극소용돌이(polar vortex)는 북극이나 남극 등 극지방의 대류권 상층부에서부터 성층권까지에 걸쳐 형성되는 강력한 저기압 소용돌이입니다. 극권(polar circle) 전역에 영향을 미칠 정도로 크다고 합니다.
매년 남극 대륙에서는 오존홀이 발생하는데요. 미국항공우주국(NASA)와 국립해양대기청(NOAA) 과학자들에 따르면 올해 역시, 극소용돌이가 11월까지 지속되고, 이는 거대한 남극의 오존홀을 형성하는데 영향을 미친다고 합니다. 9월 20일 관측한 바에 따르면 남극의 오존홀은 미국 대륙 면적의 약 3배인 2480만㎢에 해당하는 크기로 발생했는데요. 관측 결과 남극 상공 약 6.4km 높이의 성층권에서 오존은 거의 완전히 제거된 상태인 것으로 드러났다고 합니다.
2020년 오존홀은 역대 몇 순위?!
40여년 간 위성 기록에 따르면 2020년 오존홀은 역대 12번째로 큰 오존홀이 발생한 해로 기록될 전망입니다. 풍선을 띄워 기계적 측정이 이뤄진 33년 중에 역대 14번째로 낮은 오존을 가진 해로 기록될 것이라고 합니다. 몬트리올 의정서에 의해 규제받고 있는 오존 파괴 화학물질의 농도는 지속적으로 감소하고 있습니다. 덕분에 수 십년 전 비슷한 기후 조건 하에 있었을 때 만큼 거대한 오존홀은 막을 수 있었습니다.
NASA 고다드 우주비행센터의 지구과학 수석 과학자인 폴 뉴먼(Paul A. Newman)은 "2000년에 정점을 찍고 남극 성층권의 염소와 브롬 수치가 자연적 수치를 향해 약 16%가량 떨어졌다"며 "우리는 아직 갈 길이 멀지간 이러한 개선이 올해 큰 차이를 만들었다"고 전했습니다. 덧붙여 "2000년 당시처럼 성층권에 여전히 염소가 많이 존재했다면 오존홀은 훨씬 더 컸을 것"이라고 말했습니다.
오존 측정은 어떻게 하지?!
오존은 세 개의 산소 원자로 구성돼 있으며 다른 화학물질과 반응성이 매우 높습니다. 성층권에 있는 오존층은 생명체에게 해로운 자외선을 막아주는 기체 층입니다. 오존층이 없다면 자외선은 지표까지 들어와 피부암, 백내장, 혹은 환경 문제를 일으킬 수 있습니다.
남극 오존홀은 남반구의 늦겨울에 형성되는데요. 태양의 광선이 오존 파괴 반응을 일으킵니다. 오존홀은 극도로 추운 기온(-80℃ 미만)일 때 혹은 햇빛, 풍역, 프레온가스(CFCs) 같은 물질로 인해 만들어지는데요. 추운 겨울의 기온이 봄까지 지속되면서 오존파괴 과정은 계속됩니다.
NASA와 NOAA는 매년 오존홀의 성장과 쇠퇴를 감시하기 위해 세 가지 보안적인 방법을 사용한다고 하는데요. 네덜란드와 핀란드가 NASA의 아우라 위성(Aura satellite)과 NASA-NOAA Suomi National Polar-orbiting Partnership satellite(SNPP), NOAA의 Joint Polar Satellite System NOAA-20 satellite은 우주에서 오존을 측정합니다. 아우라 위성의 Microwave Limb Sounde는 성층권의 오존 파괴하는 염소의 수치를 측정합니다.
NOAA 과학자들은 오존층의 두께와 오존홀안에서 오존을 파괴시킨 물질의 양을 모니터링합니다. 남극 상공에서 최고 고도 33.7km에 이르는 오존을 측정하는 존데(sondes)를 실은 풍선을 정기적으로 방출하고 길고 긴 극지방의 밤이 지나 햇빛이 다시 남극에 비출 때면 도브슨분광광도계(Dobson spectrophotometer)라는 지상 기구도 설치한다고 합니다.
올해 10월 1일 NOAA의 남극대기관측소에서 풍선을 띄워 측정한 오존은 104 Dobson units으로 비교적 낮은 수치를 기록했다고 합니다. 참고로 돕슨 단위(Dobson Unit)는 표준기압(1기압)과 표준온도(0℃)에서 단위 체적 당 대기권 내의 오존 농도를 오존층의 두께로 변환해 표시하는 단위입니다. 참고로 NASA에 따르면 10월 6일 남극 상공에서 측정된 2020년 일일 최저치가 94 Dobson units이었다고 합니다.
NOAA 과학자인 브라이언 존슨(Bryan Johnson)은 성층권에 초점을 맞추고 있다고 말하며 10월 말 주요 고도 범위에서 오존 농도는 기록적인 최저치를 유지했다고 밝혔습니다. 또한 존슨에 따르면 9월 오존 감소율이 20년 전과 비교해 둔화된 것과 대기 중 염소가 줄어든 수치가 일치합니다.
