5월의 작은 선인장

지구 온난화가 진행되면서 해수면이 상승하는 현상이 계속되고 있다고 한다. 그래서 남태평양의 아름다운 섬나라 투발루는 평균고도가 50cm 정도이기 때문에 나라의 존립이 위태로워지고 있다고 한다. 그래서 2001년에는 국토포기를 선언하고, 국토 보전이 안 되어 삶을 영유할 수 없을 경우에는 뉴질랜드로 이주하기로 했다고 한다.^[각주:1]

그렇다면 지구온난화는 어떤 이유에 의해서 해수면을 상승시키는 것일까? 이 부분에 대해서 일반적인 상식과 다른 부분이 존재한다.

1. 해수의 열팽창
조카가 중학교를 다닐 때 학원 선생님과 해수면이 왜 상승하는지에 대해서 말싸움을 하고 온 날이 있었다. 선생님은 빙하가 녹아서 해수면이 상승한다고 했는데, 조카는 바닷물의 열팽창 때문에 해수면이 상승하는 주요 원인이라고 주장했다는 것이다. 조카의 주장도 충분히 생각해볼 필요성이 있다고 생각된다. 어떤 것이 주요 원인일까?

우선 해수가 열팽창을 하려면 온도가 올라가야 한다. 지구의 평균온도는 범지구적인 측면에서 지난 100년간 약 1℃정도 상승한 것으로 측정된다. 물의 열팽창 특성상 물의 부피는 약 4℃일 때와 비교해서 100℃ 가까운 온도에서 5% 정도 팽창하므로 1℃ 상승할 때는 약 0.05% 팽창한다고 생각할 수 있다. 바닷물 전체가 0.05% 팽창한다면 엄청나게 많은 팽창이 일어날 수 있다고 생각된다. 바다의 평균깊이가 3800m인 것을 생각한다면 1℃ 해수온도가 상승할 때마다 약 2cm씩 해수면이 열팽창으로 상승하게 될 것이다.

그러나 바닷물 중에서 해저의 수온은 거의 일정하고, 수온약층 부분까지만 온도가 변한다. 수온약층은 계절이나 기상에 따라서 깊이가 변하지만 대략 150~250m 정도의 깊이를 갖는다. 지구의 평균기온이 1℃ 상승한다면 바닷물의 표면의 평균기온도 대략 1℃ 상승하겠지만, 200m 바다 속의 물의 온도는 거의 변화가 없다는 것이다. 물론 평균기온이 상승하면 상승할수록 태풍 같은 바람이 더 강해지므로 수온약층의 깊이도 더 깊어지겠지만, 전반적인 상황을 고려하더라도 바닷물의 열팽창에 의한 해수면 상승은 매년 0.5mm 이상 상승을 기대하기 힘들다.

2. 빙하의 해빙
빙하가 녹으면 얼마나 해수면이 상승할까?
주의해야 하는 것은 이 글에서 이야기하는 것은 '빙산'이 아니라 '빙하'라는 것이다. 바닷물 위에 떠 있는 빙산은 녹아도 해수면은 전혀 상승하지 않는데 물잔 위에 떠 있는 얼음이 녹는다고 하더라도 물이 넘치지 않는다는 이야기로 이미 잘 알려져 있다.
빙하는 육지 곳곳에 흩어져 있는  위에 있는 얼음을 말하는데, 고지대의 빙하, 그린란드의 빙하, 남극의 빙하, 북극 주변의 땅을 이루고 있는 동토 등이 우리가 살펴봐야 할 대상에 해당한다. 애초에 육지 위에 있던 얼음이기 때문에 녹아 바다로 흘러들어가게 되면 바닷물이 늘어나 해수면이 상승하는 것이다.

이러한 빙하들은 모두 현재 녹아 사라지고 있는 추세이고, 이로부터 바다로 유입되는 물의 양은 점점 많아지고 있는 것이 현실이다. 아프리카에 유일하게 존재하는 킬리만자로 산의 만년설은 2015년이면 사라질 것이라고 학자들이 추정하고 있고, 유럽 알프스 산맥의 많은 빙하들은 최근 20년 사이에 수km씩 정상 쪽으로 후퇴했다.
그린란드의 주변에는 옛날에는 농업을 할 곳이 없었지만, 최근에는 점차 농업을 할 수 있는 지형들이 늘어나고 있다고 한다. 북극의 알래스카나 시베리아의 동토는 현재 매우 빠르게 녹고 있어서 동토층 위에 지어진 건물들이 무너지고 있다고 한다. 남극대륙의 빙하들 역시 매우 빠르게 녹고 있지만, 아직은 바다위에 얼어있던 빙하가 녹고 있어서 아직까지는 해수면 상승과 크게 연관되지 않는다고 생각된다.


