지구온난화 증폭시키는 수증기 확인(2014.08.15)
여름철, 더위를 더욱 부채질하는 것은 바로 수증기다. 한낮에 볕이 아무리 뜨거워도 습도가 낮으면 불쾌지수는 높지 않다. 말 그대로 땡볕더위, 불볕더위가 된다. 하지만 습도가 높으면 글자 그대로 무더위, 가마솥더위, 한증막 같은 더위가 된다. 가마솥더위는 밤에도 열기가 잘 식지 않는다. 수증기가 빠져나가는 열을 나가지 못하게 잡기 때문에 밤에도 잠자기 힘든 더위가 이어진다. 열대야가 나타나는 것이다.
하루하루 날씨뿐 아니라 장기간의 기후에서 대기 중 수증기가 지구 기온 변화에 어떤 영향을 미칠까?
온실가스 하면 흔히 이산화탄소(CO2)를 떠 올린다. 하지만 지구상에서 가장 많은 온실가스는 수증기다. 지금까지 이산화탄소에 비해 수증기에 대한 관심이 덜했던 것은 대기 중의 수증기는 인간의 화석 연료 사용으로 급증하고 있는 이산화탄소와 달리 인간 활동과 관계없이 자연현상에 의해 변화가 생기는 것으로 생각했기 때문이다.
그런데 최근 서울대와 미국 마이애미대학(University of Miami) 공동연구결과 대기 중의 수증기가 이산화탄소와 마찬가지로 인간 활동에 의해서 추가적으로 증가하고 있는 것으로 확인됐다. 연구논문은 미국 국립과학원회보(PNAS) 온라인 판 최근호에 실렸다(Chung et al, 2014). 아래 그림은 지구를 덮고 있는 대류권 상층의 수증기를 보여준다(자료:NASA, 마이애미대학).
논문에 따르면 연구팀은 지난 1979부터 2005년까지 미국 국립해양대기국(NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration) 위성이 관측한 대류권 상층(지상 약 5~10km)의 수증기를 면밀히 조사했다. 그런데 위성에서 관측한 대류권 상층의 수증기가 늘어나는 경향이 있는 것으로 확인됐다. 중요한 것은 증가하고 있는 대류권 상층의 수증기가 자연적인 변동에 의한 것인지 아니면 인간 활동의 영향으로 변동이 생겼느냐 하는 점이다.
대기 중 수증기는 지구상에서 가장 많은 온실가스인데다 어떻게 분포해 있느냐에 따라 각 지역의 기후에 막대한 영향을 미치기 때문에 매우 중요한 의미를 지닌다. 특히 중요한 것은 대기 중 수증기는 이산화탄소를 비롯한 다른 온실가스와는 달리 기온 상승과 수증기 증가가 서로 끝없이 상승작용을 일으키는 이른바 양의 피드백(positive feedback)관계를 가지고 있다는 점이다. 이산화탄소를 비롯해 지금까지 알려진 온실가스는 일단 배출되면 온난화를 일으킨다.
하지만 온난화로 상승한 기온 때문에 이산화탄소를 비롯한 온실가스가 추가로 만들어지지는 않는다. 화석 연료 사용과 산업 활동 같은 추가적인 인간 활동이 있어야만 추가로 온실가스가 배출된다. 그러나 수증기는 다르다. 수증기는 온실가스인 만큼 늘어나면 기온이 상승하게 된다. 기온이 상승하면 증발량이 늘어나 수증기가 더 늘어나게 되고 수증기가 늘어나면 결과적으로 기온은 또 올라간다. 양의 피드백이 작동하는 것이다. 연쇄적으로 기온상승을 일으킬 가능성이 있는 것이다. 때문에 수증기가 인간 활동의 영향으로 추가적으로 만들어졌느냐 아니냐를 확인하는 것은 매우 중요하다.
