지구의 온난화와 기후변화의 용어 차이점?

8.1 지구 온난화 개요

지구의 온난화와 기후변화를 동일한 의미로 혼용해서 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 이 두 용어는 아주 밀접하게 연관되어 있으면서 중요한 차이점을 갖고 있다. 지구의 온난화는 대기권의 기온이 전반적으로 상승하는 현상이며, 기후변화는 장기간의 기상 패턴인 기후 요소가 지역적으로 바뀌는 현상이다. 지구의 온난화로 기후가 변화하면 열파와 한파 이외에, 가뭄과 홍수 지표면과 해양의 환경, 그리고 식생의 패턴 등이 변화하기 때문에, 지구 온난화는 기후 변화의 주요 원인인 동시에 일부분이다.

8.1.1 지구의 기온 상승

2001년부터 2010년까지 전 지구의 지표면 기온은 기상 관측 이래 가장 더운 10년이었다. 이 기간의 기온은 기후 표준 평년값(1961~1990)인 14.0 ℃보다 약 0.47 ℃ 높았고, 지난 세기 첫 번째 10년(1901~1910)보다 0.88 ℃ 상승했다. 1880년부터 2010년까지의 10년 평균 기온 증가율은 0.062℃이지만, 1970년 이후의 10년 평균기온 증가율은 0.17 ℃로 최근에 가까울수록 지구의 온난화가 가속화되고 있음을 알 수 있다. 이러한 온난화의 가속화는 대기 중의 에어로졸 입자가 태양 복사를 반사해 발생하는 냉각 효과와 해양이 이산화탄소를 흡수해서 유지되는 대기와 해양 간의 열평형 효과가 없을 경우에는 더 빨리 진행될 수도 있다.

8.1.2 지구 온난화의 증거

기후 시스템을 구성하는 여러 요소를 종합 분석한 10개 핵심 지표는 산업화 이후에 지구가 온난화되고 있다는 사실을 보여준다. 지표면 부근의 기온, 표층수온, 해상의 기온, 해면 수위, 해양의 열 함량, 습도 및 대류권 저층의 기온을 포함하는 7개 지표는 상승하고 있으며, 나머지 3개 지표인 북극의 해빙, 북반구의 빙하와 봄철 적설 면적은 감소하고 있다. 지표면의 평균기온 상승은 가장 잘 알려진 기후변화의 지표로, 1900년 이후 현저하게 상승해오고 있다. 지표면의 기온 상승은 수온 상승과 밀접하게 연관되어 있으며, 해·육상 저층 대기의 온도 상승과 일치되는 결과를 나타낸다. 이는 대기권이 따뜻해지면서 더 많은 수증기를 함유할 수 있음을 뜻한다. 동시에 수온 상승에 의한 바닷물의 팽창과 빙설 권의 융해 현상은 해수면을 상승시키는 결과를 가져왔다. 이는 수천 년 동안 지속되었던 하나의 기후 상태에서 벗어나 새로운 기후 상황이 조서오디어 가고 있다는 것을 의미하는 동시에, 지역적으로 는 열파와 한파 이외에 가뭄과 홍수 등의 극한 기후 현상이 잦아지리라는 것을 말해주고 있다.

8.2.1 온실가스의  종류

대기의 기체 가운데 열을 흡수하여 기온을 상승시키는 성분이 온실가스이다. 온실가스는 인위적 활동과 밀접하게 연관되어, 기후시스템의 순환과정을 통해 대기의 조성을 변화시킨다. 
온실가스는 지구의 온난화에 관여하는 방식에 따라 직접 온실가스와 간접 온실가스로 구분할 수 있다. 직접 온실가스는 지구의 온난화에 직접 관여하는 물질로, 이산화탄소, 메탄가스, 아산화질소, 수소 불화탄소(HFCs), 육불화황(Sf₆), 수증기(H₂O) 및 프레온가스(CFCs)가 포함되며 몬트리올 의정서에 의해 규제되고 있다.
직접 온실가스 가운데 교토의정서에서 지정하고 있는 6대 온실가스는 이산화탄소, 메탄가스, 아산화질소, 수소 불화탄소, 과불화 탄소 및 육불화황으로 대기 중에서 지구 복사를 흡수하여 자연 온실효과를 발생시킨다. 이산화탄소는 석유, 천연가스 및 석탄과 같은 화석연료, 고체 폐기물 및 목재 연소 시 그리고 여타 화학반응의 결과로 발생하여 대기로 방출되는 동시에, 녹색식물의 광합성 작용에 의해 대기 중에서 제거되는 효과가 있다. 메탄가스는 화석 연료의 생산, 운송 과정, 가축과 농지 관리 및 유기 폐기물의 부패 과정에서 방출된다. 수소 불화탄소, 과불화 탄소, 육불화황은 불소 화합물 가스로 다양한 산업 활동에서 방출되는 강력한 합성 화합 온실가스이다. 불소 화합물 가스는 소량으로 방출되지만 온난화에 대한 기여도가 높다. 수증기는 교토의정서에 채택되지는 않았지만 가장 중요한 온실가스 가운데 하나이며, 기온의 변화와 지표면 구성 및 구름의 발달 과정 등을 통해 지구의 온난화에 직·간접적으로 영향을 미친다. 오존의 농도를 조절하는 프레온가스는 감소 추세에 있지만 지구 온난화에 대한 영향은 아직도 심각한 실정이다. 간접 온실가스는 지구의 온난화에 직접 관여하지는 않지만 다른 물질과 반응하여 온실가스로 전환될 수 있는 물질이며, NOx, CO, SO₂ 및 NMVOC(비 메탄 휘발성 유기화합물) 등이 있다. 

