지구 온난화

지구 온난화

지구가 에너지를 흡수하고 방출하는 지구 열수지를 이해하고, 온실 효과가 일어나는 원리를 이해한다.

지구 온난화 과정을 이해하고 그 결과 나타나는 여러가지 지구의 환경 변화를 안다.

지구 열수지와 복사평형

지구 열수지

지구에서 우주 공간으로 나가는 에너지를 지구 복사 에너지라고 하는데, 지구 복사 에너지는 일단 지표면에서 대기로 방출되었다가 대기를 거쳐 지구 밖으로 빠져나간다. 지구에 도착하는 태양 복사 에너지를 100이라고 했을 때, 그중 약 30은 대기 중이나 지표면에서 반사되어 곧바로 지구 밖으로 되돌아 나가고, 약 70이 지구에 흡수된다. 흡수되는 70중에서 45는 지표면에 흡수되고, 25는 대기 중에 흡수된다.

지표면에 흡수된 45의 태양 복사 에너지는 모두 대기 중으로 방출된다. 지표는 흡수한 태양 복사에너지(45)중 16은 지구 복사 형태로, 나머지 29는 전도, 대류, 증발의 형태로 대기로 방출한다. 이때 열과 물의 교환 과정에서 바람, 강수 등의 기상 현상과 해류 등이 발생하게 되는 것이다.

대기는 태양으로부터 직접 흡수한 25와 지표면에서 받은 45를 합한 70을 가지게 되고, 이렇게 대기에 흡수된 70의 복사 에너지는 대기-지표 간의 재복사 과정 등을 통해 지구의 온도를 높이고, 결국 우주 공간으로 빠져나가게 되는 것이다. 즉, 지표-대기가 흡수하는 복사 에너지양과 방출하는 복사 에너지양이 같은 복사 평형을 이루고 있고, 그 결과 지구의 연평균 기온은 매년 거의 일정하게 유지되고 있는 것이다.

대기에 의한 온실 효과

지구의 온도가 낮아 대부분 적외선을 방출하는데, 대기 중의 이산화탄소, 수증기, 메테인 등의 기체는 적외선을 잘 흡수하는 성질이 있다. 이러한 기체를 온실 기체라고 하는데, 온실 기체는 지구가 방출하는 적외선 복사 에너지의 일부를 흡수하여 지표로 재복사하여 지표의 온도를 높이는 역할을 한다. 온실 기체가 지표에서 방출된 적외선을 흡수하여 기온을 높이는 현상을 온실 효과라고 한다. 온실 효과에 의해 지구는 대기가 없는 달보다 평균 온도가 높으며, 밤과 낮의 기온 차이가 적어 생물체가 살기에 적당한 공간을 유지하고 있는 것이다.

 

지구온난화

아래 표는 최근 전 세계와 우리나라의 평균 기온 변화와 그에 따른 해수면 상승률이다.

기후 변화 현상

이와 같은 급격한 기온 변화와 해수면 상승의 원인으로 과학자들은 지구 온난화의 영향을 가장 크게 고려하고 있다. 지구 온난화의 원인과 그 과정, 그리고 결과적으로 나타나는 지구 환경 변화에 대해 알아보자.

최근의 지구 평균 기온 변화와 대기 중 이산화탄소 농도 변화를 나타낸것이다. 산업 혁명 이후 인위적인 인간 활동의 결과인 화석 연료의 연소와 산림 훼손의 증가는 이산화탄소와 같은 온실 기체를 대기 중으로 다량 배출하여 온실 효과를 증대시켰고, 그 결과 대기의 온도가 점차 상승하는 지구 온난화를 유발한 것이다.

지구 온난화는 단순한 기온의 상승이 아니고 지구 기후 시스템 전체의 변화를 초래한다. 우선 가장 중요한 물리적인 변화는 해수의 열팽창과 대륙 빙하의 해빙에 따른 해수면의 상승일 것이다. 기온 상승은 빙하를 녹이고, 이로 인해 반사되는 것보다 바다와 육지에 흡수되는 태양 에너지의 양이 많아져 빙하의 후퇴는 가속화된다. 또한, 대륙 빙하가 녹으면 해수면은 상승하게 된다. 해수면 상승은 인류의 생활 터전에 심각한 문제일 수밖에 없다. 해수면 상승은 고도가 낮은 지금의 해안 지역 상당 부분을 침수시키고, 또한 바다에서는 물의 증발량이 많아져 강수량이 증가하여 홍수가 예상되기도 하지만, 특정 지역에 따라서는 심각한 가뭄에 시달리는 경우도 생길 수 있다. 지구 상의 많은 지역에서 물 공급의 감소가 예상된다.

지구 온난화는 식생에도 큰 변화를 초래할 것이다. 2007년 기후 변화에 관한 정부 간협의체는 앞으로 30여 년 뒤에는 양서류를 포함한 지구 상의 생물 종 가운데 20~30% 가량이 멸종 위기에 놓이게 될 것으로 예측하고 있다. 또한 삼림 분포 지역이 광범위하게 소멸되고 삼림의 평형이 깨어지고, 전반적으로 식생대가 중위도 기준으로 점점 북상할 것으로 예상된다.

지구 온난화로 인해 나타나는 현상들

전 세계적으로 기후대가 변하여 식량 생산에 변화가 일어나고, 어류의 이동 경로 변화, 바다 생태계 변화, 용존 산소량 감소, 물고기의 질병 증가로 수산업에 타격을 줄 것으로 예상된다. 우리나라의 경우 온난화로 인해 다모작 농사가 가능해지지만 병충해가 늘어나고 토양이나 수질 오염이 심화될 것으로 우려된다.

지구 온난화는 우리의 건강과 생활에도 큰 영향을 줄 것으로 예상된다. 더위로 인한 스트레스와 질병의 증가, 전염성 병원체의 분포 변화로 전염성 이동의 증가, 말라리아와 같은 열대성 질병이 고위도로 확산되어 우리나라에서도 열대성 질병의 발생이 예상되고 있다. 또한 지구 온난화가 심화되면 엘리뇨 현상과 함께 발생하는 기상 이변 현상의 변동폭과 강도가 더 증가할 것이다.

현재의 지구 기온 상승은 인위적인 인간 활동에 의한 지구 온난화가 가장 주된 요인인것으로 여겨지며, 이는 지구 생태계와 인류의 생활에 크게 영향을 주는 것이다. 지구 온난화 방지를 위해 우리들의 노력이 필요하다.