독특하게 취약한 서남극 빙상에는 전 세계 해수면을 5미터 높일 만큼 충분한 물이 담겨 있습니다. 그러나 그 일이 언제, 얼마나 빨리 일어날지는 아직 결정되지 않았습니다.
소개
2014년 5월 NASA는 기자회견을 통해 서남극 빙상의 일부가 돌이킬 수 없는 후퇴 지점에 도달한 것으로 보인다고 발표했습니다. 2km 두께의 얼음판 주변에서 바다를 향해 흐르는 빙하는 눈이 얼음을 보충할 수 있는 것보다 더 빨리 얼음을 잃어가고 있었고, 그 가장자리가 내륙으로 물러나고 있었습니다. 따라서 문제는 더 이상 서남극 빙상이 사라질 것인지 여부가 아니라 언제 사라질 것인지였습니다. 빙하가 사라지면 해수면은 1미터 이상 상승하여 현재 2억 3천만 명이 거주하는 땅이 물에 잠길 것입니다. 그리고 그것은 전체 빙상이 붕괴되기 전의 첫 번째 행동이 될 것이며, 이로 인해 바다가 5미터 상승하고 세계의 해안선이 다시 그려질 수 있습니다.
당시 과학자들은 빙하의 손실이 수세기에 걸쳐 전개될 것이라고 가정했습니다. 하지만 2016년에 Nature에 폭탄 같은 연구가 발표되었습니다. 부서지는 얼음 절벽이 폭주하는 후퇴 과정을 촉발하여 타임라인을 극적으로 앞당길 수 있다는 결론을 내렸습니다. 기후변화에 관한 정부 간 패널(IPCC)은 이를 주목하고 새로운 최악의 시나리오를 수립했습니다. 2100년까지 남극 대륙, 그린란드 및 산악 빙하의 녹은 물과 해수의 열팽창이 결합되어 전 세계 해수면이 2미터 이상 상승할 수 있습니다. 그리고 그것은 시작에 불과할 것입니다. 온실가스 배출이 줄어들지 않고 계속된다면 2300년까지 해수면이 15미터나 높아질 것입니다.
그러나 모든 과학자들이 폭주 시나리오를 확신하는 것은 아닙니다. 따라서 서남극의 거대한 빙하가 사라질 때까지 남은 시간에 대한 긴장이 대두되고 있습니다. 그들의 후퇴가 수세기에 걸쳐 전개된다면 인류는 적응할 시간을 가질 수 있습니다. 그러나 논란의 여지가 있는 폭주 과정을 통해 향후 수십 년 동안 급속한 불안정화가 시작되면 그 결과는 우리의 대응 능력을 초과할 수 있습니다. 과학자들은 뉴욕시, 뉴올리언스, 마이애미, 휴스턴 등 주요 인구 중심지가 아직 준비되지 않았을 수 있다고 경고합니다.
폭주 과정의 가능성을 뒷받침하는 연구를 하고 있는 매니토바 대학의 빙하학자인 카렌 앨리(Karen Alley)는 “우리는 이것을 확실히 배제하지 않았습니다.”라고 말했습니다. "그러나 그것이 곧 일어날 것이라고 말할 준비가 되어 있지 않습니다. 또한 그것이 일어날 수 없다고 말하지도 않을 것입니다."
수천 년 동안 인류는 해안을 따라 번성해왔습니다. 우리가 지질학적 우연, 즉 낮은 바다의 특이한 주문 속에 살고 있다는 사실을 인식하지 못한 채 말이죠. 바다는 다시 돌아올 것입니다. 하지만 얼마나 빨리요? 빙상이 어떻게 후퇴하는지에 대해, 그리고 그에 따른 우리 항구, 집, 그리고 해안 근처에 사는 수십억 명의 미래에 대해 과학은 무엇을 말합니까?
바다에 기반
1978년에 누드 현장 조사를 수행한 것으로 알려진 오하이오 주립 대학의 별난 빙하학자인 존 머서는 지구 온난화가 서남극 빙상을 위협한다고 예측한 최초의 사람 중 하나였습니다. 그는 빙상과 바다의 독특하고 위태로운 관계에 자신의 이론을 기초로 했습니다.
