기후 변화

기후 변화#

기후 변화는 오랜 시간에 걸쳐 기온, 강수량, 바람, 해수면, 빙하 면적 등 기후 요소가 변하는 현상이다.

기후 변화의 원인은 크게 지구 외적 요인, 지구 내적 요인, 인위적 요인으로 나눌 수 있다.

지구 외적 요인#

지구 외적 요인은 지구 바깥의 조건이나 지구의 천문학적 운동 변화에 의해 기후가 달라지는 요인이다.

대표적인 예로 지구 자전축 경사각의 변화, 세차 운동, 지구 공전 궤도 이심률의 변화, 태양 활동의 변화가 있다.

지구 자전축 경사각의 변화#

지구 자전축은 공전 궤도면에 대해 기울어져 있다.
이 자전축의 기울기 때문에 계절 변화가 나타난다.

지구 자전축 경사각은 약 41,000년 주기로 변한다.
자전축 경사각이 변하면 위도별·계절별로 받는 태양 복사 에너지의 양이 달라진다.

자전축 경사각이 커지면 여름과 겨울의 태양 복사 에너지 차이가 커진다.
따라서 계절 변화가 더 뚜렷해지고, 연교차가 커질 수 있다.

반대로 자전축 경사각이 작아지면 계절 변화가 약해지고, 연교차가 작아질 수 있다.

세차 운동#

세차 운동은 지구 자전축의 방향이 회전하듯이 변하는 운동이다.
세차 운동은 약 26,000년 주기로 반복된다.

현재는 북반구의 여름이 지구가 원일점 부근에 있을 때 나타나고, 북반구의 겨울이 근일점 부근에 있을 때 나타난다.
즉, 현재 북반구는 여름에 태양과 조금 더 멀고, 겨울에 태양과 조금 더 가깝다.

약 13,000년 후에는 자전축의 방향이 현재와 거의 반대가 된다.
그러면 북반구의 여름은 근일점 부근에서 나타나고, 북반구의 겨울은 원일점 부근에서 나타난다.

이 경우 북반구는 여름에 태양과 더 가까워지고, 겨울에 태양과 더 멀어진다.
따라서 현재보다 북반구의 여름은 더 더워지고, 겨울은 더 추워져 연교차가 커질 수 있다.

남반구에서는 이와 반대의 변화가 나타난다.

지구 공전 궤도 이심률의 변화#

지구는 태양 주위를 완전한 원이 아니라 타원 궤도로 공전한다.
이때 타원 궤도가 원에서 얼마나 벗어나 있는지를 이심률이라고 한다.

지구 공전 궤도 이심률은 약 100,000년 주기로 변한다.
이심률이 커지면 공전 궤도가 더 길쭉한 타원이 되어 근일점과 원일점에서 태양과의 거리 차이가 커진다.

반대로 이심률이 작아지면 공전 궤도가 원에 가까워져 근일점과 원일점의 거리 차이가 작아진다.

공전 궤도 이심률의 영향은 세차 운동과 함께 해석해야 한다.
현재 세차 운동 상태를 기준으로 하면, 지구 공전 궤도가 원에 가까워질수록 북반구는 여름이 상대적으로 더워지고 겨울이 상대적으로 추워질 수 있다.
반대로 남반구는 여름이 상대적으로 덜 더워지고 겨울이 상대적으로 덜 추워질 수 있다.

태양 활동의 변화#

태양 활동의 변화도 기후에 영향을 줄 수 있다.
태양 활동은 태양 흑점 수의 변화와 관련이 있다.

태양 흑점 수는 약 11년 주기로 증가하고 감소한다.
흑점 수가 많을 때는 태양의 자기장 활동이 활발하고, 태양 활동도 강해진다.

태양 활동이 활발할수록 태양에서 방출되는 에너지의 양이 약간 증가할 수 있다.
반대로 태양 활동이 약해지면 지구가 받는 태양 복사 에너지의 양도 약간 감소할 수 있다.

지구 내적 요인#

지구 내적 요인은 지구 내부나 지표 환경의 변화로 인해 기후가 달라지는 요인이다.
대표적인 예로 화산 활동과 수륙 분포의 변화가 있다.

화산 활동#

대규모 화산 활동이 일어나면 화산재와 에어로졸이 대기 중으로 방출된다.
이 물질들은 태양 복사 에너지의 일부를 반사하여 지표에 도달하는 태양 복사 에너지의 양을 줄일 수 있다.

