5개의 재앙적인 기후 전환점을 목전에 둔 세계: 붕괴하는 그린란드 만년설, 서남극 빙상, 북대서양 해류, 강우 시스템, 영구 동토층

기후 전환점 혹은 기후 티핑 포인트(climate tipping point, CTP)란?

7월 그린란드 피투픽 인근의 빙산과 빙상. 사진: Kerem Yucel/AFP/Getty Images

지구의 기후는 대기와 해양, 지표면과 삼림, 그리고 빙상 등으로 이뤄진 기후 시스템의 여러 힘의 균형에 의해 결정된다. 하지만 임계점을 넘어 균형이 파괴되면 급격한 변화가 발생한다. 기후 전환점 혹은 기후 티핑 포인트(climate tipping point, CTP)는 기후 시스템의 일부의 변화가 스스로 영구화되는 조건이다. 이러한 변화는 인류에게 심각한 영향을 미치는 갑작스럽고 돌이킬 수 없는 위험한 영향을 초래할 수 있다. 기후 티핑 포인트는 티핑 요소(tipping element), 즉 기후 티핑 포인트를 드러낼 개연성이 높은 지구 시스템의 물리 변수로 알려진 기후 시스템의 많은 부분의 변화가 온난화의 한계점을 넘어 스스로 영구화될 때 발생한다.

온난화 1.1도에서 이미 촉발된 기후 티핑 포인트: 붕괴 중인 그린란드 만년설, 서남극 빙상, 북대서양 해류, 강우 시스템, 영구 동토층

사이언스(Science) 저널의 최근 논문에 따르면 기후 위기로 인해 세계는 여러 심각한 기후 티핑포인트에 직면하게 되었다. 이 논문의 저자들은 과학자들은 세계가 파리 협정 목표를 달성하더라도 빙상 붕괴, 급격한 영구 동토층 해빙 및 산호초 손실이 가능하다고 경고한다. 지금까지 인류가 일으킨 지구 온난화는 산업화 이전에 비해 1.1도 높다. 이는 온난화 수준이 아직 지구 온난화를 산업화 이전에 비해 1.5도 미만으로 제한한다고 규정한 파리협정의 하한선에 미치지 못했다는 것을 의미한다. 하지만 2022년 전 세계가 직면하고 있는 전례 없는 가뭄과 홍수가 닥친 여름은 1.1°C의 지구 온난화 영향을 보여주었다.

지난해 기후 변화에 관한 정부 간 패널(IPCC) 보고서는 티핑 포인트의 위험을 강조했지만 각 티핑 포인트가 촉발될 수 있는 온도에 대해서는 설명하지 않았다. 이전 연구들에서는 대부분의 티핑 포인트가 산업화 이전 시대보다 지구 평균 온도가 약 3°C 높을 때 발생한다고 생각했지만 새로운 연구에서는 일부가 훨씬 더 낮은 온도에서 발생할 수 있음을 발견했다.

스웨덴 스톡홀름 대학의 데이비드 암스트롱 맥케이(David Armstrong McKay)와 영국 엑서터 대학(University of Exeter)이 이끄는 국제 과학자 팀이 작성한 이 논문은 환경 및 사회적으로 막대한 영향을 미치는 기후 시스템의 주요 변화가 이전에 가정한 것보다 낮은 온도 변화에서 발생할 가능성이 있다는 증거를 제시한다. 이 연구는 인류가 초래한 1.1C의 지구온난화로 인해 지금까지 5개의 위험한 티핑 포인트가 이미 지나갔을 수 있음을 보여준다. 여기에는 그린란드의 만년설이 녹아 결국 해수면이 크게 상승하고, 북대서양의 주요 해류가 붕괴되고, 수십억 명의 사람들이 식량에 의존하는 비를 방해하고, 탄소가 풍부한 영구 동토층이 갑자기 녹는 것이 포함된다. 저자들은 빙상(ice-sheet) 티핑 포인트가 이미 통과되었고 일부 다른 티핑 요소들이 1.1°C에서 1.5°C의 온난화 범위에서 최소 임계치를 가지고 있다는 것을 "배제할 수 없다"라고 말했다. 

2019년 7월 4일, 절벽 꼭대기에서 보이는 영구 동토층이 러시아 지량카 외곽의 콜리마 강으로 녹아들고 있다. 사진: Michael Robinson Chavez/The Washington Post via Getty Images

임계점을 향해 치닫는 또 다른 티핑 포인트

연구자들은 현재 예상되는 최소 상승 온도인 1.5C에서 5개의 티핑 포인트 중 4개가 가능(possible)에서 높은 가능(likely) 쪽으로 이동한다고 분석한다. 또한 1.5C에서는 광대한 북부 숲의 변화와 거의 모든 고산 빙하의 손실을 포함하여 추가적인 5개의 티핑 포인트가 가능으로 바뀐다. 전체적으로, 연구원들은 16개의 티핑 포인트에 대한 증거를 찾았고, 마지막 6개는 적어도 2도의 지구 온난화가 촉발되어야 한다고 추정했다. 

