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지구 한랭화

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목차

1. 개요

지구 한랭화는 장기간에 걸쳐 기온이 하강하는 현상으로, 지구 기온 상승과 하강 추세 중 하강 경향을 의미한다. 약 10만 년 주기로 온난화와 한랭화를 반복하며, 소빙하기가 시작되었다고 보는 경우도 있다. 냉각화는 에어로졸, 궤도 강제력, 심층 순환의 변화, 스벤스마르크 효과 등 다양한 요인에 의해 발생한다. 1970년대에는 지구 한랭화설이 제기되었으나, 현재는 지구 온난화가 진행되고 있다는 것이 일반적인 견해이다.

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지구 한랭화
개요
명칭지구 한랭화
다른 명칭빙하기 도래설
주요 내용지구의 평균 기온이 장기적으로 하락할 것이라는 가설
시기1970년대
주요 원인으로 지목된 요인에어로졸 증가
태양 활동 감소
화산 활동 증가
근거로 제시된 현상1940년대 이후 북반구 기온 하강
북극 해빙 면적 증가
반론 및 비판기온 하강 추세는 일시적인 변동
온실 기체 증가로 인한 지구 온난화 효과가 더 큼
영향
과학계지구 기후 시스템 연구 촉진
대중환경 문제에 대한 관심 증가
정책기후 변화 연구 및 대응 정책 수립의 필요성 인식
현재
지배적인 견해지구 온난화가 주요 기후 문제
지구 한랭화 주장의 현재과학적 근거 부족으로 인해 더 이상 지지받지 않음
관련 연구과거 기후 변동 연구에 기여

2. 지구 한랭화의 정의 및 메커니즘

지구 한랭화는 장기간에 걸쳐 기온이 저하되는 현상으로, 지구 기온의 상승과 하강 추세 중 하강 경향을 의미한다.[59] 지구는 약 10만 년 주기로 온난화와 한랭화를 반복하며, 그 사이에도 작은 온난화와 한랭화가 반복된다.[59] 500만 년이라는 큰 규모로 보면 현재의 온난화는 한랭화 경향의 일부로 여겨진다.[60]

지구 한랭화의 메커니즘은 다양한 요인이 복잡하게 관련되어 나타나는 것으로 생각된다.[60]

2. 1. 에어로졸

인간의 활동, 주로 화석 연료 연소 및 일부 토지 이용 변화는 대기 중 미세 입자(에어로졸)의 수를 증가시킨다. 이는 행성의 알베도를 증가시켜 표면에 도달하는 태양 복사를 감소시킴으로써 지구를 냉각시키는 직접적인 영향을 미친다. 또한, 구름 응결 핵의 역할을 하여 구름의 특성에 영향을 미치는 간접적인 영향도 있다.[6]

1970년대 초, 일부 학자들은 에어로졸의 냉각 효과가 CO2 배출에 따른 온난화 효과를 압도할 수 있다고 추측했다(Rasool and Schneider (1971) 참조).[65] 그러나 관측 결과와 더 깨끗한 연료 연소로의 전환으로 인해, 더 이상 그럴 가능성은 없어 보인다. 현재의 과학 연구는 지구 온난화가 훨씬 더 가능성이 높다는 것을 보여준다.

비록 에어로졸에 의한 기온 하락 예측은 폐기되었지만, 에어로졸은 여전히 냉각 경향에 기여하며, 지구 덤불화에도 영향을 미치는 것으로 여겨진다.

2. 2. 궤도 강제력

궤도 강제력은 지구 자전축의 기울기와 궤도 모양의 느리고 순환적인 변화인 밀란코비치 주기를 말한다. 이러한 주기는 지구에 도달하는 총 일사량을 약간 변화시키고, 계절의 시기와 강도에 영향을 미친다. 이 메커니즘은 빙하기 기후 변화 주기의 시기를 결정하는 것으로 생각되며, 1970년대 중반에 이 메커니즘에 대한 이해가 빠르게 증가했다.[7]

