10.3.1 신생대 제4기 홀로세
신생대 제4기(Quaternary) 홀로세(Holocene)의 기후는 소폭의 기온 변화로 비교적 안정적이었으며, 2회의 온난 기와 1회의 소빙하기가 있었다. 고대 문명이 번창했던 호로세 기후 최적기(Holocene max)와 중세 온난기(Medieval Warm Period) 및 홀로세 시작 이후 가장 추웠던 소빙하기(Little Ice Age)를 이른다. 현재의 지구 기후는 소빙하기 이후 간빙기에 있다.
영거 드라이아스기(Younger Dryas)가 물러간 후의 기후는 빠른 속도로 온화해졌다. 지금으로부터 약 7000년 전부터 5000년 전까지 지속되었던 온난했던 시기를 홀로세 기후 최적기라 한다. 이 시기의 기온은 오늘날보다 1~2℃ 정도 높았다. 기후 최적기 이후 한랭 기를 거쳤다가 서기 1000~1300년경까지 비교적 온화한 중세 온난기(Medieval Warm Period)가 도래했다. 이 시기에는 북대서양 주변 지역의 따뜻한 기후 덕분에 유럽 바이킹족의 그린란드 이주 및 에스키모인의 엘즈미어섬 정착 등이 있었다. 중세기의 온화한 기후가 지나가고 1400년경부터 북유럽을 중심으로 시작한 추위가 1550년경에 전 세계적으로 확장되었으며, 1650년경에 최저기온을 보인 후 1860년을 전후하여 종료된 빙하기를 소빙하기(Little Ice Age)라 한다. 소빙하기 가운데 가장 추웠던 1645년부터 1715년경까지는 태양의 흑점 수가 가장 적었기 때문에 이를 관측한 천문학자의 이름을 따서 마운더 극소기(Maunder Minimum)라고도 한다.
10.3.2 산업혁명 이후
장기간에 걸친 기후의 변화와 변동성에 대한 종합적인 분석은 고기후 복원으로 이루어지는 수천 년 이전까지의 기후 추정과 19세기 중반부터 시작된 전구 규모의 기상관측 및 1950년대 이후 보다 종합적이고 광범위한 관측체계들에 의해 가능해졌다. 온실가스의 농도 증가와 지구의 온난화는 1950년대 이후 보다 뚜렷해졌으며, 대기와 해양의 온도 상승, 빙설 면적의 축소, 해수면 상승과 같은 기후 시스템의 변화를 가져왔다.
가. 지표면의 기온 변화
지난 1세기는 과거 천 년 동안 가장 따뜻했던 시기로 0.7℃ 정도의 기온이 상승했다. 지난 만 년 동안 역사시대의 기온이 2℃ 정도 상승한 것을 감안하면 얼마나 급격하게 변화하고 있는지를 알 수 있다. IPCC는 지난 천 년 동안 대체로 완만한 변화를 보이다 20세기 말에 급상승한 온난화 추세를 하키 스틱(hockey stick) 이론으로 발표하기도 하였다. 이러한 지구의 온난화는 간빙기의 기후 현상으로 수십 년 주기를 갖고 상승과 하강을 반복하기도 한다.
지표면 기온의 상승 폭은 단기적으로 그리고 대상 기간에 따라 약간의 차이가 있지만, 전 지구적으로 선형의 증가 추세를 보인다. 산업혁명 이후 지표면 부근의 기온은 전 지구적으로 1940년대 중반까지 약 0.35℃ 상승한 후, 1970년대 중반까지 약간 하강하였으나, 그 이후 현재까지 약 0.55℃ 상승했다. 최근 50년 동안의 기온 상승은 지난 반세기에 비해 두배 정도 빠른 속도이다. 지난 100년 동안 가장 더웠던 열 개의 해가 1990년부터 2006까지의 17년 사이에 있었다. 또한 1980년대 초반 이후 30년 동안 지표면의 기온은 과거 어느 때보다도 따뜻했던 기간으로, 북반구에서는 지난 1400년 동안 가장 더웠던 기간이었다. 이처럼 전 지구적으로 광범위하게 나타나고 있는 온난화 추세는 20세기 전반부까지 자연적인 요인이 인위적인 요인보다 컸던 반면에, 후반부 이후에는 인간의 활동이 주요 요인으로 이해되고 있다. 지구의 온난화 패턴은 저위도보다 고위도에서, 해양보다 육지에서 그리고 여름보다 겨울철에 보다 빠른 속도로 진행되고 있으며, 20세기보다 21세기에 크게 변화할 것으로 전망된다. 북극을 중심으로 하는 한대지역의 온난화는 전구 평균에 비해 2배 이상 높고, 최근의 고위도 온난화 패턴은 북극진동(AO)과 어느 정도 관련이 있는 것으로 분석되고 있다. 적도 중심의 저위도 지역에서 온난화가 억제되는 이유 가운데 하나는 대기 중의 많은 열이 수증기 증발에 들기 때문이다.
나. 대류권과 성층권의 기온 변화
20세기 중반 이후에, 북반구 중위도 이상의 고위도를 중심으로 빠르게 진행된 전 지구적인 대류권 하층의 온난화와 남반구에서 현저하게 나타나는 성층권 하층의 냉각화 현상은 여러 모델 결과 및 물리학적 예상과 일치한다. 대류권 온난화는 온실가스의 농도 증가와 관련되어 있고, 성층권 냉각 현상은 오존 파괴가 주요 요인인 것으로 보고 있다.
대류권의 하층의 온난화 경향은 온실가스의 농도가 증가하면서 나타나는 강화된 온실 효과의 영향으로 보고 있다. 북극권의 대류권에서 기온 상승이 가장 큰 이유는 빙설 권의 융해로 증폭된 측면이 있다. 대류권 하층의 온난화 경향은 지표면 기온의 변화 패턴과 유사하지만 부드럽게 나타나며, 1960년대 중반 이후 매 10년 동안 0.15℃ 정도 상승하는 경향을 보여주고 있다.
성층권 하층의 냉각 현상은 북반구보다 남반구 고위도에서 현저히 나타나며, 단기간의 상승 현상은 화산의 폭발 활동과 연관되어 있다. 성층권의 기온은 온실가스의 역할을 하는 오존의 농도 변화와 밀접한 관계가 있으며, 대류권 온실가스의 농도 증가가 성층권의 기온을 낮추는 요인이 되기도 한다. 성층권 하층의 기온은 최근 50여 년 동안 매 10년간 0.3℃ 정도 낮아졌으며, 1960년대 초와 비교할 때 1.5℃ 정도 냉각된 상태이다. 이와 함께, 북극과 남극의 성층권에서 나타나는 온난화 경향은 일종의 기온 변동성으로 극 중심의 원형 와동류가 있을 경우에 발생하는데, 수일 내에 수십 도까지 기온이 상승할 수도 있다. 이러한 현상은 북극의 성층권에서 흔하게 나타나지만 변동성의 폭은 남극의 성층권에서 더 클 수 있다.
댓글