알래스카와 텍사스를 합친 것보다 더 큰 서남극은 봉우리가 턱까지 얼음 속에 묻혀 있는 남극횡단산맥(Transantarctic Mountains)에 의해 대륙의 동쪽 절반과 분리되어 있습니다. 대부분의 얼음이 물 위의 육지에 있는 동남극(그리고 그린란드)과 달리, 서남극의 빙상은 해수면 아래 깊은 곳에서 그릇 모양의 움푹 들어간 곳으로 자리잡고 있으며 그 가장자리에는 바닷물이 찰랑거립니다. 이로 인해 서남극 대륙의 빙상이 붕괴되기 가장 취약한 곳이 되었습니다.
쌓인 얼음 돔인 빙상은 자체 무게로 인해 촉수 모양의 빙하를 통해 바깥쪽으로 흐릅니다. 하지만 빙하는 해안선에서 멈추지 않습니다. 대신 수백 미터 두께의 거대한 얼음판이 바다 위로 뻗어 있습니다. 이 "얼음 선반"은 거대한 뗏목처럼 떠 있으며 항력에 의해 묶여 있고 수중 융기와 능선과 접촉합니다. 그들은 바다를 향한 거침없는 중력에 맞서 빙하를 지탱합니다.
Mark Belan/Quanta 매거진
빙상 취약성의 중요한 최전선은 얼음이 해저에 정지해 있다가 빙붕처럼 떠다니는 상태로 전환되는 '접지선'입니다. 상대적으로 따뜻한 바다가 보호 선반 아래로 이동하면서 보호 선반이 얇아지고 접지선이 내륙으로 이동합니다. 떠다니는 선반은 파편화되어 부서집니다. 이제 상류 빙하는 지지대가 없어 바다를 향해 더 빠르게 흘러갑니다. 그 사이, 두꺼운 얼음을 향해 전진하는 군대처럼 바닷물이 대륙의 중앙을 향해 안쪽으로 경사진 기반암 위에 자리 잡은 두꺼운 얼음을 향해 침입합니다.
노섬브리아 대학의 빙하학자인 힐마르 구드문드손(Hilmar Gudmundsson)은 "여기에는 매우 심각한 메시지가 있습니다. 해양 빙상 불안정이라고 불리는 과정에서 접지선이 점점 더 두꺼운 얼음을 향해 내륙으로 행진함에 따라 전 세계 해수면이 매우 급격히 상승할 것이며 이는 매우 빠르게 일어날 것입니다."라고 말했습니다.
2002년에 과학자들은 그 과정이 어떻게 진행되는지에 대한 실시간 시각을 얻었습니다. 로드 아일랜드 크기 정도의 남극 반도에 떠 있는 덩어리인 라슨 B 빙붕이 불과 한 달 만에 부서져 과학자들을 놀라게 했습니다. 고인 표면의 녹은 물은 수압파쇄(hydrofracturing)라고 불리는 과정을 통해 열린 균열을 만들어냈고, 이로 인해 뒤에 있는 빙하의 유일한 장벽인 대륙붕이 쪼개졌습니다. 빙하는 최대 8배 더 빠른 속도로 바다를 향해 흐르기 시작했습니다. 이들 중 하나인 크레인 빙하(Crane Glacier)는 2003년에 걸쳐 일련의 붕괴로 절벽 가장자리를 잃어 급격히 줄어들었습니다. Thwaites나 Pine Island처럼 서남극 해안의 훨씬 더 큰 빙하에서 비슷한 일이 일어난다면 어떨까요?
2002년에 과학자들은 라르센 B 빙붕이 한 달 남짓 만에 무너지는 것을 보고 놀랐습니다. 이 일련의 NASA 위성 이미지의 시작 부분에서 빙붕의 균열에 기여한 녹은 물 웅덩이가 평행한 파란색 선으로 표시됩니다. 선반은 곧 분해되어 푸른색을 띠는 진창과 빙산이 뒤섞였습니다. 이 얼음 잔해 지대는 이듬해 여름에 대부분 녹아 해류와 함께 표류하기 시작했습니다.
