옥스포드 대학의 연구원들은 북극의 기온이 상승하면 암석의 풍화 작용이 가속화되어 더 많은 이산화탄소가 배출되고 기후 변화에 영향을 미친다는 사실을 발견했습니다. 그들의 연구에 따르면 매켄지 강 유역의 이산화탄소 배출량은 2100년까지 두 배로 늘어날 수 있으며, 이는 황화물 풍화 작용을 기후 모델에 통합하는 것의 중요성을 강조합니다.
옥스퍼드 대학교 지구과학과 연구원들은 온도 상승이 캐나다 북극의 암석 풍화를 가속화하여 점점 더 많은 이산화탄소가 대기로 방출되는 긍정적인 피드백 루프를 생성한다는 것을 보여주었습니다. 이 연구는 Science Advances에 게재되었습니다.
풍화로 인한 대기 이산화탄소의 잠재적 기여를 이해하는 것은 지표 기온이 지구 평균보다 거의 4배 빠르게 따뜻해지는 북극과 같은 민감한 지역에 특히 중요합니다. 한 가지 방법은 특정 광물과 암석이 대기 중의 산소와 반응하여 일련의 화학 반응을 통해 이산화탄소를 방출하는 것입니다. 예를 들어, 황화물 광물(예: "바보의 금")의 풍화는 근처의 다른 암석 광물이 이산화탄소를 방출하게 하는 산을 생성합니다. 북극 영구 동토층에서는 온도가 상승하고 땅이 녹으면서 이러한 광물이 노출되어 잠재적으로 기후 변화를 가속화하는 긍정적인 피드백 루프가 됩니다.
그러나 지금까지는 이 반응이 온도 변화에 어떻게 반응하는지, 그리고 얼마나 많은 이산화탄소가 추가로 방출되는지는 거의 알려지지 않았습니다.
새로운 연구에서 연구자들은 온도 상승에 대한 풍화 과정의 민감도를 연구하기 위해 캐나다 최대 강 시스템인 매켄지 강 유역의 23개 지역에서 얻은 황산염(SO42-) 농도와 온도 기록을 사용했습니다. CO2와 마찬가지로 황산염은 황화물 풍화의 산물이며 이 과정이 얼마나 빨리 발생하는지 추적하는 데 사용할 수 있습니다.
결과는 유역 전반에 걸쳐 온도가 증가함에 따라 황산염 농도가 급격히 증가한다는 것을 보여줍니다. 지난 60년 동안(1960년부터 2020년까지) 온도가 2.3oC 상승함에 따라 황화물 풍화는 45% 증가했습니다. 이는 풍화로 인해 방출된 이산화탄소가 북극의 온난화를 가속화하는 긍정적인 피드백 루프를 촉발할 수 있다는 점을 강조합니다.
연구원들은 이들 강의 과거 기록을 사용하여 적당한 배출 시나리오 하에서 매켄지 강 유역의 CO2 방출이 2100년까지 연간 30억 킬로그램으로 두 배 증가할 수 있다고 예측합니다. 이러한 변화는 캐나다 국내 항공 산업의 일반적인 연간 총 배출량의 절반에 해당합니다.
수석 저자인 Ella Walsh 박사(연구 당시 옥스퍼드 대학교 지구 과학부)는 다음과 같이 말했습니다. "우리는 중간 정도의 온난화에도 매켄지 지역 전체에서 황화물 산화가 극적으로 증가한다는 것을 발견했습니다. 지금까지 우리는 황화물 암석에서 배출되는 CO2의 온도 민감도와 대규모 및 시간 규모에 따른 주요 동인을 알지 못했습니다."
유역의 모든 부분이 같은 방식으로 반응하는 것은 아닙니다. 록키 산맥과 영구 동토층으로 덮인 지역에서는 풍화 작용이 온도에 훨씬 더 민감합니다. 연구진은 이 과정을 시뮬레이션함으로써 암석이 얼고 부서지면서 암석이 파편화되면서 황화물 풍화 작용이 더욱 가속화된다는 사실을 발견했습니다.
대조적으로, 이탄지로 덮인 지역은 이탄이 이 과정으로부터 기반암을 보호하기 때문에 기후가 따뜻해짐에 따라 황화물 산화가 더 느리게 증가합니다.
공동 저자인 Bob Hilton 교수(옥스퍼드 대학교 지구과학과)는 다음과 같이 말했습니다. "향후 북극의 광대한 지역에 걸친 기후 온난화는 황화물 산화 속도를 더욱 증가시키고 지역 탄소 순환 예산에 영향을 미칠 수 있습니다. 이제 우리는 이 사실을 발견하고 이러한 반응을 늦추는 방법을 이해하기 위해 노력하고 있으며 이탄지의 형성은 황화물 산화 과정을 줄이는 데 도움이 되는 것으로 보입니다."
북극 전역에는 암석 종류, 높은 비율의 노출된 기반암, 넓은 면적의 영구적으로 얼어붙은 땅이 결합되어 온난화된 기후가 황화물 풍화 작용을 급속히 증가시키는 조건을 만드는 유사한 환경이 많이 있습니다. 따라서 이러한 영향은 매켄지 강 유역에만 국한되지 않을 가능성이 높습니다.
연구자들은 이 연구가 기후 변화를 예측하는 데 유용할 수 있는 대규모 배출 모델에서 황화물 풍화를 설명하는 가치를 강조한다고 믿습니다.
/SciTechDaily에서 편집됨
DOI:10.1126/sciadv.adq4893