남극해는 이전에 생각했던 것보다 25% 더 많은 이산화탄소를 흡수합니다.

이 연구를 위해 데이터를 수집하는 플럭스 시스템은 현재 새로운 연구 선박인 RRSS Sir David Attenborough에서 사용되고 있습니다. 사진은 2024년 남극 연구 항해 중 RRSS David Attenborough 경이 사용한 이산화탄소 플럭스 시스템을 보여줍니다. 사진 출처: Tom Bell/PML

UEA(University of East Anglia)와 Plymouth Marine Laboratory(PML)가 주도한 새로운 연구에 따르면 남빙양은 이전에 생각했던 것보다 더 많은 이산화탄소(CO2)를 흡수한다는 사실이 밝혀졌습니다.

과학자들은 대기와 해양 사이의 이산화탄소 교환 또는 흐름을 직접 측정함으로써 이전에 선상 데이터를 기반으로 간접적으로 추정한 것보다 남극 주변 바다가 25% 더 많은 이산화탄소를 흡수한다는 사실을 발견했습니다.

남극해는 지구의 기후를 조절하는 데 중요한 과정인 인간 활동으로 배출되는 이산화탄소를 흡수하는 데 중요한 역할을 합니다. 그러나 이 플럭스의 크기와 변화에는 큰 불확실성이 있습니다.

현재까지 SOCAT(Surface Ocean Carbon Dixide Atlas) 연구선과 무인항해선에서 수집한 데이터, 해양에 배치된 프로파일링 부표에서 얻은 데이터, 글로벌 해양 생지화학 모델 등 선상 측정값을 이용해 추정해 왔다. 이러한 서로 다른 방법은 추정 결과에 큰 차이를 가져옵니다.

새로운 연구에서는 선박의 앞쪽 마스트에 장착된 플럭스 시스템인 에디 공분산(eddy covariance)이라는 새로운 기술을 사용하여 해당 지역에서 7번의 원정 항해 동안 대기-해양 이산화탄소 플럭스를 직접 측정했습니다.

사이언스 어드밴스(Science Advances) 저널에 발표된 연구 결과는 남극해가 여름에 강력한 이산화탄소 흡수원일 가능성이 있음을 시사하며 플랑크톤 데이터 및 모델 시뮬레이션을 기반으로 한 훨씬 약한 추정치에 의문을 제기합니다. 저자들은 관찰된 이산화탄소 흡수량을 "상당히 과소평가"했다고 말합니다.

저자는 이러한 차이가 상층 해양의 온도 변화와 너무 긴 평균 시간 척도 또는 너무 큰 샘플링 간격과 같은 제한된 해상도를 고려하여 설명될 수 있다고 제안합니다.

기후 모델에 대한 새로운 발견의 의미

수석 저자인 UEA 해양 대기 과학 센터(COAS) 및 PML의 Yuanxu Dong 박사는 현재 훔볼트 재단 장학금의 지원을 받는 킬의 GEOMAR Helmholtz 해양 연구 센터에서 일하고 있습니다. 그는 "남빙양의 기존 플럭스 제품을 평가하기 위해 다수의 직접 대기-해양 CO2 플럭스 관측이 사용된 것은 이번이 처음입니다. 우리의 결과는 남빙양이 이전에 인식된 것보다 더 많은 CO2를 흡수하고 있을 수 있다는 직접적인 관측 증거를 제공합니다."라고 말했습니다.

"남극해 CO2 흡원의 정확한 정량화는 지구의 기후를 평가하는 데 중요합니다. 그러나 남극해는 CO2 흡원 용량 추정에서 가장 불확실성이 큰 지역입니다. 우리 연구는 이러한 불확실성을 줄이고 남극해 CO2 흡수에 대한 이해를 향상시킵니다. 향후 추정치에는 온도 조정과 고해상도 재구성 및 모델링이 포함되어야 한다고 권장합니다."

