1. 개요
기후변화(氣候變化, Climate Change)는 전지구적 기후의 변화를 의미한다. 지구 온난화나 지구 저온화를 포함한다. 이 문서는 과학적 관점, 원인 위주로 작성한다. 지구 온난화 문서는 사회적 관점, 영향과 해결책 위주로 서술되어 있다.그래서 사실상 기후변화도 지구 온난화 또는 저온화를 일으키기 때문에, 자연재해나 환경파괴를 발생시키는 요인들 중 하나로 꼽히고 있다.
2. 원인
2.1. 태양 활동
여러 이론/가설이 공통으로 세우는 전제는 열에너지의 근원이 태양이라는 것이다. 지구에 열이 줄어들면 빙하기, 열이 늘어나면 간빙기가 온다. 인위적 요인이 100%, 천체의 요인이 100%라는 극단은 없고, 둘 다 영향이 있다.자연순환론, 기후변동주기론, 태양활동주기론 등이 이 목차에 해당한다. 인간 활동의 온실가스 배출보다 이 요인이 더 영향이 크다고 주장하는 이들도 많다.
태양활동의 주기와 지구의 기후 사이의 연관성을 파악하는 연구는 수백 년 전부터 존재해왔다.[1] 이 연구는 흑점 수나 태양복사량을 통해 태양활동을 파악한다. 1600년부터 측정된 태양복사량의 변화를 파악해보면, 400년간 태양의 활동은 꾸준히 증가 추세를 보이고 있으며, 지구의 기온도 역시 꾸준히 증가하고 있다. 더불어 소 빙하기가 왔던 1600년에서 1700년 사이의 경우에는 태양활동이 현저히 떨어져 있다. 참고로 17세기 구간에서 물결모양이 나타나지 않은 것은 데이터가 부족하여 추정치로 대체한 것이다.
리처드 윌슨이 나사 ACRIM 위성 세 개에서 관측된 자료를 모아 만든 1978~2003년의 25년치 태양복사 관계 자료에 따르면, 1970년대 말 이후 태양복사량이 거의 10년에 0.05% 정도 증가했다. 이 증가한 0.05%는 전체 인류가 사용하는 에너지의 양을 뛰어넘는다고 한다. 또한 윌슨은 이러한 태양복사량의 증가 영향이 1978년보다 이전부터 있었는지는 알 수 없지만, 20세기 내내 이런 영향이 계속 있었을 경우, 현대의 지구온난화에 크게 기여할 만한 요소가 될 것이라 보고했다[2].
간혹 지구온난화 인재설의 반박 예로 4억 4천만 년 전인 오르도비스 빙하기(Ordovician glacial period)에는 이산화탄소 농도가 매우 높았는데도 기온이 매우 낮았다고 하는데, 사실은 이산화탄소 농도가 1000ppm대에서 500ppm대로 떨어지면서 시작되었다는 것이 정설이며 태양열 자체가 4% 정도 낮았다. 참고로 최근 100년간의 태양열 변화는 1365~1366W/m^2 수준으로 매우 미세한 변동을 보였다. 이 빙하기 때에는 그보다 훨씬 낮았으니 이로 인해 빙하기가 찾아온 것이 합당하다. # # [3]
2010년, 남극 세종과학기지의 윤호일 박사 등의 연구에 따르면 지구는 1950년대~1970년대 사이부터 태양활동 감소로 이미 소빙하기에 진입했으며, 2000년대의 이상기후는 그런 소빙기와 지구온난화의 충돌이라고 분석하기도 했다. 관련기사
따라서 태양이 지금보다 어두웠던 과거에는 빙하기도 자주 찾아왔다. 눈덩이 지구 등 선캄브리아 시대에 다양하고 긴 빙하기는 다른 원인도 많았지만 일단 태양이 지구로 보내는 열 에너지 자체가 적어서 약간의 대기 변화 수준으로도 기후변화가 심하게 온것이 원인이였다.
2.2. 우주 먼지
2019년, 4억 6천만년 전의 빙하기의 원인이 화성과 목성 사이 소행성대의 충돌로 생겨난 우주먼지라는 이론이 나왔다. #일부 사람들은 17세기의 소빙하기의 원인 역시 우주 먼지라고 주장하기도 한다. 즉 당시에는 태양계가 우주먼지의 농도가 짙은 지역을 지나게 되어 태양빛이 약해졌기 때문에 기온이 낮아졌다는 것. 흥미로운 주장이지만 적어도 1950년대 이후에는 그 정도의 변화는 충분히 관측할 수 있었으므로 50년대부터의 기온 하락이나 그 이후의 기온 상승과는 직접적인 관계는 없는 듯하다.