온난화가 진행됨에 따라 러시아 북부 바렌츠 해의 겨울 해빙은 1.6, 알파인 빙하는 2도, 북대서양 해류는 1.8도에서 임계점을 넘을 수 있다. 바렌츠 해의 갑작스러운 얼음 손실에서 더 따뜻하고 열대성 물을 북쪽으로 운반하는 중요한 대서양 컨베이어 벨트의 붕괴까지, 더 많은 4개의 해류가 가능해졌고, 그 붕괴는 해양 양쪽에 더 극심한 열과 추위를 초래할 수 있다. 사헬 지대는 2.8도에서 심각한 붕괴를 겪으며, 서아프리카의 건조나 사하라 사막의 녹화를 수반할 수 있으며, 남극 동부의 빙하의 분지는 3°C에서 불안정해질 수 있다. 아마존 열대우림의 황폐화 가능성은 온난화 2도 내에서 "무시할 수 없게" 되고 3도에서 증가한다고 저자들은 쓰고 있다. 

티핑 포인트의 임계점이 내려간 이유: 새로운 연구의 폭발

이 새로운 논문은 2008년으로 거슬러 올라가는 연구를 바탕으로 하고 있는데, 그때 한 연구진이 지구 기후 시스템의 분기점을 처음으로 확인했다. 수년간의 고대 기후에 대한 추가 연구, 보다 실제적인 데이터 및 보다 정교한 모델 덕분에 새로운 논문의 저자들은 위협받는 시스템의 목록을 9개에서 16개로 확대했으며, 세계적 차원은 아니라도 지역적으로 나타날 수 있는 7개의 추가 영향도 포함했다. 여기에는 서아프리카 몬순과 적도 주변의 산호초가 포함된다.

2008년 이후 티핑 포인트 수가 증가하고 온도 임계값이 내려간 이유는 후속 연구의 폭발적 증가 때문이다. 특히 빙상의 경우 더 나은 모델링이 핵심이었다. 얼음 중심부와 기타 고대 기후(palaeoclimate) 기록에서 포착된 수천 년 된 기포는 과거에 세계가 1.5°C 더 뜨거웠을 때 빙상이 어떻게 반응했는지를 배우는 데 도움이 되었다. 이를 통해 최근 몇 년 동안 그린란드 빙상의 불안정화와 대서양 컨베이어 벨트 약화의 초기 징후를 보여주는 관측이 제공될 수 있었다.

연구진은 인류 문명 전체가 발달해 온 "1도의 지구 온난화를 넘어" "지구가 '안전한' 기후 상태를 지나쳤을 수 있다"라고 결론 내렸다. 하나의 티핑 포인트를 통과하는 것은 종종 다른 티핑 포인트를 유발하여 계단식 현상을 발생시킬 수 있다. 그러나 이는 여전히 연구 중인 과제이지만, 이 연구의 분석이 최소한의 위험만을 제시했다는 것을 의미한다.

독일 포츠담 기후영향연구소(Potsdam Institute for Climate Impact Research)의 소장이자 공저자 중의 한 명인 요한 록스트룀(Johan Rockström)은 “이 논문을 통해 우리는 1.5°C가 가볍게 받아들일 수 있는 기후 한계가 아니라는 것을 분명히 보여줍니다. 그것을 초과하면 우리는 몇 가지 티핑 포인트를 유발할 것입니다."라고 말했다. 현재 지구 온난화의 궤도는 약 2.6°C에 이를 것으로 추정된다. 록스트룀은 "세계는 2-3C의 지구 온난화를 향해 가고 있습니다. 이로 인해 지구는 전 세계 사람들에게 재앙이 될 여러 위험한 티핑 포인트를 넘나들게 되었습니다. 지구상에서 생활할 수 있는 환경을 유지하고 안정적인 사회를 만들기 위해 우리는 티핑 포인트를 넘지 않도록 가능한 모든 것을 해야 합니다."라고 덧붙였다.

이 연구의 주요 저자인 엑서터 대학의 데이비드 암스트롱 맥케이 박사는 "정말 걱정스럽습니다. 슬픔의 근거도 있지만 희망의 근거도 있습니다. 이번 연구는 파리 협정 목표인 1.5C가 왜 그렇게 중요하고 싸워야 하는지를 실제로 뒷받침합니다. 우리는  아마도 티핑포인트에 도달할 것이기 때문에 우리는 모든 것을 잃고 게임은 끝났다고 말하는 것이 아닙니다. 1.5도를 넘어서는 모든 눈금을 멈추면 더 많은 티핑 포인트에 도달할 가능성이 줄어듭니다." 맥케이는 "우리는 해수면이 10미터 이상 상승하는 극도로 다른 행성에 미래 세대를 가두게 될 것입니다. 그것은 모든 대륙의 해안을 완전히 바꿀 것입니다."라고 지적한다.

이 새로운 연구에 참여하지 않은 해양 생물학자이자 심해 연구원인 안제 보에티우스(Antje Boetius)는 이번 연구가 시의적절하고 중요하다고 말했다. 독일의 알프레드 베게너 극지 및 해양 연구 연구소(Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research ) 소장인 보에티우스(Boetius)는 “이는 자연의 조기 경고 신호를 들어야 한다는 점을 강조합니다. 현재 1.1°C의 온난화는 이미 홍수, 가뭄, 폭풍 [및] 화재의 측면에서 충격적인 극단과 함께 전 세계의 생계를 방해하고 있습니다."