만약 육지 위의 얼음이 녹아 1km³만큼 바다로 흘러들어간다고 생각해보면 이 때 일어나는 해수면의 상승은 얼마나 될까? 1km³의 물이라고 하면 4.5초 동안 아마존 강에서 바다로 흘러들어가는 물의 양과 비슷한 양이다. 지구의 반지름과 바다의 표면적을 고려하여 계산해보면 대략 2.8X10^-6m만큼의 해수면 상승이 일어난다는 계산이 나온다. 빙하의 양이 엄청나게 많으므로 지구의 모든 빙하가 녹는다고 생각한다면 수 m 정도 해수면이 상승할 것이란 것을 쉽게 추측할 수 있는데, 현재는 빙하의 대다수를 차지하고 있는 그린란드와 남극대륙의 빙하가 거의 그대로 남아있기 때문에 현재까지 빙하가 녹아 해수면이 상승한 양 또한 그리 많지는 않을 것이다.
하지만 해수의 열팽창과 비교한다면 주된 해수면 상승요인이 빙하가 녹는 영향이라는 것에는 이이를 제기할 수 없다.

3. 해저 지각의 침강
그렇다면 투발루는 왜 침식의 위협에 처했을까? 투발루에서 측정된 해수면의 상승규모는 1년에 4~8mm 정도의 규모라고 한다. 이정도의 해수면 상승은 꽤 빠른 편인데, 왜 이렇게 해수면이 상승하게 됐을까? 빙하가 녹는 이유나 열팽창에 의해 상승한 해수면의 높이는 지금까지 수십 년간 수mm 정도에 그칠 것이기 때문에 또 다른 이유가 있어야 한다.

빙하가 녹으면서 생기는 현상으로 지구의 무게가 이동하고 있다는 것도 고려해야 한다. 빙하가 덮고 있던 육지의 지각은 위에 있던 얼음이 없어졌기 때문에 더 작은 힘으로 맨틀을 누르고, 바다의 수심이 더 깊어져 지각이 그만큼 맨틀을 더 강하게 누르게 된다. 그래서 육지는 떠오르고, 바다는 더 깊이 가라앉게 되는 현상이 발생하게 된다. 물론 그 양은 수 mm정도이므로 거의 무시해도 될 정도로 작은 규모이다.
그런데 투발루는 태평양 한가운데에 있는 화산섬이 침식되어 만들어진 섬이라는 것에 주목해야 한다. 화산은 애초에 지각 위에 없던 바위들이기 때문에 화산이 생기기 이전보다 더 큰 힘으로 지각 밑의 맨틀이 눌려서 매년 수mm~수 cm씩 침강하는 경향을 보인다. 우리나라의 화산섬인 제주도, 울릉도, 독도는 계속해서 매년 수mm씩 바다 속으로 내려가고 있으며, 일본이나 하와이, 괌, 백두산도 매년 조금씩 낮아지고 있다. 투발루도 마찬가지로 매년 수 mm씩 가라앉는 것이 당연한 자연의 현상이다.

결과적으로 현재까지 지구온난화로 인해서 생긴 해수면의 상승의 양은 우리가 지금까지 언론에서 전해들은 위협보다는 훨씬 적다고 볼 수 있다.

4. 그렇다면 무엇이 문제일까?
투발루가 가라앉는 것이 자연스러운 현상이라면 무엇이 문제일까?
지구의 평균기온이 높아지면서 햇빛으로 들어온 에너지가 지구에 머무는 양이 적도와 극지방 사이에 더 크게 차이나는 것이 문제가 된다. 그 결과 더 많은 에너지가 적도에서 극으로 이동해서 에너지를 균일하게 하려는 현상들이 발생하게 된다. 이러한 현상들은 엘니뇨/라니냐 현상으로 나타나기도 하고, 강력한 태풍으로 발생하기도 한다. 최근 매미나 카트리나 같은 역사상 관측된 적이 없을 정도로 강력한 태풍이나 허리케인들은 모두 에너지를 수송하기 위해 지구가 만들어내고 있는 현상이다.
이렇게 강력한 태풍과 바람들은 태평양의 외로운 섬나라 투발루를 강타하면서 얼마 되지도 않는 흙을 바다로 씻어 낸다. 결국 사람들이 살 수 있는 공간은 점점 사라지고, 투발루 국토의 침식이 점점 더 빨라지게 되는 것이다.

먼 미래에는 해수면이 수 m 이상 크게 상승하는 일을 걱정해야 할 상황이 발생할 수 있겠지만, 지금까지는 그런 걱정은 하지 않아도 될 것이라고 생각된다. 그러나 당장 온난화로 인해서 기후의 변화, 기상의 변화 등으로 큰 피해가 발생하고 있어서 근시안적인 시각에서도 지구온난화를 막아야 할 충분한 이유가 된다.

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