2.3. 천체 충돌
대규모 천체 충돌에 의한 기후 변화도 있다. 명왕누대 시절 달 생성 당시 테이아 충돌 또는 제2 폭격기처럼 지구의 온도를 급격하게 올렸던 대규모 사태도 있었으나, 최근에 일어난 충돌은 대부분 먼지로 햇빛을 차단하여 기후를 내리는 효과가 다수였다.2.4. 지구
2.4.1. 대규모 지구 지각활동
지구 내부 방사능 원소의 핵분열로 대륙판 이동 등 지구 내부 활동이 격해져서 지표면에 대규모 초화산 활동 등 으로 열에너지가 방출되거나 화산재로 인한 햇빛 차단, 온실가스를 내보내거나 제거되는 여러가지 활동으로 인하여 온도가 높아지거나 내려가는 등 기후변화가 있었다.2.4.2. 지구 운동
태양이 방출하는 복사량이 일정하더라도, 황도면에 대한 지구 자전축의 변동, 지축의 세차운동, 지구 공전궤도의 변화가 있을 경우 지구가 받아들이는 태양 복사량에 영향을 준다. 대표적으로 밀란코비치 이론이 있고, 뮬러/맥도널드 이론이 있으며, 우주 주기에 관련된 이론도 나왔다.
밀란코비치 이론은 지축 경사와 궤도의 반지름과 이심률 등의 변화로 태양 복사 에너지가 변화하는 것이 기후 변화의 결정적 요인이라는 것이다. 밀란코비치가 이러한 요소를 바탕으로 과거의 지구 기온을 계산한 결과가 실제 지질학적 자료와 잘 맞아떨어졌기 때문에 이는 빙하기가 오는 이유를 설명하는데 있어서 정설로 인정받고 있다.
다만 밀란코비치 이론은 현재의 기후변화를 설명하는 데는 큰 도움이 되지 않는다. 지구의 운동 자체의 변화는 수십 년~수백 년 정도의 단기간에 일어나는 변동을 다루기에는 적합하지 않기 때문이다. 마지막 빙하기가 끝난 후의 시대로 한정해서 보면 대략 기원전 6천 년~4천 년쯤에 지구의 기온과 습도가 절정에 달했으며, 이 시기에 최초의 도시문명들이 나타났다. 그 후 기온은 전반적으로 점차 하락했는데 이 결과가 밀란코비치 이론의 예상과 부합한다. 현재의 기온 상승이나 50년대부터의 기온 하락, 10세기의 기온 상승이나 소빙하기 등의 기후 변화는 밀란코비치 이론에서 설명하는 장기간의 추세와는 별도의 변동으로 볼 수 있다.
2.5. 대기 중 온실가스 함량의 변화
온실 효과란 지구 표면에서 나오는 복사에너지가 대기를 빠져나가기 전에 온실가스와 구름에 의해 차단 및 흡수되어, 열 복사 평형 온도가 올라가는 것을 의미한다. 지구 표면과 대류권(troposphere)은 온실효과가 전혀 없을 때보다 약 33℃(255K→288K) 정도 따뜻하다.[4]
적당한 온실 효과는 생명이 지상에서 살아가기 좋은 환경을 만든다. 온실 효과가 지나치면 금성과 같이 너무 더워지고, 부족하면 화성과 같이 너무 추워진다.
이산화탄소에 의한 지구온난화 모델에 따르면 대류권 온도는 높아지지만 성층권 온도는 오히려 낮아져야 한다. 실제로 성층권 온도를 관측한 결과 성층권 온도는 낮아지는 현상이 발견되었고, 온도 하락의 정도 역시 이산화탄소 모델에서의 예측과 거의 일치했기 때문에 이는 이산화탄소 모델의 중요한 근거 중 하나가 되었다.
