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온실가스의 역할과 영향

온실가스는 지구 대기에 약 0.04%밖에 존재하지 않는다. 하지만 그 작은 비율에도 불구하고 온실가스가 없다면 지구의 평균 기온은 영하 19도가 될 것으로 추정된다. 이는 대기가 적외선 에너지를 모두 우주 공간으로 빠져나가게 하기 때문이다. 반대로, 온실가스가 존재하기 때문에 지구는 평균적으로 약 15도의 기온을 유지하고 있으며, 이는 인간이 생존하기 적합한 환경을 제공한다.

다양한 온실가스의 종류

대기 중의 주요 온실가스로는 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황 등이 있다. 이들 가스는 각기 다른 방식으로 지구의 온실효과에 기여하고 있다.

온실효과의 발견과 이론

온실효과는 1824년 프랑스 수학자 조제프 푸리에에 의해 처음 제기되었다. 그는 지구가 햇빛을 받으면서도 계속해서 뜨거워지지 않는 이유를 연구하였고, 그 답은 지구가 받은 만큼의 태양 에너지를 방출하기 때문임을 알아냈다. 이론적으로 지구의 평균 기온은 영하 15도가 되어야 하지만, 실제로는 더 높은 기온을 유지하고 있었다. 이는 지구 대기가 마치 온실처럼 따뜻한 공기를 유지하는 역할을 하기 때문임을 푸리에는 알아냈다.

0.04%의 온실가스가 기온을 올리는 원리

기온은 공기 분자가 얼마나 빨리 움직이는가에 따라 결정된다. 공기 중 대다수를 차지하는 질소와 산소와 같은 이원자분자, 그리고 아르곤 같은 단원자분자는 적외선을 흡수하지 않는다. 이와는 달리, 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 프레온과 같이 다른 원자들이 결합된 이핵분자는 적외선 복사를 흡수할 수 있다.

이핵분자가 에너지를 흡수하면 대기 중에서 회전하거나 흔들리게 된다. 이 과정에서 주변의 질소와 산소를 함께 움직여 전체 공기의 운동에너지가 커지면서 기온이 상승한다. 예를 들어, 공기 중 약 0.04% 정도의 이산화탄소가 이 역할을 수행하고 있다. 만약 이산화탄소의 비율이 1%로 증가한다면, 지구의 평균 기온은 100도에 도달할 정도로 에너지 활동이 왕성해질 수 있다.

최근 전 세계적으로 극심한 기상이변이 이어지고 있다. 북미의 기록적인 폭염과 산불, 서유럽과 아시아의 대규모 폭우, 한국의 열돔 현상까지 전 지구적 이상기후의 양상이 점점 더 심화되고 있다.

북미: 역대급 폭염과 산불

북미 지역은 역사적인 폭염에 시달렸다. 데스밸리 국립공원에서는 기온이 56.7도까지 올랐고, 미국 서부 캘리포니아주와 네바다주에 걸친 이 지역의 기후는 ‘죽음의 계곡’이라는 이름에 걸맞았다. 네바다주 라스베이거스도 최고기온이 48도에 달하며, 도시는 그야말로 불지옥 같았다.

폭염으로 인해 산불도 급격히 늘어나면서 오리건, 캘리포니아, 아이다호 등 13개 주에서 80건의 산불이 발생했다. 이는 이 지역의 기후가 얼마나 불안정한지 보여주는 단적인 사례였다.

기록적 폭우: 서유럽, 중국, 일본까지

서유럽도 예외는 아니었다. 독일과 벨기에는 1000년 만의 기록적 폭우로 인해 수많은 지역이 물에 잠겼고, 200명이 넘는 인명 피해가 발생했다. 중국의 허난성 장저우에서는 지하철 안에 갇힌 승객들이 폭우로 인해 사망하는 안타까운 사고가 발생했으며, 네이멍구에서는 두 개의 댐이 무너졌다. 수도 베이징은 폭우 경보가 내려져 항공편과 열차 운행이 지연되거나 취소되는 혼란을 겪었다.

일본 시즈오카현에서는 대규모 산사태가 발생해 30여 명이 죽거나 실종되는 피해가 발생했으며, 영국 런던은 하루 만에 과거 한 달치 비가 쏟아져 도시 곳곳이 물에 잠겼다. 이와 함께 런던은 사상 처음으로 폭염주의보를 내리며 30도가 넘는 무더운 날씨를 겪었다.

한국의 열돔 현상과 올해의 장마

한국도 이상기후의 예외가 아니었다. 올해 장마는 역대 세 번째로 짧았으며, 서쪽 지역을 중심으로 낮 최고기온이 38도에 달하는 폭염이 발생했다. 이러한 현상은 열돔(heat dome)과 깊은 관련이 있다. 열돔이란 고기압이 한 지역에 정체되어 뜨거운 공기를 가두면서 기온이 계속해서 상승하는 현상을 말한다. 이번 열돔은 북태평양고기압과 티베트고기압의 영향으로 서쪽 일부 지역에서 낮 최고기온이 38도 이상으로 치솟았다.

기상청이 지난해 발간한 ‘2020 이상기후 보고서’에 따르면, 전 지구 평균 기온의 지속적인 증가와 북극 해빙 면적의 감소가 전 지구적인 이상기후 발생의 주요 원인으로 꼽히고 있다. 특히 동아시아에서는 기록적인 긴 장마철과 집중호우가 있었으며, 6월에서 8월 사이 최다 강수량을 기록했다.

열돔 현상과 지구 온난화의 영향

열돔 현상은 고기압이 한 지역에 정체되어 뜨거운 공기를 가두고 기온을 계속해서 끌어올리는 현상으로, 이번에도 그 파괴력을 여실히 보여줬다. 지구 온난화로 인해 북극의 찬 공기를 가두는 제트기류가 느슨해지면서 기압계가 정체되고, 이로 인해 특정 지역에는 폭우가 쏟아지는 한편 다른 지역에는 뜨거운 공기가 갇히게 된다. 이번 열돔 현상은 우리나라 서쪽 지역에 최고 38도를 넘는 폭염을 가져왔고, 이는 북태평양고기압과 티베트고기압의 공동 작용으로 나타난 결과였다.

결론

전 세계적인 기상이변은 이제 더 이상 드물지 않은 사건이 되었다. 기후변화와 지구 온난화가 이러한 이상기후를 일으키는 주요 원인으로 분석되는 가운데, 우리는 이와 같은 기후 위기에 어떻게 대응할지 진지하게 고민해야 할 시점이다.

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