8.2.2 온실가스의 농도 증가

최근 온난화 추세의 직접적인 원인 가운데 하나는 산업혁명 이후에 화석연료의 사용이 늘어나면서 발생한 온실가스 농도의 급상승이다. 
2011년 이산화탄소와 메탄가스 및 아산화질소의 농도는 산업화 이전인 1750년에 비해 각각 140%와 259% 및 120% 증가하였다. 2010년부터 2011년까지의 온실가스 농도 증가를 지난 10년 동안의 연평균 증가율과 대비해 보면, 이산화탄소는 유사하고 메탄가스와 아산화질소는 약간 높게 나타났다. 
이산화탄소의 인위적인 주 배출원은 화석연료의 연소과정이나 열대 산림의 체벌 과정이며, 배출된 이산화탄소의 일부는 대기 중에 잔류, 일부는 해양에 흡수되거나 식물과 토양 및 그 밖의 흡수원에 의해 저장된다. 이산화탄소의 농도는 산업혁명 이전 약 10000년 동안 280ppm 정도로 거의 일정하게 유지되었다. 그러나 1700년대 후반 이후에 꾸준히 증가하여 1990년 이후의 연평균 증가율은 약 1.5ppm이었고 지난 10여 년 동안에는 연평균 약 2.0 ppm씩 증가하였으며, 2011년의 농도는 약 390.9ppm에 달했다. 이산화탄소는 지구 온난화를 유발하는 가장 중요한 인위적 온실가스로, 장수명의 온실가스에 의해 발생한 총 복사강제력의 약 64%를 차지한다. 
메탄가스는 습지와 흰개미 등의 자연적 발생원으로부터 약 40%, 화석 연료의 채취, 쌀 경작, 반추동물, 바이오매스의 연소 및 매립지 등의 인위적 발생원으로부터 약 60%가 방출된다. 메탄가스는 수산기(OH)와의 화학반응으로 대기 중에서 소멸하는 동시에, 다른 미량의 가스의 농도에 영향을 준다. 메탄가스의 농도는 산업화 이전에 약 700 ppb이었으나 인위적 발생원의 증가에 따라 2011년에 약 1,813 ppb를 기록했다. 메탄가스의 연평균 증가율은 1980년대 초에 약 13 ppb이었으나, 2000년대 초까지 감소세를 보인 후 2007년부터 상승세로 바뀌었다. 이는 북반구의 영구동토층은 많은 메탄가스를 내포하고 있기 때문에 급속한 온난화로 융해될 경우 대량의 메탄가스가 대기에 방출될 수 있다. 메탄가스의 복사강제력은 장수명의 온실가스에 의해 발생한 총 복사강제력의 약 18%를 차지한다. 
아산화질소는 이산화탄소와 메탄가스 다음으로 풍부하고 잘 혼합된 온실가스이다. 아산화질소의 발생원에는 해양, 토지, 바이오매스의 연소, 비료 사용 및 다양한 산업화 과정 등이 있으며, 자연적 발생원에서 약 60%, 인위적 발생원에서 약 40%가 방출된다. 아산화질소는 성층권에서 광해리 작용에 의해 대부분 사라지고, 여기 상태의 산소 원자인 O(1D)와 반응하여 적은 양이 없어진다. 산업화 이전에 270 ppb이었던 아산화질소의 농도는 지난 10년간 연평균 0.78 ppb씩 증가하였으며, 2011년에 약 324.2 ppb에 도달했다. 아산화질소의 복사강제력은 장수명의 온실가스에 의해 발생한 총 복사강제력의 약 6%를 차지한다. 
기타 온실가스로, 육불화황(SF₆)은 미량이지만 교토의정서에 의해 관리되고 있는 강력한 온실가스로, 약 3200년에 달하는 긴 수명을 갖고 있다. 화학 산업에 의해 발생하며 대기의 창 영역 가운데 10.3 μm 파장의 복사를 강하게 흡수한다. 2010년 농도는 1990년대 중반에 비해 2배로 증가했다. 수소 불화탄소(HFCs)와 수소 염화 불화탄소((HCFCs)는 아직은 적은 양이지만 빠르게 증가하고 있으며 지구 복사를 강하게 흡수하는 온실가스들이다. 성층권의 오존을 감소시키는 프레온가스(CFCs)와 소수의 할로젠화 가스들의 복사강제력은 장수명의 온실가스에 의해 발생한 총 복사강제력의 약 12%로 이산 질소의 약 두 배이다.