연구팀은 최근 30년 동안 상층 대류권 상층에서 수증기가 증가한 것이 인간 활동의 영향인지 확인하기 위해서 기후를 시뮬레이션 하는 모형(Model)을 이용하였다. 시뮬레이션 결과 화산 활동이나 태양 활동 변화 같은 자연 현상만을 고려한 경우에는 위성에서 관측한 대기 중 수증기 양의 변동을 설명할 수 없었다. 하지만 이산화탄소 증가 같은 인간 활동의 영향을 고려한 경우에는 최근 나타나고 있는 대류권 상층의 수증기량 변화를 설명할 수가 있었다. 인류의 화석연료 사용으로 이산화탄소가 증가하는 것처럼 인간 활동의 결과로 지구상에서 가장 많은 온실가스인 수증기가 추가로 늘어난다는 뜻이다.
특히 대기 중의 수증기 증가가 인간 활동의 결과란 것을 확인했다는 것은 극단적으로 생각해서 앞으로 인간 활동이 없다고 가정하더라도 즉, 이산화탄소와 같은 기존의 온실가스 배출이 전혀 없다고 가정하더라도 인간이 추가적으로 만들어 낸 대기 중 수증기 자체만으로도 <기온 상승 ⇒ 수증기 증가 ⇒ 기온 상승 ⇒ 수증기 증가 ⇒ 기온 상승 ... >으로 끝없이 이어지면서 지구온난화를 증폭시키는 양의 되먹임 과정이 일어날 수 있다는 것을 확인했다는 것을 의미한다.
때문에 앞으로가 더 문제가 될 수 있다. 잘 알려져 있듯이 모든 기후 예측 모형은 앞으로 화석연료 사용이 늘어나면서 지구온난화는 더욱 가속화 될 것으로 전망하고 있다. 앞으로 기온이 상승한다는 것이다. 지구온난화로 기온이 올라가면 대기 중 수증기는 더 늘어난다. 그러면 기온은 더 올라가고 또 수증기가 늘어나고 기온은 또 더 올라가고...
대기 중의 수증기가 늘어나고 기온이 올라갈수록 대기는 불안정해진다. 수증기는 건조한 공기에 비해 가볍고 뜨거운 공기 또한 찬 공기에 비해 가벼워 상승하려는 성질이 있기 때문이다. 불안정이 커지면 대기 역시 불안정을 해소하려고 한다. 대기가 불안정을 해소하는 전형적인 방법은 비를 뿌리는 것이다. 특히 집중호우를 쏟아 붓는 것이다. 앞으로 악기상이 발생할 가능성이 더욱더 커진다는 뜻이다. 물론 열대야도 늘어난다. 지구온난화로 인한 기온상승과 대기 중 수증기 증가라는 악순환의 고리를 끊을 수 있는 방법은 없을까?
<참고문헌>
* Chung E-S(정의석), B. Soden, B.J. Sohn(손병주), and Lei Shi, 2014 : Upper-tropospheric moistening in response to anthropogenic warming, Proceedings of the National Academy of Science.
(Published online before print July 28, 2014, doi: 10.1073/pnas.1409659111 PNAS July 28, 2014 )안영인 기자 youngin@sbs.co.kr
지구 온난화에 관련된.. 2014년 보도입니다.. 지구 온실기체라 해서 지구의 온도를 올리는 기체중에 대부분은 탄소계열.. 이산화탄소.. 프레온가스.. 메탄가스를 생각하는 이들이 많습니다.
이를 근거로 이런 탄소계열 기체가 배출되지 않는 원전을 가지고 친환경 발전이라 언급하죠..
하지만 지구온난화에 영향을 주는 기체중에는 수증기도 있습니다. 이는 화력발전소 뿐만 아니라 원전도 배출하는 기체입니다.
수증기라 해서.. 단순히 물이 기체화된 것이라 해서 별거 아니라는 생각을 하는 이들.. 많을 겁니다.
그런데.. 그런 기체가 지금도 지구를 덥게 만든다는걸 아는 이들은 적어보입니다.
그런 이들에게 경각심을 주는 보도 아닐까 합니다. 2014년 보도임에도..
추가로.. 원전의 열효율은 30%.. 핵분열로 발생하는 열의 30%만 발전에 쓰이고 70%는 그대로 외부로 배출됩니다.
일반적인 화력발전소의 열효율은 33~48%정도임을 생각하면 원전이 얼마나 열효율이 않좋은 발전방식이라는 걸 알 수 있습니다.