헤이즈(Hays), 임브리(Imbrie), 섀클턴(Shackleton)의 논문 "지구 궤도의 변화: 빙하기의 페이스메이커"는 다음과 같이 예측에 대한 자격을 부여했다. "예측은 두 가지 방식으로 한정되어야 한다. 첫째, 미래 기후 추세의 자연적 구성 요소에만 적용되며, 화석 연료 연소로 인한 것과 같은 인위적 영향에는 적용되지 않는다. 둘째, 이는 20,000년 이상의 궤도 주기를 가진 궤도 변화와 관련되어 있기 때문에 장기적인 추세만 설명한다. 더 높은 빈도의 기후 진동은 예측되지 않는다...결과는 향후 20,000년 동안의 장기적인 추세가 북반구의 광범위한 빙하화와 더 서늘한 기후로 향하고 있음을 나타낸다."[7]

빙하기 주기가 예측 가능하다는 생각은 "곧" 다른 주기가 시작될 것이라는 생각과 혼동된 것으로 보인다. 아마도 이 연구의 상당 부분이 지질학자들에 의해 수행되었기 때문일 수 있으며, 그들은 매우 긴 시간 척도를 다루는 데 익숙하며 "곧"을 수천 년의 기간을 지칭하는 데 사용한다. 밀루틴 밀란코비치 이론을 엄격하게 적용하면 가장 빠른 궤도 주기가 약 20,000년이므로 "빠른" 빙하기 시작(즉, 한두 세기 미만)을 예측할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위한 몇 가지 창의적인 방법이 발견되었으며, 특히 나이젤 캘더가 "스노우블리츠"라는 이름으로 옹호했지만, 이러한 아이디어는 널리 받아들여지지 않았다.

현재의 간빙기 온도 최고점의 길이는 이전 간빙기 최고점(상가몬/에미안)의 길이와 유사하며, 따라서 우리는 이 따뜻한 기간의 끝에 가까워지고 있다고 결론 내릴 수 있다. 그러나 이러한 결론은 잘못된 것이다. 첫째, 이전 간빙기의 길이가 특히 규칙적이지 않았기 때문이다.[8] 페티트(Petit) 등은 "간빙기 5.5와 9.3은 홀로세와는 다르지만, 지속 시간, 모양 및 진폭이 서로 유사하다. 이 두 사건 동안 각각 4,000년의 따뜻한 기간이 있고 그 다음 비교적 빠른 냉각이 있다"고 언급한다.[9] 둘째, 미래의 궤도 변화는 과거의 궤도 변화와 유사하지 않을 것이다.

2. 3. 심층 순환의 변화

해양의 심층 순환은 열염 순환 또는 컨베이어 벨트라고 불리는 해수의 수온과 염분 차이로 인해 발생하는 밀도 차이 때문에 움직인다. 이 순환은 기후에 영향을 미치는 것으로 생각되며, 심층 순환이 약해져 멈추게 되면 한랭화가 진행된다고 여겨진다.[68][69]

표층의 해수가 북대서양 그린란드 해안과 남극 대륙 대륙붕 주변에서 냉각되어 무거워진 해수는 저층으로 가라앉는다. 이 해수는 전 세계 해양의 저층으로 퍼져나가고, 이후 조석에 의해 난류가 발생하여 바다가 섞이면서 표층의 따뜻한 해수와 만나게 된다. 그러면 저층의 해수는 따뜻해지고 가벼워져서 천천히 상승하여 표층으로 돌아오는데, 이 순환은 약 1000년 이상 걸쳐 이루어진다. 이는 펌프 역할을 하여 북쪽의 차가운 해수는 저층을 통해 남쪽으로, 남쪽의 따뜻한 해수는 표층을 통해 북쪽으로 운반되고 그 열은 북쪽 대기로 방출된다. 이처럼 심층 순환에 의해 열이 순환한다.