NASA 지구 관측소
그 후 몇 년 동안 고대 해안선에 대한 연구는 지구 시스템의 놀라운 민감성을 드러냈습니다. 즉, 오늘날보다 약간 더 따뜻했던 시대에는 현재 수위보다 6~9미터 높은 바다가 있었던 것으로 나타났습니다.
이에 대응하여 빙하학자인 Robert DeConto와 David Pollard는 빙상 붕괴에 대한 대담하고 새로운 이론을 개발했습니다. 그들은 Larsen B의 분열과 지질학적 과거에 맞춰 보정된 그린란드의 분열 빙하를 바탕으로 고대 해수면에서 파생된 예상과 일치하는 미래의 용융을 예측하는 컴퓨터 시뮬레이션을 만들었습니다.
그들의 2016년 연구에서는 거의 상상할 수 없을 정도로 빠른 얼음 손실과 해수면 상승에 대한 시나리오를 설명했습니다. 해양 얼음 절벽 불안정성(MICI)이라는 과정에서 빙하 가장자리의 90m가 넘는 절벽이 불안정해지고 붕괴되어 연쇄 반응으로 점점 더 두꺼운 얼음이 노출되어 후퇴가 가속화됩니다. 이 모델은 그린란드, 산악 빙하 또는 열팽창이 추가되기 전에 남극 대륙의 얼음만으로도 2100년까지 바다의 해수면을 1미터 이상 높일 수 있다고 제안했습니다.
시뮬레이션에 추가 요소를 통합한 2021년 업데이트에서 DeConto와 동료들은 추정치를 급격히 하향 조정하여 높은 배출 시나리오에서 금세기 말까지 해수면 상승이 40cm 미만이 될 것으로 예상했습니다. 그러나 숫자가 바뀌었음에도 불구하고 DeConto는 MICI 개념을 여전히 확신하고 있습니다. “이것은 부인할 수 없는 매우 기본적인 물리적, 빙하학적 원리에 기초하고 있습니다.”라고 그는 말했습니다.
후퇴를 느리게 하는 메커니즘
2016년 연구 이후 과학계는 우뚝 솟은 얼음 절벽이 실제로 폭주 붕괴를 겪을 수 있는지 테스트하기 시작했습니다. 많은 사람들이 곧 의심의 여지를 발견했습니다.
기본적인 물리학에 대해 이의를 제기하는 사람은 거의 없습니다. Larsen B와 같은 빙붕이 빠르게 붕괴되어 그 뒤에 있는 빙하에 충분히 높은 절벽이 노출된다면, 그 절벽은 실제로 자체 무게로 인해 휘어질 것입니다. 미시간 대학의 빙하학자이자 골절 역학 전문가인 제레미 바시스(Jeremy Bassis)는 “초고층 빌딩이 이렇게 높은 데에는 이유가 있습니다.”라고 말했습니다. 그러나 비평가들은 폭주 절벽 붕괴는 자연에서 목격된 적이 없으며, 그럴 만한 충분한 이유가 있을 수 있다고 주장합니다.
"그렇습니다. 높은 절벽이 노출되면 얼음이 부서지지만 두 가지 안정 요인이 있습니다"라고 다트머스 대학의 빙하학자인 Mathieu Morlighem은 말했습니다. 그는 이러한 요인을 규명한 2024년 연구를 이끌었습니다. 첫째, 새로 노출된 빙하 절벽이 무너지면서 뒤의 얼음이 늘어나고 얇아집니다. 이런 일이 발생하면 빠르게 "당신의 얼음 절벽은 높은 절벽보다 낮아질 것"이라고 Morlighem은 말했습니다. 둘째, 흐르는 빙하는 부서진 얼음을 대체하기 위해 더 많은 얼음을 앞쪽으로 가져와 절벽의 내륙 후퇴를 늦추고 절벽이 무너지는 연쇄 반응의 가능성을 줄입니다.
