새로운 연구에 따르면 광대한 남극 빙상은 지구의 기후 변화에 반응하는 방식을 근본적으로 변화시켰으며, 약 100만년 전 숨겨진 기후 한계점을 넘은 이후 훨씬 더 민감해졌습니다. 연구팀은 이번 발견이 지질학적 역사에서 남극 빙하의 진화를 설명하는 데 도움이 되며 미래 해수면 상승 예측에 새로운 참고 자료를 제공할 수도 있다고 지적했다.
남극 대륙은 현재 지구상에서 가장 많은 양의 얼음을 저장하고 있으며 전 세계 해수면을 조절하는 데 매우 중요합니다. 약 100만년 전, 지구의 기후는 소위 "중기 홍적세 전환"으로의 중요한 전환을 경험했으며, 이 기간 동안 빙하기는 더 길고, 더 추우며, 더 강해지기 시작했습니다.
과학계는 오랫동안 이러한 변화를 알아차렸지만, 고대의 제한된 기온과 강수량 기록으로 인해 남극 빙상이 기후 변화에 어떻게 반응했는지 정확하게 판단하는 것은 오랫동안 어려웠습니다.
연구진은 이 문제를 해결하기 위해 지난 300만년 동안의 지구 기후 조건을 재구성할 수 있는 한국기초과학연구원 기후물리 연구단에서 새로 개발한 고기후 시뮬레이션 모델을 사용했다.
그런 다음 연구팀은 시뮬레이션된 온도 및 강수량 데이터를 Penn State University가 개발한 빙상-빙붕 모델에 입력하여 남극 대륙과 북반구의 빙상 두께, 흐름 및 온도의 변화를 추적하는 동시에 로스 해 및 웨델 해와 같은 지역에서 부유 빙붕의 거동을 시뮬레이션했습니다.
한국의 최첨단 기초 과학 슈퍼컴퓨터로 구동되는 이 모델은 변화하는 기후에서 세계 주요 빙상이 어떻게 진화하는지에 대한 물리적 메커니즘에 대한 일관된 그림을 그립니다.
결과는 홍적세 중반 전환 이후 남극 빙상이 뚜렷한 역학 상태에 진입했음을 보여줍니다. 연구원들은 약 240ppm이라는 주요 이산화탄소 임계값을 확인했습니다. 대기 CO2 농도가 이 수준 아래로 떨어지면 해양 및 대기 온도 변화에 대한 남극 얼음 덩어리의 민감도가 크게 증가하고 빙상 크기도 더욱 극적인 변동을 경험합니다.
논문 제1저자 윤경숙 한국기초과학원 기후물리연구단 연구원은 “변태 이후 남극 빙상은 기후강제력에 대한 반응이 크게 강화됐다”며 “이는 빙상계가 느리고 선형적으로 진화하는 것이 아니라 특정 임계점을 넘은 이후 외부 영향에 더욱 취약해짐을 보여준다”고 밝혔다.
시뮬레이션은 또한 요인들의 조합으로 인해 약 100만년 전 이후 남극 빙상이 더 쉽게 확장되었음을 보여줍니다. 하나는 빙하기 동안 해양 온도가 낮아져 해수면 아래 얼음 바닥 부분이 녹는 것이 약해졌다는 것입니다. 다른 하나는 지구의 해수면이 지금보다 약 50~100미터 낮다는 것입니다. 해수면이 낮아지면 남극 빙붕 아래 기반암에 가해지는 압력이 감소합니다. 시간이 지남에 따라 기반암은 천천히 상승하고 이는 해안 지역의 얼음이 더욱 두꺼워지는 것을 촉진합니다.
연구자들은 이러한 메커니즘이 결합되어 후기 빙하 주기 동안 더 크고 오래 지속되는 남극 빙상을 형성했다고 믿습니다.
저자들은 또한 이번 발견이 기후 변화에 대한 남극 대륙의 반응이 이전에 생각했던 것보다 예측하기 더 어려울 수 있다는 것을 의미한다고 경고했습니다. 공동저자인 한국기초과학연구원 기후물리센터 소장 악셀 티머만(Axel Timmermann)은 남극 빙상이 이전에 예상했던 것보다 외부 강제력에 더 민감할 수 있다고 지적했는데, 이는 지구 온난화의 맥락에서 앞으로 빙상이 어떻게 변할 것인지에 대한 중요한 질문을 제기하기도 한다.
연구팀은 빙상이 환경 변화에 항상 원활하고 점진적으로 반응하는 것은 아니라는 점을 강조했다. 그들은 임계점을 넘은 후 갑자기 행동 패턴을 바꿀 수 있으며 외부 영향에 대한 민감도가 크게 바뀔 수 있습니다. 이러한 전환이 언제, 왜 발생하는지 이해하는 것은 미래 해수면 상승 예측의 정확성을 높이는 데 중요합니다.