그러나 지구 온난화나 기후 변화 등의 영향으로 해수 온도가 상승하고, 강수량이 증가하며, 빙상이 녹아 염분 농도가 낮아지는 등 표층 해수의 밀도가 가벼워져 침강량이 감소하면 순환이 약화되거나 정지될 수 있다. 이렇게 되면 따뜻한 해수가 북쪽으로 운반되지 않아 한랭화가 진행된다.[70][71] 과거 베링-알레뢰드기라고 불리는 간빙기 동안 온난화가 점차 진행되던 시기에 심층 순환의 정지로 인해 급격하게 온도가 하강하고, 그것이 1000년 이상 지속된 영거 드라이아스기가 있었다.[72]

IPCC의 AR4에서는 "심층 순환의 변화에 대한 신뢰할 만한 예측은 아직 없다"고 밝혔지만, 1957년에는 1000m 이심의 북향 유량이 22.9m3/s였던 것에 비해 2004년에는 14.8m3/s로 감소하는 등 순환이 약화되고 있다는 것을 알 수 있다.[72] 심층 순환은 수십 년 규모의 자연 변동에 의해 강해질 가능성은 있지만, 21세기 동안 약화될 가능성이 매우 높다고 보고 있으며, 21세기 이후에는 정지될 가능성이 있다고 밝혔다.[70] 2021년 IPCC 발표 AR6에서는 21세기 중에 약화될 가능성이 매우 높다고 했으며, 한편 21세기 중에 정지될 가능성은 50%의 확신도(medium confidence)로 없다고 밝혔다.[73]

2. 4. 스벤스마르크 효과

스벤스마르크 효과는 우주 공간에서 날아오는 은하 우주선이 지구의 기후에 영향을 미친다는 가설이다. 스벤스마르크 효과에 의한 구름의 햇빛 가림 효과로 인해 한랭화가 일어난다고 생각된다. 오사카 만 퇴적물 코어의 꽃가루 분석을 통해 밝혀진 한랭화 시기와 같은 시기에 스벤스마르크 효과에 의한 하층운에 의한 구름의 햇빛 가림 효과로 겨울 계절풍이 강화된 점으로 미루어 보아, 이 한랭화에 스벤스마르크 효과가 관련되어 있다고 생각된다.[74][75]

3. 1970년대 지구 한랭화설

1970년대에 과학자들은 전 지구적 온도 추정치가 1945년 이후 냉각화 추세를 보이고 있다는 것을 인지했다. 그러나 온실 가스 배출로 인한 대규모 온난화 가능성도 함께 제기되었다. 21세기의 기후 추세를 다룬 과학 논문 중 미래의 냉각화를 지지하는 논문은 10% 미만이었고, 대부분은 미래의 온난화를 예측했다.[15] 일반 대중은 이산화탄소가 기후에 미치는 영향에 대해 거의 알지 못했지만, 1959년 5월 ''사이언스 뉴스''는 1850년부터 2000년까지 150년 동안 대기 중 이산화탄소 농도가 25% 증가하고, 그 결과 온난화 추세가 나타날 것으로 예측했다.[1]

1970년대 중반, 지구 냉각화라는 아이디어가 대중 언론에 보도되었을 때 기온 상승은 멈춘 상태였고, 기후학계에서는 이산화탄소의 온난화 효과에 대한 우려가 제기되었다.[3] 세계 기상 기구는 1976년 6월에 "전 지구적 기후의 매우 뚜렷한 온난화"가 발생할 가능성이 있다고 경고했다.[4]

1970년대 초, "그 당시에도 인위적인 온난화 가능성이 피어 리뷰 문헌을 지배했다" [15] 1970년대에는 반구 또는 전 지구 온도 기록을 생성하기 위한 기록 수집이 막 시작되었다.

스펜서 R. 위어트의 저서 ''지구 온난화의 발견''에 따르면, "1970년대에 과학자와 일반 대중 모두 세계가 온난화되고 있는지 냉각되고 있는지 확신할 수 없었지만, ''사람들은 지구 기후가 크게 변화하고 있다고 점점 더 믿게 되었다''".[17]

1970년 1월 11일, ''워싱턴 포스트''는 "더 추운 겨울, 새로운 빙하기의 시작으로 여겨짐"이라고 보도했다.[18] 1972년, 에밀리아니는 "인간의 활동이 이 새로운 빙하기를 촉발하거나 빙상 상당 부분 또는 완전한 용해를 초래할 수 있다"고 경고했다.[19]