2.6. 생명체로 인한 기후변화
2.6.1. 광합성으로 인한 온실가스 농도 변화와 산소 방출
물과 대기중의 이산화탄소를 이용하는 광계-II가 등장하면서, 이를 원인으로 한 기후 변화가 있었다. 광합성을 통해 대기중에 이산화탄소를 소비하면서, 기압도 내려갔고(지구 초기에는 다량의 이산화탄소가 있는 높은 기압의 대기였다.), 더불어 이산화탄소 자체도 온실가스라 지구의 기온을 내리는 기후변화를 주었다.또한 이 광합성으로 인한 산소 생성은 온실가스인 메탄을 산화시키고 지표면의 철을 산화시키는 등 역할을 하여, 기온이 크게 내려갔다. 이로 인해 한때 지구에 대부분이 빙하로 덮히는 눈덩이 지구 사태가 일어나기도 했다.
2.6.2. 인구과잉, 자원낭비 등 인류 활동
일반적으로 인구와 온실가스 배출량은 비례한다.식량 생산량만 보면 인류가 먹을 식량은 충분함에도 많은 사람들은 기아에 시달리며, 생존에 필수적이지 않은 상품을 생산하고 유통하기 위해 자원과 에너지가 낭비되고 있다. 무한한 이윤 추구와 과소비 탓에 탄소를 과도하게 배출하게 되는 것이다. 따라서 일반적으로 위의 광합성으로 인한 기후변화는 대부분 온도를 내리는 효과를 냈지만 인류의 활동은 지구 기온을 올리는 효과를 내고 있다.
3. 연구
지구과학의 직접적인 탐구방법은 기상 관측, 온도 측정(지표, 대기권, 해양 등), 위성 관측 등이 있다. 간접적인 탐구방법은 대안 관측(proxy measurement)라고 불리며, 과거의 기후를 추정하는 것이다. 나무의 나이테 표본, 극지방에 쌓인 눈, 해저에 쌓인 수 세기가 지난 퇴적물, 또는 산호초의 층, 플랑크톤과 꽃가루의 화석을 살피는 방법이 있다.[5]| | |
| 2014년, 미국 항공우주국(NASA) | 2014년, 미국 국가기후평가(NCA)[6] |
국제기구인 IPCC가 가장 종합하여 통계를 발표하고 있으며, 그 외 항공우주공학과 천문학이 발달한 미국을 중심으로 관측/탐구/통계 자료들이 있는데, 위 두 그래프는 2014년의 예시. 1880년부터의 전반적 변화를 보면 1940년대 2차 세계대전으로 인한 상승, 1970년대 이후 점진 상승이 보인다. [7] 분명 1970년대 이후 현재의 온도는 최근 1000년 중 가장 온도가 높은 상황이다.
최근 나이지리아, 니제르, 차드 등 아프리카 지역에 대규모 홍수 피해가 발생하고 있는데, 기후 위기로 이런 폭우가 발생할 가능성이 80배 높아졌다는 연구결과가 나왔다.[8]
4. 의혹과 설명
5. 미디어
6. 관련 문서
[1] Henrik Svensmark, “Influence of Cosmic Rays on Earth's Climate,” Physical Review Letters 81(1999)[2] “NASA Study Finds Increasing Solar Trend that Can Change Climate,” Goddard Space Flight Center "Top Story", press release, 20 March 2003.[3] 이 토론에서 가져옴[4] 열 복사 평형은 태양으로부터 (편의상)100만큼의 에너지를 받고 표면에서 100을 다시 방출할 때 이루어진다. 지구의 대기가 없으면 복사 평형 시 온도는 255K(-18℃)이다. 이때 온실효과로 일부 방출 차단이 발생하면, 새로운 평형 온도인 288K(+15℃)로 올라가 ‘흡수 100: 방출 100’양상을 되찾는다.[5] Jerry Silver.최영은·권원태. 스스로 배우는 지구온난화와 기후변화. 2010: 17~31[6] 2022년 기준 글로벌체인지로 개편.[7] 한해한해의 온도변화에 집착하는 것은 의미가 없다. "100년 만의 무더위", "지난 50년간 최고 온도를 기록한 이번 여름" 따위의 언론보도가 대중의 관심을 이끄는 데에는 도움이 되지만. "몇 년도에는 온도가 더 내려갔는데?" 따위의 주장은 의미 있는 반론이 되지 못 한다.[8] 나이지리아 홍수 부른 기후 변화, 한겨레, 11월 18일 기사, 기민도 기자, 2페이지