독일의 알프레드 베게너 연구소(Alfred Wegener Institute)와 막스 플랑크 연구소(Max Planck Institute), 벨기에의 플랑드르 해양학 연구소(Flanders Institute for Oceanography), 미국 하와이 대학교(University of Hawaii)의 과학자들로 구성된 연구팀은 기존 CO2 플럭스 추정치의 불일치를 조사한 다음 에디 공분산 플럭스 관측을 사용하여 다양한 데이터 세트를 평가했습니다.

크루즈 데이터는 연구에서 정의된 2019년과 2020년 남극 여름 동안 약 3,300시간(약 175일)의 측정을 다루었으며, 측정 영역은 매우 역동적인 정면 지대입니다. 부표 측정은 약 10일마다 측정하는 데 비해 매 시간마다 측정을 수행합니다.

"남쪽 해양은 중요한 이산화탄소 흡수원이지만 바다가 이산화탄소를 흡수하는 규모와 위치는 불확실합니다"라고 연구 공동 저자이자 PML의 화학 해양학자인 Mingxi Yang 박사는 말했습니다. "PML의 자동 고주파 와류 공분산 시스템은 이 지역의 직접적인 대기-해양 이산화탄소 플럭스 측정 횟수를 크게 늘렸습니다. 이 논문은 대규모 공간 및 시간 규모에 걸친 이산화탄소 플럭스의 직접 측정치를 거친 데이터 제품 및 글로벌 모델의 추정치와 비교한 최초의 논문입니다. 이는 이러한 데이터를 검증하는 데 도움이 되며 이를 개선하는 방법을 밝혀줍니다."

CO2 플럭스 관측 확대를 위한 과제와 기회

겨울 데이터 부족은 당시 해당 지역에 대한 접근이 어렵고 부표가 이 문제를 부분적으로 해결할 수 있기 때문에 보트의 일반적인 문제입니다. 저자들은 크루즈 데이터가 여름 동안 남빙양의 일부만을 다룬다는 점을 인정하지만, 고품질 관측을 생성하려는 지속적인 노력이 대기-해양 이산화탄소 플럭스 추정치를 개선하는 데 중요하다고 말합니다.

여기에는 특히 겨울철에 더 많은 선박으로 조사를 확대하고 부표와 무인 범선을 추가로 배치하는 것이 포함될 수 있습니다. 무인 플랫폼을 통해 겨울철에 더 많은 관측을 하면 계절별 데이터 격차를 메우는 데 도움이 될 것입니다.

논문의 공동 저자이자 PML의 해양 대기 생지구화학자인 Tom Bell 교수는 다음과 같이 덧붙였습니다. "우리는 최근 플럭스 시스템을 새로운 쇄빙선 RRSS Sir David Attenborough로 옮겼으며 올해 초 Weddell Sea에서 연구 순항 중에 첫 번째 플럭스 측정 세트를 수집했습니다. 우리는 현재 기후를 모니터링하고 미래 변화를 예측하는 데 중요한 이 귀중한 작업을 앞으로 몇 년 동안 계속하는 것을 목표로 합니다."

결론 및 행동 촉구

연구원들은 또한 부분적으로는 코로나19 대유행뿐만 아니라 자금 감소와 관련하여 최근 몇 년 동안 선박 표면 해양 이산화탄소 측정 횟수가 급격히 감소했다고 경고했습니다. 예를 들어, SOCAT의 연간 데이터세트 수는 2017년부터 2021년까지 35% 감소했고, 남극해의 경우 40% 감소했습니다.

영국 에너지 대학 COAS(Center for Atmospheric Studies)의 Dorothee Bakker 박사는 SOCAT 의장입니다. "남쪽 해양의 이산화탄소 흡수를 제한하고, 세계 기상 기구의 글로벌 온실가스 관측 모니터링 프로그램을 지원하고, 기후 정책을 알리려면 지표 해양 이산화탄소 측정 및 SOCAT 합성을 위한 지속적이고 확대된 자금이 정말로 필요합니다."

/ScitechDaily에서 편집됨