1974년 6월 24일자 ''타임''은 "또 다른 빙하기?"라는 제목의 기사를 게재하여 "지난 30년 동안 대기가 점차 냉각되고 있다"고 언급했지만, "일부 과학자들은 ... 냉각 추세가 일시적일 수 있다고 생각한다"고 덧붙였다.[36]

1970년대의 지구 한랭화설은, 처음에는 이 가설이 과학적으로 강력한 지지를 받지 못했지만, 빙하기의 주기성과 1940년대부터 1970년대 전반에 걸친 기온 저하에 대한 이해를 높이는 데 도움이 되는 자료로 신문에 보도되면서 사람들의 관심을 일시적으로 모았다.

3. 1. 1970년대 이전의 인식

1960년대에 J. 머레이 미첼은 1940년대부터 수십 년간의 기온 하락 추세를 지적하며 지구 한랭화 가능성을 제기했다.[15] 1965년 콜로라도주 볼더에서 열린 기후 변화 회의에서는 밀란코비치 주기를 뒷받침하는 증거와 함께, 계산된 작은 햇빛 변화가 빙하기를 유발할 수 있다는 추측이 나왔다. 1966년 체사레 에밀리아니는 수천 년 안에 새로운 빙하기가 시작될 것이라고 예측했다. 1968년 폴 R. 에를리히는 저서 ''인구 폭탄''에서 온실 가스로 인한 지구 온난화와 에어로졸의 냉각 효과를 언급했다.[2]

3. 2. 1970년대의 인식

1970년대 초, 일부 과학자들은 에어로졸 증가로 인한 냉각 효과가 이산화탄소 증가로 인한 온난화 효과를 상쇄할 수 있다고 주장했다.[26][28] 1971년 S. 이쉬티아크 라술과 스티븐 H. 슈나이더는 학술지 ''사이언스''에 논문을 발표하여 이러한 주장을 펼쳤다. 이들은 에어로졸 농도가 4배 증가하면 지구 표면 온도가 3,500까지 낮아질 수 있으며, 이 상태가 수년간 지속되면 빙하기를 유발할 수 있다고 결론지었다.[28] 그러나 이들의 연구는 방정식과 데이터에 심각한 결함이 있었고, 곧 다른 과학자들과 슈나이더 자신에 의해 비판받았다.[27]

1975년 뉴스위크는 "냉각되는 세계"라는 기사를 통해 지구 기상 패턴 변화와 기온 하락을 언급하며 지구 한랭화 가능성을 제기했다.[37] 이 기사는 "지구의 기상 패턴이 변화하기 시작했다는 불길한 징후"가 있으며, "1945년에서 1968년 사이에 북반구 평균 지표 온도가 약 0.3°C 하락했다"고 지적했다. 또한 "이러한 예측[지구 냉각]을 뒷받침하는 증거가 이제 너무나 대량으로 축적되어 기상학자들이 따라가기 힘들 정도"라고 주장했다.

뉴스위크 기사는 냉각의 원인을 명확히 밝히지 않았고, "주요 및 부차적 빙하기의 발병 원인은 여전히 미스터리"라고 언급하며, 미국 국립 과학원(NAS)의 결론을 인용하여 "기본적인 과학적 질문은 대부분 답변되지 않았을 뿐만 아니라, 많은 경우 핵심 질문을 제기할 만큼 충분히 알지 못한다"고 밝혔다.