서남극에 있는 스웨이츠 빙붕은 서남극 빙상의 상당 부분을 배출하는 스웨이츠 빙하의 부유 확장입니다. 빙붕은 아래의 따뜻한 바닷물에 의해 녹으면서 얇아지고 있습니다.
NASA
MICI 시나리오에 도전하는 또 다른 연구에서는 얼음이 깨지면 빙산과 해빙이 조밀하고 뒤죽박죽된 슬러리인 멜란지를 형성하는 경향이 있다고 지적했습니다. 이 얼어붙은 슬러리는 옹벽 역할을 하여 절벽이 붕괴되지 않도록 일시적으로 안정시킬 수 있습니다.
얼음 아래의 기반암도 중요한 역할을 할 수 있습니다. 런던 임페리얼 칼리지(Imperial College London)의 지구 역학자인 프레데릭 리차드(Frederick Richards)는 “단단한 지구는 우리가 예상했던 것보다 해수면 변화에 대한 우리의 이해에 훨씬 더 큰 영향을 미치고 있습니다.”라고 말했습니다. 과학자들은 빙하가 녹으면 땅이 무게가 줄어든 매트리스처럼 반동한다는 사실을 오랫동안 인식해 왔습니다. 그러나 이러한 반등은 수세기 동안 문제가 되기에는 너무 느리다는 이유로 대부분 일축되었습니다. 이제 고정밀 GPS 및 기타 지구물리학적 데이터를 통해 수십 년, 심지어 수년에 걸쳐 반등이 일어나는 것으로 나타났습니다.
그것이 좋은지 나쁜지는 얼음이 얼마나 빨리 후퇴하는지에 달려 있습니다. 적당한 속도로 진행되면 기반암이 얼음을 들어 올려 얼음에 닿을 수 있는 물의 양이 줄어듭니다. 그러나 폭주 절벽 붕괴 등을 통해 후퇴가 너무 빨리 일어난다면 지구는 따라잡을 수 없습니다. 2024년 연구에 따르면 기반암은 여전히 상승하지만 해당 시나리오에서는 녹은 물을 바다로 밀어냅니다. Richards는 “실제로 해수면 상승이 더 커지고 있습니다.”라고 말했습니다. "서남극 대륙 아래에 있는 그릇에서 이 모든 물을 지구 해양 시스템으로 밀어내고 있는 것입니다."
지구의 불안은 고대 해수면 상승 모델에도 영향을 미칩니다. 2023년 연구에서 Richards와 동료들은 호주의 300만년 된 선신세 해안선이 지구 맨틀의 느린 융기와 한숨을 타고 있었고, 그러한 수직 운동을 설명하면 고대 해수면에 대한 추정치가 낮아졌다는 것을 발견했습니다. Richards에 따르면 이는 수정된 기록이 보다 보수적인 빙상 퇴각 모델에 더 잘 일치하기 때문에 이것이 중요하다고 합니다. “잠깐만요, 여러분.” 그가 말했다. "우리는 조금 조심해야 합니다. [고대] 해수면 추정치는 과대평가되었을 수 있고, 따라서 빙상이 얼마나 민감한지를 과대평가했을 수도 있습니다."
DeConto는 Larsen B의 분열과 그린란드의 Jakobshavn Glacier의 붕괴를 반대 증거로 지적합니다. Larsen B가 크레인 빙하를 막는 것을 멈추자 빙하가 보충할 수 있는 것보다 더 빨리 얼음이 부서지기 시작했다고 그는 말합니다. 이는 "파괴가 흐름을 능가할 수 있다는 매우 강력한 증거"입니다.
과거에서 미래로
콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스의 빙하학자인 테드 스캄보스(Ted Scambos)는 “제가 경력을 시작했을 때 남극 대륙이 성장하고 있는지 아니면 줄어들고 있는지에 대한 의문이 있었습니다.”라고 말했습니다. IPCC는 기온이 상승하면 더 많은 눈이 내리고 녹는 것을 상쇄할 것이라는 논리에 따라 빙상이 21세기 내내 상대적으로 안정적으로 유지될 것이라고 오랫동안 주장해 왔습니다.
