변화 부정에는 여러 종류가 존재한다. 어떤 이들은 온난화가 일어난다는 사실 자체를 부정하며, 어떤 이들은 온난화의 발생 자체는 인정하지만 이는 자연적인 요인 때문이라고 주장하며, 또 어떤 이들은 기후 변화가 가져올 영향에는 부정적인 면이 거의 없다고 주장한다. 과학에 대한 '만들어진 불확실성'은 나중에 만들어진 논쟁(Manufactured controversy)으로도 이어졌다. 정책 변화를 막기 위해 과학계 내에서 기후 변화에 대해서 상당한 불확실함과 논쟁이 있다는 잘못된 믿음이 만들어졌다. 이런 발상을 촉진하기 위해 과학 기관과 학계를 비판, 공격하고 개별 과학자들의 동기에 대해 음흉한 목적을 가지고 있다는 등 의문을 제기하는 전략을 사용한다. 기후 변화를 부정하는 블로그와 미디어의 에코챔버는 기후 변화에 대한 오해를 더욱 부추겼다.

기후 변화는 1980년대 후반부터 국제적으로 대중의 관심을 받기 시작했다. 1990년대 초 언론 보도 때문에 사람들은 종종 기후 변화를 오존층 파괴와 같은 다른 환경 문제와 혼동하기도 했다. 대중 문화에서는 기후물 영화인 《투모로우》(2004년)와 앨 고어의 다큐멘터리인 《불편한 진실》(2006년)이 기후 변화를 다룬 주요 영화 중 하나이다.

기후 변화에 대한 대중의 관심과 이해도는 지역, 성별, 나이, 정치 성향에 따라 차이가 존재한다. 더 고수준의 교육을 받은 사람들일수록, 또한 일부 국가에서 여성이거나 청년층일수록 기후 변화를 심각한 위협으로 바라보는 정도가 더 컸다. 정치 성향에 따른 인식 격차는 수많은 국가에서 찾아볼 수 있었으며, 또한 이산화 탄소 배출량이 많은 국가일수록 기후 변화에 대한 우려도가 더 낮은 경향도 있다. 기후 변화의 원인에 대한 견해는 국가마다 매우 다르다. 하지만 시간이 지나면서 문제 인식도가 점점 늘어나 2021년 기준으로 대다수 국가의 대다수 시민들이 기후 변화에 대해 강한 수준의 걱정을 표하거나 세계적인 비상사태 상황으로 인식하고 있다. 기후 변화에 대한 우려가 클수록 기후 변화를 다루는 정책에 대한 대중의 지지도도 더욱 강력해진다.

정치 지도자에게 기후 변화를 막기 위한 조치를 취하길 요구하는 기후 시위가 진행되고 있다. 시위자들은 공개적인 시위, 화석 연료 폐기, 소송 및 기타 형태로 다양한 활동을 하고 있다. 대표적인 기후 시위로는 동맹휴학의 일종인 청소년 기후행동 시위가 있다. 이 시위에서 전 세계의 청소년들이 스웨덴의 10대 소녀 그레타 툰베리의 영감을 받아 2018년부터 특정 금요일마다 학교를 나오지 않는 동맹휴학 시위를 열고 있다. 멸종에의 반란과 같은 단체들은 도로와 대중교통 수단을 점거하는 대규모 시민 불복종 행동을 벌이기도 한다. 공공기관과 기업에게 기후 행동을 강화하기 위한 도구로 소송이라는 수단도 점점 많이 사용하고 있다. 활동가들은 정부를 향한 소송도 제기하면서 정부에게 온실 기체 배출 감축 목표를 취하거나 기후 변화에 관한 기존법을 시행할 것을 요구하고 있다. 또한 화석 연료 회사를 상대로도 손망실에 대한 보상을 요구하며 소송을 제기하는 경우도 있다.