북극 해빙

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1. 개요
2. 기후 변화와 해빙의 중요성
3. 북극 해빙의 관측 및 변화 추세
- 3.1. 해빙 면적 및 범위 변화
- 3.2. 해빙 두께 변화
4. 해빙 감소의 영향 및 전망
참조

1. 개요

북극 해빙은 극지방 해양의 열 균형에 중요한 영향을 미치며, 태양 복사를 반사하는 역할을 한다. 해빙은 높은 반사율을 통해 지구 온난화를 가속화하는 양의 되먹임을 유발하며, 해수 염분 농도에 영향을 미쳐 해양 심층 순환을 유지하는 데 기여한다. 20세기 초부터 관측이 시작되었으며, 인공위성을 이용한 관측이 이루어지면서 정확도가 높아졌다. 1970년대 이후 북극 해빙은 감소 추세에 있으며, 특히 2012년에는 역대 최소 면적을 기록했다. 최근에는 해빙의 면적뿐만 아니라 두께도 감소하여 심각한 해빙 손실이 진행되고 있다.

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북극 해빙
개요
북극해의 해빙 분포 (2023년 9월). 파란색 선은 1981-2010년 중앙값 범위.
설명	북극해와 그 주변 지역을 덮고 있는 해빙
두께	3~4m
면적	최대 1500만 km², 최소 400만 km²
특징
구성	떠다니는 해빙
위치	북극해와 주변 바다
계절 변화	겨울에는 확장 여름에는 축소
중요성	지구 기후 시스템의 중요한 요소 북극 생태계에 필수적인 서식지 제공
영향
기후 변화	지구 온난화로 인한 해빙 감소
해수면 상승	해빙 감소는 해수면 상승에 직접적인 영향은 없음 (빙하는 영향)
생태계 변화	북극곰 등 해빙에 의존하는 생물 종에 영향
관련 연구 및 관측
연구 기관	미국 해군 연구소 국립빙설자료센터 (NSIDC) 극지 해양 파트너십
관측 방법	위성 관측 항공 관측 현장 관측
기타
관련 용어	해빙 빙붕 빙산
관련 링크	Arctic Sea Ice News and Analysis University of Illinois Cryosphere Today

2. 기후 변화와 해빙의 중요성

해빙은 지구 기후 시스템에서 중요한 역할을 한다. 특히 에너지 균형 및 수문학적 측면에서 그 중요성이 두드러진다.^[31]^[32]^[33]^[3]^[4]^[5]^[1]^[2]

2. 1. 에너지 균형 효과

해빙은 극지의 열 균형에 큰 영향을 미친다. 해빙이 바다의 80% 가량을 덮고 있을 때 반사율은 약 60%로 태양광에 의한 열이 지구에 축적되지 않고 다시 빠져나가게 한다.^[31] 반면에 해양의 반사율은 10% 정도에 그친다. 해빙은 바닷물 위에 떠서 태양광을 차단하기 때문에 이러한 반사 효과가 더 커진다.^[32]^[33]

해빙은 상대적으로 따뜻한 해양을 훨씬 더 차가운 상공의 공기로부터 단열시켜 해양으로부터의 열 손실을 줄인다. 해빙은 태양 복사에 대해 매우 반사적이며, 맨얼굴일 때는 입사하는 태양 복사의 약 60%, 눈으로 덮여 있을 때는 약 80%를 반사한다. 이것은 알베도 효과로 알려진 되먹임(피드백) 때문이다.^[3] 이는 바다의 반사율(약 10%)보다 훨씬 크며, 따라서 얼음은 표면에서의 햇빛 흡수에도 영향을 미친다.^[4]^[5]

2. 2. 수문학적 효과

가을 겨울철 북극 해빙이 발달하기 시작하면, 바닷물이 함유하고 있던 염분은 더 깊은 곳으로 이동한다. 소금물(해수)이 얼 때 얼음에는 더 이상 소금이 포함되지 않기 때문이다. 따라서 해빙 밑에 있는 바닷물의 염분 농도는 더 짙어지게 되고 밀도가 높아져 가라앉는다. 이렇게 가라앉은 물은 해양심층수의 주요 공급원 가운데 하나이다.^[1] 해빙 주기는 또한 밀도가 높은(염분이 많은) "심층수"의 중요한 공급원이기도 하다.^[2] 해수가 얼면 염분의 대부분을 남기는데, 남은 표층수는 염분 증가로 밀도가 높아져 가라앉아 수괴와 같은 밀도가 높은 해수 덩어리를 생성하며, 이는 북대서양 심층수가 대표적인 예이다.^[2] 이러한 밀도가 높은 물의 생성은 열염분 순환을 유지하는 데 필수적이며, 이러한 과정을 정확하게 표현하는 것은 기후 모델링에 중요하다.^[2]

2. 3. 오덴 (Odden)

그린란드해에서 오덴(odden^no, 곶)이라 불리는 팬케이크 아이스는 겨울철 그린란드 동부의 빙하 경계인 북위 72–74°에서 발달하기 시작한다. 이는 매우 찬 북극 해류인 얀마이엔 해류가 흘러들어 오기 때문이다. 겨울이 깊어지면 오덴은 새로운 해빙으로 발달하여 그린란드의 영구 동토와 이어지는 얼음층을 형성한다.^[1]

바람의 영향으로 대부분의 오래된 얼음은 남쪽으로 이동하며, 거친 바다 위 새로운 얼음이 프래질과 팬케이크 형태로 형성되는 차가운 해수면을 드러낸다.^[1]

3. 북극 해빙의 관측 및 변화 추세

북극 해빙 관측은 20세기 초부터 시작되었으나, 초기 기록은 정확도가 떨어진다. 1970년대 이후 인공위성을 이용한 관측이 시작되면서 보다 정확한 해빙 정보를 얻을 수 있게 되었다. 1987년부터는 마이크로웨이브 센서를 장착한 위성이 활용되어 정밀도가 더욱 향상되었다.

