요약:
새로운 연구에 따르면 최근 몇 년간 남극 해빙이 계속 감소해 남반구 해양의 심층 구조에 상당한 변화가 발생하고 있는 것으로 나타났습니다. 관측 데이터에 따르면 중요하고 널리 퍼져 있는 해수층이 염도가 높아지고 밀도가 높아지며 가라앉고 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 변화는 더 많은 열이 심해로 유입되어 현재 기후 모델이 예측하는 것보다 훨씬 더 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
매년 남극의 여름에는 다량의 해빙이 녹아 주변 바다로 담수를 방출합니다. 계절에 따라 유입되는 담수는 '남극 중층수'라는 특별한 해수층을 오랫동안 유지합니다. 이 저염분층의 물은 남반구 해양에 널리 분포되어 있으며 탄소를 저장하고, 산소를 운반하고, 전 세계 해류를 유도하는 데 중요한 역할을 하며, 지구가 열, 담수 및 탄소 원소를 재분배하는 데 도움을 줍니다.
연구원들은 1995년부터 2015년 사이에 여름 해빙이 녹아 생산된 담수가 계속해서 해양 시스템의 안정성을 유지했다고 지적했습니다. 그러나 2016년부터 2024년까지 남극 해빙 면적이 역사적 최저 수준으로 떨어지면서 바다로 유입되는 담수의 공급이 크게 줄어들면서 남극 중층수의 염도가 급격히 증가하고 무거워지며 더 깊은 바다로 가라앉게 되었습니다. 이러한 변화는 지난 수십 년 동안의 염도와 밀도 추세를 갑자기 역전시켰습니다.
관련 결과가 Nature Climate Change 저널에 게재되었습니다. 국제 연구팀은 글로벌 아르고 해양 관측 프로그램의 데이터를 사용하여 분석을 수행했습니다. 약 4,000개의 자율 표류 탐지 부표를 통해 상층 해양 환경을 지속적으로 모니터링하고, 위성 관측 및 대기 데이터를 기반으로 해양 변화에 대한 체계적 연구를 수행한다.
이 연구의 리더 중 한 명이자 멜버른 대학교와 인도 과학 연구소의 부교수인 비샤크다타 가얀은 남극 지역이 전 세계 해양의 '담수 엔진'이라고 불릴 수 있으며, 그 변화는 수천 킬로미터 떨어진 해양 순환에 영향을 미칠 수 있다고 말했습니다. 2016년 이전에는 남극의 여름 해빙이 녹아 아마존 강 연간 유량의 약 3배가 생산되었습니다. 2016년 이후 남극 해빙은 기록적인 최저 수준을 유지했으며, 이로 인해 중요한 계절 담수 유입이 갑자기 약화되었으며, 녹은 물의 규모는 아마존 강 연간 유량의 약 2배로 감소했습니다.
공저자인 영국 사우샘프턴 대학의 Alberto Navera Garabato 교수는 이러한 변화는 기후 변화가 지구 표면의 거의 모든 영역에 영향을 미치고 있다는 또 다른 증거라고 말했습니다. 더 염도가 높고 밀도가 더 높은 남극 중층수가 북쪽으로 퍼지면서 대서양, 인도양, 태평양을 건너게 됩니다. 이 수층은 지구 해양역전순환의 중요한 구성요소이기 때문에 현재의 추세가 수년, 심지어 수십 년 동안 지속된다면 향후 대서양 남북역전순환에 영향을 미칠 수 있으며, 이러한 심해류 시스템은 북대서양 지역의 기후 안정성과 밀접한 관련이 있는 것으로 여겨져 왔다.
또한 연구원들은 이러한 변화가 궁극적으로 남반구의 대기 순환, 날씨 패턴 및 폭풍 경로에도 영향을 미칠 수 있다고 지적했습니다. 가장 직접적인 영향은 남극 주변 해역에서 발생하지만, 그에 따른 영향은 점차 전 지구적 규모로 퍼질 수 있습니다.
해류 시스템 외에도 연구팀은 바다의 열 흡수 능력에 변화가 생길 가능성에 대해서도 우려하고 있습니다. 바다는 현재 지구의 중요한 "기후 완충 장치"로 간주되며, 인간 활동으로 인해 발생하는 추가 열과 대량의 이산화탄소를 대부분 흡수하고 저장할 수 있어 지구 온난화 과정을 늦출 수 있습니다.
논문의 제1저자이자 인도 과학 연구소(Indian Institute of Science)의 박사 과정 후보자인 Kaushik Mishra는 이러한 갑작스러운 반전으로 인해 이전 모델에서는 누락되었을 수 있는 핵심 피드백 메커니즘이 드러났다고 말했습니다. 이 단계에서 해양은 인간 활동에 의해 환경으로 방출되는 추가 열의 90% 이상을 흡수하며, 그 중 대부분은 상층 해양에 저장됩니다. 남극 중층이 더 약해지면 과도한 열이 더 깊은 바다로 전달될 수 있습니다. 이는 기존 기후 모델이 심해 온난화의 정도를 과소평가하여 지역 해수면 상승과 미래 해양 및 육지 온도 변화에 대한 평가에 영향을 미칠 수 있음을 의미합니다.
또한 연구원들은 변화된 남극 중층수가 바닷물의 침강 과정에 영향을 미칠 경우 해양의 탄소 저장 능력에도 영향을 미칠 수 있지만 구체적인 영향 규모와 발생 시기에 대해서는 여전히 불확실성이 크다고 지적했습니다.
Gayan은 이러한 변화가 대서양 시스템과 남극 중층 해수 순환이 중요한 임계점에 접근하고 있음을 의미할 수 있다고 믿습니다. 이 임계값을 초과하면 남반구 기후는 더 중요하고 오래 지속되는 변화를 경험할 가능성이 높습니다.
남극 중층수가 비슷한 방향으로 마지막으로 크게 이동한 것은 약 130,000년 전 마지막 간빙기 동안에 연구자들이 말했다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 남극 빙상은 오늘날보다 훨씬 작았고, 그러한 변화가 완료되는 데 수천 년이 걸렸습니다.
반면, 이번에 관찰된 변화는 20년도 채 되지 않아 급속히 일어났습니다. 연구팀은 이러한 급격한 해양 시스템 재편은 현대 관측 기록에서 극히 드물며, 이는 남극 해빙 감소가 전 세계 해양 및 기후 시스템을 새로운 단계로 끌어올리고 있음을 시사한다고 경고했습니다.
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