이 기사는 "결과적인 기근은 파괴적일 수 있다", "가뭄과 황폐", "역대 가장 파괴적인 토네이도 발생", "가뭄, 홍수, 장기간의 건조한 시기, 긴 동결, 늦어진 몬순", "굶주린 사람들이 이주하는 것은 불가능", "현재의 감소는 지구를 빙하기로 향하는 길의 약 6분의 1 지점까지 데려갔다"와 같이 선정적이고 출처가 불분명한 결과를 강조했다.[37][38]

2006년 뉴스위크는 원래 기사가 게재된 지 31년이 넘어 수정 사항을 발표하며, "근시일 내의 미래에 대해 매우 끔찍하게 틀렸다"고 밝혔다.[108] 그러나 당시 발표된 동료 심사를 거친 연구에 대한 학문적 분석에 따르면, 1970년대 기후의 측면을 조사한 대부분의 논문은 중립적이거나 온난화 추세를 보였다.[15]

3. 3. 1970년대 이후의 논의

1970년대 과학자들은 1945년 이후 지구 온도 추정치가 냉각화 경향을 보인다는 것을 인지하기 시작했다. 그러나 동시에 온실 가스 배출로 인한 대규모 온난화 가능성도 제기되었다. 21세기의 기후 추세를 다룬 과학 논문 중 미래의 냉각화를 지지하는 논문은 10% 미만이었고, 대부분은 미래의 온난화를 예측했다.[15] 1959년 5월 사이언스 뉴스는 1850년부터 2000년까지 150년 동안 대기 중 이산화탄소 농도가 25% 증가하여 온난화 추세가 나타날 것이라고 예측했다.[1]

1970년대 중반, 지구 냉각화라는 아이디어가 대중 언론에 보도되었을 때, 기온 상승은 멈춘 상태였고, 기후학계에서는 이산화탄소의 온난화 효과에 대한 우려가 제기되었다.[3] 세계 기상 기구는 1976년 6월에 "전 지구적 기후의 매우 뚜렷한 온난화"가 발생할 가능성이 있다고 경고했다.[4]

1979년 WMO 회의에서 F. 케네스 헤어는 1938년 이후 기온이 약 0.4°C 하락했지만, 1964년경에 하락이 멈추고 반전되었을 수도 있다는 보고를 했다.[41] 그러나 그는 전 세계 기온의 연간 변동성이 추세보다 크며, 남반구 데이터는 1938년 이후 지속적인 전 지구적 냉각 가설을 뒷받침하지 못한다고 지적했다.[41]

4. 21세기 이후의 전망

1970년대에는 과학계에서 지구 온난화 가능성을 인지하고 있었지만, 일부에서는 미래의 한랭화를 예측하기도 했다. 그러나 현재는 열염 순환의 둔화 또는 중단으로 인한 지역적인 냉각 가능성에 대한 우려가 있지만, 그 확률은 매우 낮은 것으로 간주된다.[5] IPCC는 "THC가 약화되는 모델에서도 유럽 전역에 온난화가 나타난다."라고 언급하며, 가까운 미래에 한랭화가 시작될 가능성은 없다고 평가한다.[5]

2003년, 미국 국방부 순자산 평가국은 열염 순환의 붕괴로 인한 급격한 기후 변화 가능성과 잠재적 영향에 대한 연구를 의뢰했다.[47] 이 연구는 8.2킬로년 사건을 모델로 삼았지만, 과학자들은 "그린란드 빙상의 융해로 시작되는 급격한 기후 변화는 21세기에는 현실적인 시나리오가 아니다"라고 밝혔다.[48]

다음 빙하기와 관련하여, 밀란코비치형 계산에 따르면 현재의 간빙기는 인간의 교란이 없을 경우 자연적으로 수만 년 동안 지속될 수 있다.[49] 다른 추정치는 현재 간빙기의 길이를 50,000년으로 보기도 한다.[50] A. 버거는 2005년에 현재의 이산화 탄소(CO2) 교란이 다음 빙하기 주기를 완전히 억제할 만큼 오래 지속될 것이라는 의견을 표명했다.[51]

2015년 보고서에 따르면, 북반구 여름 일사량의 다음 강한 감소가 발생하기 전인 향후 약 50,000년 이내에는 새로운 빙하기가 발생할 가능성이 낮다고 한다.[52] 이는 대기 중 이산화 탄소 농도가 300ppm 이상을 유지하거나 누적 탄소 배출량이 1000 Pg C(1000기가톤 탄소)를 초과하는 경우에 해당한다.[52]

