▲  5,500만 년 전 지구의 기온이 5~9℃ 상승했다. 북극의 기온은 25℃에 달했다. 아열대 동물인 바다거북의 화석이 캐나다 북극에서 발견되었다.

■특별연재: 지구온난화 Global Warming

기후변화의 최전선(3) ...  "더 늦어지면 온난화 폭주 막을 수 없을 것"

 

지금 신속히 조치를 취하지 않으면 사태 진행이 심상치 않음을 간파한 일단의 기후과학자들은 지구의 역사로부터 교훈을 찾고자 유사 사례를 연구했다. 작금의 추세에 비견될 만한 경우는 ‘팔레오세-에오세 극한 온난화 사건(PETM)’이다.

지금으로부터 5,500만 년 전 신생대 팔레오세 말기에 지구의 기온이 갑자기(지질학적 시간 규모에서는 1만년 정도의 기간은 ‘갑자기’이다) 5~9℃ 상승했다. 온대의 조건에서 서식하는 메타세쿼이아로 이루어진 우림이 북극에 나타났다. 따뜻한 기후에만 사는 악어의 뼈가 캐나다 북극의 엘즈미어 섬에서 발견되었다. 아열대 동물인 바다거북, 민물거북, 초기형 포유류 몇 종의 뼈들도 발견되었다. 산소 호흡을 하는 벌레, 조개, 유공충과 같은 해양 생물이 사라졌다. 북극점 근처의 해수 온도는 23℃이고, 기온은 무려 25℃에 달했다. 산성바다, 급변하는 생태계, 얼음 없는 극지방, 극심한 우기와 건기의 세상이었다.

 

신생대 극한 온난화 사건 교훈

 

제럴드 디킨스 교수는 PETM을 현재의 온실가스 배출에 대한 ‘자연적 유사사례’로 보고 1999년 <네이처> 지에 수록된 논문에서 “이제 우리는 지구의 미래를 완전히 새로운 빛으로 볼 수 있게 되었다”고 논평했다. 하버드 대학의 존 히긴스와 대니얼 슈랙은 위 견해에 동조하면서 “PETM은 지질학적 기록 중에서 지금처럼 화석연료를 태워댄 탓에 대기의 이산화탄소 농도가 높아지는 현상과 가장 가까운, 자연의 실제 사례다”라고 말했다.

PETM 당시에 대기 중 이산화탄소의 농도는 1000~1700ppm이었다. 온실가스가 기온을 높인 것은 분명한데, 이 막대한 양의 탄소는 어디서 공급되었던 것일까? 화석연료는 아니다. 석탄 매장량의 상당 부분은 3억 6,000만 년 전부터 2억 9,000만 년 전 사이, 고생대 석탄기 동안 만들어졌다. 수 억 년 동안 지하에 격리되어 있던 석탄이 땅 밖으로 나온 때는 산업혁명기에 이르러서이다. 채굴과 연소(탄소가 산소와 결합해야 온실가스인 이산화탄소로 되는데, 이를 ‘연소’라고 한다)가 일어나는 자연적 과정은 존재하지 않았다.

과학자들이 발견한 가장 유력한 설명은 메탄 하이드레이트이다. 팔레오세에 장기간 지속된 온난화가 일정한 문턱을 넘자 표층 해수를 데웠고, 그 영향으로 해저의 수온도 상승했다. 이러한 온난화는 해저 퇴적층에 전파되어 고체 상태의 메탄을 녹이고 메탄가스 거품을 만들어 냈다. 수심 900m~2000m 깊이의 대륙사면에 안착해 있던 메탄 하이드레이트 퇴적층이 해체되고 대대적인 메탄 방출로 이어졌다. 이때 대기로 주입된 메탄의 양은 1,000~2,000Gt이다. 대기로 주입된 탄소의 양이 ‘3000Gt을 넘지 않는다’는 연구도 있다. 다수의 연구결과를 요약하자면, PETM기에 10,000년 정도의 기간에 걸쳐 기온이 5℃~9℃ 상승하였는데, 메탄 하이드레이트가 해체되면서 3,000Gt 가량의 탄소가 대기로 유입된 것이 그 원인이라는 것이다.

 

▲ PETM기에 1,000Gt~3,000Gt의 탄소가 대기로 주입되었다. 메탄하이드레이트가 녹아 대규모로 메탄가스가 방출되었고, 그 온실효과로 지구의 기온이 5℃~9℃ 상승했다.

온난화 폭주 신속한 조치 필요

 

현재 진행되고 있는 온난화는 PETM 때보다 상황이 더욱 좋지 않다. 첫째로, PETM기에는 메탄 하이드레이트 해체에 의한 메탄가스 유출만 있었으나, 지금은 화석연료 연소에 따른 이산화탄소 방출이 추가되었다. 동 시베리아 북극 대륙붕과 육지 영구동토층에 PETM기에 방출된 양 만큼의 탄소가 있고, 이와 별도로 인류가 아직 덜 캐낸 화석연료에도 같은 양의 탄소가 있다.

둘째로, 메탄 분출은 아직 본격적으로 시작되지도 않았음에도 불구하고 화석연료 연소에 따른 효과만으로도 현재 대기로 탄소가 주입되는 속도는 PETM 때보다 30배나 빠르다. PETM기에는 1만년에 걸쳐 온난화가 진행되었기에, 육지의 동식물이 북쪽으로 서식지를 옮겨갈 여유가 있었으나, 현재 진행되는 속도는 너무 빨라서 적응하기에는 시간이 턱 없이 부족하다. 메탄 효과가 본격적으로 발생하기 이전임에도 불구하고, 생태학자들은 이미 제6의 대멸종이 진행되고 있다고 평가하고 있다.

PETM기에 메탄 하이드레이트 해체 과정을 촉발한 초기 온난화의 원인이 무엇인지에 관하여는 아직 논의가 진행 중이다. 그러나, 작금에는 누가 주범인지가 명백하다. 인류가 산업혁명 이후 화석연료를 연소함으로써 대기로 주입한 탄소 470Gt이 방아쇠를 당겼다.

동 시베리아 북극 대륙붕의 메탄 하이드레이트에서 메탄 유출이 본격화하면 순식간에 기온이 1.5℃를 넘어설 것이고, 이는 육지 영구동토층을 자극하여 대규모 메탄 방출을 불러올 것이다(이 와중에도 인류는 화석연료 연소를 지속하고 있을 것이다).

수 억 년 동안 석탄, 석유의 형태로 지하에 격리되어 있던 탄소와 수 천만 년 간 메탄 하이드레이트 형태로 봉해져 있던 탄소가 동시에 대기로 주입되는 사태는 지구의 역사에서 전례가 없는 일이다. 신속히 조치를 취해야 한다. 더 늦어지면 온난화의 폭주를 막을 수 없을 것이다.

이치선/ 기후변화대응에너지전환협동조합 감사/변호사
재창간 325호