해빙의 양은 면적뿐만 아니라 두께에 의해서도 결정되는데, 예전의 위성 자료로는 두께 측정이 힘들었지만 최근에는 두께도 함께 측정되고 있다. 여름철 북극 해빙의 두께 역시 해가 바뀔수록 평균값이 작아지고 있어 "심각한 해빙 손실"을 겪고 있다.^[39]

3. 1. 해빙 면적 및 범위 변화

북극 해빙에 대한 관측 기록은 20세기 초부터 있었지만, 1950년 이전의 기록은 일부 지역에 대한 육안 측정을 바탕으로 한 것이어서 정확하지 않다. 1970년대 미국의 해양 관측 인공위성인 시샛(1978년)과 님버스 7호 (1978–87년) 이후 위성 관측이 이루어져 보다 정확한 해빙 관측을 할 수 있게 되었다. 1987년부터는 마이크로웨이브를 사용한 센서를 장착한 위성이 활동하게 되었다.

1947년부터 1999년까지 52년 간의 데이터를 분석한 통계에 따르면 북극 해빙은 해마다 평균 약 3%씩 감소하였다.^[40] 1979년에서 2002년까지 23년 간의 통계에서는 감소율이 -2.5% ± 0.9% 정도였다.^[34] 매년 가장 적은 양을 보이는 시기인 9월 초의 변화만 살피면 1979년에서 2011년 사이 32년 사이 북극 해빙의 감소율은 12% 정도이다.^[35] 이 기간 중 가장 심하게 줄어든 시기는 2007년으로 4140000km²를 기록하였다.^[36] 2012년 북극 해빙은 3500000km²를 기록하여 최소값을 갱신하였다.^[37]^[38] 대한민국의 면적은 100410km²로 2012년 최소기 북극 해빙은 대한민국 면적의 약 35배 정도인 셈이다.

3. 2. 해빙 두께 변화

해빙의 양은 면적뿐만 아니라 두께에 의해서도 결정된다. 과거에는 위성 자료로 두께를 측정하기 어려웠지만, 최근에는 두께 측정도 가능해졌다. 여름철 북극 해빙의 두께 역시 평균값이 작아지고 있어, "심각한 해빙 손실"이 진행되고 있음을 보여준다.^[39] 얇은 1년생 해빙의 비율이 증가하면서, 주요 온대 저기압으로 인한 난류로 얼음이 광범위하게 파괴되어 폭풍 등 외부 요인에 의한 해빙 파괴 위험성이 커지고 있다.^[12]

4. 해빙 감소의 영향 및 전망

북극해 해빙 감소는 북극 생태계에 심각한 영향을 미친다. 북극곰, 바다코끼리 등 해빙을 기반으로 살아가는 동물들의 서식지가 줄어들고, 먹이 사슬에도 변화가 발생한다. 해빙 감소는 해수면 상승을 가속화한다. 해빙 자체가 녹는 것은 해수면 상승에 직접적인 영향을 주지 않지만, 해빙 감소로 인해 노출된 바다가 더 많은 태양 에너지를 흡수하면서 해수 온도가 상승하고, 이는 열팽창에 의한 해수면 상승으로 이어진다. 기후 변화로 인한 해빙 감소는 북극 항로 개척 가능성을 높이지만, 동시에 북극 지역의 환경 오염 및 자원 개발 경쟁 심화 등 새로운 문제를 야기할 수 있다.^[24]

1979년부터 2002년까지 10년마다 -2.5%±0.9%의 북극해 해빙 감소가 있었다.^[21] 1979년부터 2011년까지 9월 최소 빙역은 10년마다 12.0%씩 감소했다.^[23] 2007년에는 최소 빙역이 4,140,000km²로, 위성 관측 이래 가장 큰 감소폭(100만 제곱킬로미터 이상)을 기록했다.^[24] 2012년에는 약 3,500,000km²로 최소 기록을 경신했다.^[25]^[26]

해빙의 부피는 얼음의 두께와 면적에 따라 결정된다. 위성 관측으로 면적 변화는 더 정확하게 측정 가능하지만, 얼음 두께 측정은 여전히 어려운 과제다. 얇은 1년생 얼음의 비율이 증가하면서 해빙은 폭풍의 영향에 더 취약해지고, 대형 온대 저기압으로 인한 난류는 해빙의 대규모 파괴를 유발할 수 있다.^[27]

참조

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_[4] 저널 Commercial Arctic shipping through the Northeast Passage: Routes, resources, governance, technology, and infrastructure 2014-10-16
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_[38] 뉴스 'Staggering' Arctic ice loss smashes melt records http://www.smh.com.a[...]
_[39] 뉴스 Large Fractures Spotted in Vulnerable Arctic Sea Ice http://www.climatece[...] 2013-03-13
_[40] 논문 Modeling global sea ice with a thickness and enthalpy distribution model in generalized curvilinear coordinates http://psc.apl.washi[...]

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