그 결과 지표 부근의 기온이 일시적으로 낮아질 수 있다.
특히 성층권까지 올라간 화산 에어로졸은 비교적 오래 머물며 기후에 영향을 줄 수 있다.

수륙 분포의 변화#

수륙 분포는 대륙과 해양이 지구 표면에 어떻게 분포하는지를 의미한다.
판의 이동으로 대륙과 해양의 위치가 변하면 해류와 대기 순환도 달라질 수 있다.

해류의 흐름이 변하면 저위도에서 고위도로 이동하는 열에너지의 양이 달라진다.
그 결과 지역별 기온과 강수량, 빙하 면적 등이 변화할 수 있다.

예를 들어 해류가 고위도로 열을 충분히 운반하지 못하면 고위도 지역이 더 추워지고 빙하가 발달할 수 있다.
반대로 해류가 열을 많이 운반하면 고위도 지역의 기온이 높아지고 빙하가 줄어들 수 있다.

인위적 요인#

인위적 요인은 인간 활동으로 인해 기후가 변화하는 요인이다.
대표적인 예로 온실 기체 증가, 에어로졸 증가, 토지 이용 변화 등이 있다.

온실 효과#

지구는 태양 복사 에너지를 흡수하고, 다시 지구 복사 에너지를 우주로 방출한다.
이때 지구가 흡수하는 태양 복사 에너지와 방출하는 지구 복사 에너지가 균형을 이루는 상태를 복사 평형이라고 한다.

태양 복사 에너지는 대부분 파장이 짧은 가시광선의 형태로 지구에 도달한다.
반면 지구 복사 에너지는 대부분 파장이 긴 적외선의 형태로 방출된다.

온실 기체는 지구가 방출하는 적외선의 일부를 흡수한 뒤 다시 방출하여 지표와 대기를 따뜻하게 한다.
이러한 현상을 온실 효과라고 한다.

대표적인 온실 기체에는 수증기, 이산화 탄소, 메테인 등이 있다.

자연적인 온실 효과는 지구의 평균 기온을 생명체가 살 수 있는 범위로 유지하는 데 필요하다.
하지만 인간 활동으로 온실 기체 농도가 증가하면 온실 효과가 강화되어 지구 온난화가 일어날 수 있다.

산업화 이후 화석 연료 사용, 산림 파괴, 농업과 축산 활동 등으로 대기 중 온실 기체 농도가 증가하였다.
그 결과 지구의 평균 기온이 상승하고, 기후 시스템 전반에 변화가 나타나고 있다.

에어로졸#

에어로졸은 공기 중에 떠 있는 고체 또는 액체 상태의 작은 입자이다.

에어로졸은 황사, 화산재, 해염 입자 같은 자연적 요인에 의해 발생할 수 있다.
또한 산업 시설 배출, 소각, 자동차 배기가스 등 인간 활동에 의해서도 발생할 수 있다.

일부 에어로졸은 태양 복사 에너지를 반사하여 지표를 냉각시키는 역할을 할 수 있다.
하지만 검댕과 같은 일부 입자는 태양 복사 에너지를 흡수하여 대기를 가열할 수 있다.

따라서 에어로졸의 기후 영향은 입자의 종류, 크기, 분포, 고도에 따라 달라진다.

기후 변화의 영향#

기후 변화는 대기, 해양, 생물, 빙하 등 지구 시스템 전반에 영향을 준다.

구분	영향
대기	폭염의 강도와 빈도 증가, 열대 저기압의 강도 증가, 집중 호우와 가뭄 피해 증가
해양	수온 상승, 해수면 상승, 이산화 탄소 저장 능력 변화, 해양 산성화
생물	생물 서식지 변화, 멸종 위기 생물종 증가, 해안 생태계 변화
빙하	빙하 면적 감소, 영구 동토층 감소, 지표 반사율 감소

정리#

기후 변화는 하나의 원인만으로 발생하는 것이 아니라 여러 요인이 함께 작용하여 나타난다.

지구 자전축 경사각, 세차 운동, 공전 궤도 이심률 변화는 장기적인 기후 변화와 관련이 있다.
화산 활동과 수륙 분포 변화는 지구 내부와 지표 환경의 변화로 기후에 영향을 준다.
인간 활동으로 증가한 온실 기체는 최근 기후 변화의 중요한 요인이다.