결론적으로, 1970년대의 지구 한랭화설은 과학적 지지를 받지 못했으며, 현재 과학계는 지구 온난화가 진행되고 있다는 데 동의한다.[83][84][85][86][87][88][89][90] IPCC 제4차 평가 보고서에서도 가까운 미래에 한랭화가 시작될 가능성은 부정되었다.[91][92]

5. 한반도에 미치는 영향 및 한국의 대응

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6. 지구 한랭화를 주제로 한 작품

참조

[1] 뉴스 Science Past from the issue of May 9, 1959 https://www.sciencen[...] 2009-04-23
[2] 웹사이트 Paul Erhlich on climate change in 1968 http://backseatdrivi[...] 2005-07-01
[3] 논문 Atmospheric Particles and Climate: can we Evaluate the Impact of man's Activities? 1972-11
[4] 뉴스 World's temperature likely to rise The Times 1976-06-22
[5] 웹사이트 Climate Change 2001: The Scientific Basis http://www.grida.no/[...] 2005-11-17
[6] 논문 Atmospheric Carbon Dioxide and Aerosols: Effects of Large Increases on Global Climate 1971-07-09
[7] 논문 Variations in the Earth's Orbit: Pacemaker of the Ice Ages 1976-12-10
[8] 논문 Can we predict the duration of an interglacial? https://cp.copernicu[...] 2012-09-24
[9] 논문 Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica http://www.escholars[...] 1999-06-03
[10] 뉴스 MacMillan Sails North. Explorer Hopes to Determine Whether New 'Ice Age' Is Coming https://www.nytimes.[...] 1923-07-04
[11] 뉴스 MacMillan to Seek Signs of New Ice Age. His Expedition Equipped for Polar Radio https://www.nytimes.[...] 1923-05-28
[12] 뉴스 A New Ice Age. Berlin Astronomer Discusses Its Possibilities and Chills German Hearts. Glacier Onslaught Is Apparently Ages Away https://www.nytimes.[...] 1926-02-14
[13] 뉴스 Get Out the Ear Muffs. New Ice Age Forecast https://www.nytimes.[...] 1956-11-11
[14] 뉴스 Scientist Warns That Arctic Blast Could Lead to a New Ice Age https://www.nytimes.[...] 1958-11-02
[15] 논문 The Myth of the 1970s Global Cooling Scientific Consensus http://nora.nerc.ac.[...] 2008-09
[16] 웹사이트 QJRMS, 1976, p 473 (Symons Memorial Lecture) http://www.wmconnoll[...] 2005-11-17
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[18] 뉴스 Colder Winters Held Dawn of New Ice Age https://www.proquest[...] 1970-01-11
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[21] 논문 When Will the Present Interglacial End?
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[26] 뉴스 U.S. Scientist Sees New Ice Age Coming https://www.proquest[...] 1971-07-09
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[28] 논문 Atmospheric Carbon Dioxide and Aerosols: Effects of Large Increases on Global Climate
[29] 논문 Aerosol Concentrations: Effect on Planetary Temperatures 1972-01-07
[30] 웹사이트 Aerosols: Volcanoes, Dust, Clouds and Climate: footnote 31 http://www.aip.org/h[...] American Institute of Physics 2003–2011
[31] 웹사이트 Aerosols: Volcanoes, Dust, Clouds and Climate: Schneider part b http://www.aip.org/h[...] American Institute of Physics 2003–2011
[32] 서적 Patterns and Perspectives in Environmental Science (Hardcover) https://archive.org/[...] United States Government Publishing Office
[33] 서적 Science and the challenges ahead : report of the National Science Board https://archive.org/[...] United States Government Publishing Office
[34] 서적 Science and the challenges ahead : report of the National Science Board https://archive.org/[...] United States Government Publishing Office
[35] 서적 Understanding Climate Change: A Program for Action https://archive.org/[...] Washington : National Academy of Sciences
[36] 간행물 Science: Another Ice Age? https://web.archive.[...] 1974-06-24
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[38] 뉴스 Newsweek Rewind: Debunking Global Cooling http://www.newsweek.[...] 2015-01-25
[39] 뉴스 Remember Global Cooling? http://www.newsweek.[...] 2006-10-22
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