이 가정은 2000년대 초 Larsen B와 함께 무너졌고, 과학자들은 곧 얼음 손실이 잘 진행되고 있다는 합의에 도달했습니다. 위성 관측에 따르면 파인 아일랜드(Pine Island)와 스웨이트(Thwaites)를 포함해 아문센 해를 따라 흐르는 빙하가 지난 수십 년보다 빠르게 흐르고 있는 것으로 나타났습니다. 빙상은 균형을 이루지 못했습니다. NASA가 2014년 기자 회견을 열었을 때 서남극 대륙의 거대한 빙하 중 다수가 1990년대 이후 꾸준히 후퇴하고 있다는 것이 분명해졌습니다.
2018년 사우스캐롤라이나주 머틀비치에 발생한 허리케인 플로렌스의 여파. 전 세계적으로 약 2억 3천만 명이 해발 1미터 미만에 살고 있으며, 10억 명의 사람들이 해수면 10미터 이내에 살고 있습니다.
방위군/알라미
기자회견에서 발표된 연구 중 하나의 공동 저자인 Morlighem은 "이 접지선이 해마다 후퇴하고 있다고 말할 만큼 충분한 관찰을 한 것은 이번이 처음이었습니다"라고 말했습니다. 이 꾸준한 손실은 빙하가 필연적으로 사라질 것이라는 신호였습니다. “이론적으로 용융을 끄면 이를 멈출 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다. "하지만 그렇게 할 가능성은 전혀 없습니다."
대화의 초점은 바다가 빙붕에서 어떻게 사라질 것인지에 집중되었지만 일부 과학자들은 따뜻해진 공기가 빙상 표면을 녹이기 때문에 위에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 대해 점점 더 우려하고 있습니다. 웰링턴 빅토리아 대학교의 빙하학자인 니콜라스 골레지(Nicholas Golledge)는 오늘날 서남극 대륙이 그린란드의 지위로 전환되고 있는 것으로 봅니다. 그린란드의 해양 취약 얼음 대부분은 이미 사라졌으며 표면이 녹고 있습니다. Golledge는 이러한 과정이 곧 대부분의 모델이 가정하는 것보다 남극 대륙에서 더 큰 역할을 할 것이라고 믿습니다.
예를 들어, 녹은 물을 모으는 것이 Larsen B 붕괴에 기여했습니다. 물이 크레바스로 흘러 들어가면서 기반암과 아래 퇴적물에 윤활유를 공급하여 모든 것을 더욱 미끄럽게 만듭니다. 컬럼비아 대학교 빙하학자인 조니 킹스레이크(Jonny Kingslake)는 이러한 과정이 수치 시뮬레이션에서 지나치게 단순화되거나 생략되었다고 말합니다. “수문학 변화를 무시한다면 후퇴를 과소평가하는 것입니다.”라고 그는 말했습니다.
실제로 2020년 연구에 따르면 남극 대륙의 빙붕으로 흘러드는 녹은 물이 균열에 침투하여 열릴 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이는 DeConto와 동료들이 구상한 해양 얼음 절벽 불안정성의 전조입니다.
미래의 배출량에 따라 IPCC는 이제 2100년까지 평균 해수면 상승을 0.5m에서 1m로 예상하고 있으며, 이 수치에는 모든 용해원과 온난화 수의 팽창이 포함됩니다. MICI 프로세스가 정확하다면 남극 대륙의 기여도를 가속화하여 전체 상승폭을 두 배로 늘릴 수 있습니다. Rutgers University의 기후 과학자이자 과학 정책 전문가인 Robert Kopp는 "이러한 프로세스 중 일부에는 깊은 불확실성이 있습니다."라고 말했습니다. "우리가 아는 한 가지 사실은 대기에 더 많은 이산화탄소를 배출할수록 위험이 더 커진다는 것입니다."
Bassis의 견해에 따르면 "해양 얼음 절벽 불안정성이든 해양 빙상 불안정성이든 그것은 약간의 주의를 산만하게 합니다. 2100년이 되면 우리는 제가 자라던 것과는 근본적으로 다른 해안선에 대해 이야기하게 될 것입니다."
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