빙하, 어떻게 줄어드나
빙하, 어떻게 줄어드나
  • 함예솔
  • 승인 2021.04.22 15:35
  • 조회수 1321
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남극 대륙의 빙판 풍경. 출처: NASA
남극 대륙의 빙판 풍경. 출처: NASA

온난한 기후는 그린란드와 남극 빙하들을 녹이고 있는데요. 빙하들이 녹으면서 해수면이 점점 높아지고 있습니다. 일반적으로 얼음 덩어리는 따뜻한 물이나 공기에 노출되면 녹게 되는데요. 그러니 온난한 기후가 지구의 빙하와 빙상(ice sheet)을 녹이는 게 그리 놀라운 일은 아닐 겁니다. 그런데 얼마나 많은 빙하와 빙상이 녹게 될 것이며, 얼마나 빠르게 녹게 될 건지 예측하는 건 그리 간단하지 않다고 합니다. 

당연한 이야기겠지만, 빙하와 빙상은 일반 얼음에 비해 훨씬 더 복잡한 구조입니다. 빙하와 빙상은 눈이 쌓이면서 형성되는데 수 년에 걸쳐 새로운 눈이 축적되면서 쌓인 눈은 압력을 받아 얼음덩어리로 변하게 됩니다. 이렇게 만들어진 빙하는 점차 성장하면서 자체 무게 때문에 천천히 움직이기 시작합니다. 주변의 작은 암석들과 파편들을 끌고서 육지를 가로질러 이동하면서 말이죠. 남극과 그린란드에서처럼 거대한 대륙을 덮을 정도로 확장된 빙하를 빙상(ice sheet)이라고 간주합니다. 

빙하(ice sheet)와 빙붕 모식도. 출처: UCSD
빙하(ice sheet)와 빙붕 모식도. 출처: UCSD

빙하와 빙상은 형성되는 것도 복잡하지만 손실되는 과정은 더 복잡하다고 하는데요. 일반 얼음의 경우 표면이 주변에 따뜻한 공기에 노출되면 녹습니다. 물론 따뜻한 공기가 빙하와 빙상의 표면을 녹이긴 하지만 다른 요인들에 의해서도 상당한 영향을 받는다고 하는데요. 예를 들어 빙하나 빙상을 둘러싸고 있는 해수, 육지나 해양 같은 지형, 움직임, 심지어 자신의 해빙수에 의해 영향을 받는다고 합니다. 

 

그린란드와 남극대륙은 유일하게 두 개의 빙상을 포함해 세계 대부분의 빙하가 있는 곳인데요. 이 두꺼운 얼음판은 각각 3000m와 4500m 두께로, 지구에 저장돼 있는 대부분의 담수가 들어있습니다. 그래서 과학자들이 특히나 관심을 갖는 것이죠. 두 지역의 빙하가 한꺼번에 녹는다면 지구의 해수면은 거의 65m가 상승할 정도라고 하는데요. 점점 변하고 있는 지구의 환경에서 적응하고 오래 살아남기 위해서는 빙하 연구는 정말 중요하다고 할 수 있습니다. 

 

그린란드에서 빙하 손실

 

빙하는 그 표면에 떨어지고 쌓이는 눈의 양이 녹거나 증발하거나 떨어져나가는 과정들을 통해 손실된 얼음의 양과 같을 때 균형을 이룹니다. 그런데 북극의 연 평균 대기온도는 세계 어느 곳보다 빠르게 증가하고 있습니다. 그래서 그린란드의 빙하에선 더 이상 이러한 균형을 맞출 수가 없습니다. 섬의 조수 빙하(tidewater glaciers )를 둘러싼 따뜻한 해수도 문제입니다. 

 

해수의 온도가 이 지역의 얼음을 녹이는데 미치는 영향을 조사하고 있는 NASA의 OMG(Ocean's Melting Greenland)의 수석연구원인 Josh Willis는 “얼음에 헤어드라이기를 겨누는 것과 같다”며 “빙하는 위와 아래, 동시에 열 때문에 녹고 있다”고 밝혔습니다. 

 

따뜻한 공기와 물이 각각 빙하가 녹는데 영향을 미치긴 하지만 빙하로부터 녹은 해빙수와 따뜻한 해수의 상호작용도 큰 역할을 한다고 합니다. 

따뜻한 여름 공기가 빙하의 표면을 녹일 때 해빙수는 얼음 사이로 구멍을 내게 됩니다. 빙하와 빙하 기저(glacier bed) 사이로 흐르며 결국 빙하 바닥까지 내려와 주변 바다로 물기둥을 형성하며 뿜어져 나갑니다. 이 해빙수로 이뤄진 물기둥은 염분을 포함하지 않기 때문에 주변의 해수보다 가벼운데요. 그래서 따뜻한 바닷물을 위로 섞어가며 수면 위로 떠오릅니다. 그러면 따뜻한 물이 빙하의 바닥에 닿게 되면서 더 많은 빙하가 녹게 되는 악순환이 발생합니다. 이러한 과정은 종종 빙하 앞부분이나 끝부분이 갈라지며 거대한 빙산이 떨어져나가게 만듭니다. 

 

또한 그린란드를 둘러싼 해저의 복잡한 형태는 이 따뜻한 물이 얼마나 쉽게 녹을 수 있는지에 대해 영향을 미친다고 합니다. 일부 지역에선 장벽을 제공하기도 하는데요. 대서양에서 온 따뜻한 심층수는 물이 빙하의 앞부분에 도달하는 걸 막아줍니다. 반면 물 위의 지형처럼 수중 지형 역시 깊은 협곡과 같은 특징들이 존재하는데요. 협곡은 대륙붕에 끼어들어가 대서양의 따뜻한 물이 들어오게 만듭니다. 이 물 위에 있는 빙하는 해저의 능선이나 암층에 의해 따뜻한 물이 들어오는걸 막는 지형에 비해 더 빨리 녹게 될 것이라고 합니다.

 

남극에서 빙하는 어떻게 사라질까

 

그린란드 빙하와 유사한 표면과 해양에서 녹는 과정이 발생하는 남극 대륙에서는 빙상이 위치한 지형과 기반암이 빙상의 안정성과 해수면 상승에 대한 기여도에 큰 영향을 미친다고 합니다. 

 

연구원들은 빙하와 그 아래 기반암 사이의 관계를 바탕으로 남극 대륙을 두 개의 지역으로 분리합니다. 남극종단산맥(Transantarctic Mountains)의 동쪽 지역을 동남극이라고 하는데요. 이 곳은 고도가 매우 높고 지구상에서 가장 두꺼운 빙하를 가지고 있다고 해요. 그리고 빙상 아래 기반암도 대부분 해수면 위에 위치해 있다고 하는데요. 이러한 특징들은 동쪽 지역을 비교적 더 안정적으로 유지하는데 도움을 줍니다. 

 

반면 서남극은 고도가 낮고 대부분의 빙상이 얇다고 하는데요. 동남극과 달리 서남극의 빙상은 해수면 아래 기반암 위에 위치하고 있다고 합니다. NASA 제트추진 연구소 과학자인 Helene Seroussi는 “서남극 대륙에서는 빙하들이 해수면 아래 기반암에 놓여있다”며 “그린란드와 마찬가지로 차가운 표면층 아래에는 따뜻한 바닷물이 층을 이루고 있기 때문에 이 따뜻한 물은 대륙붕으로 흘러 들어갈 수 있고 빙하나 빙상으로부터 뻗어 나와 바다를 떠다니는 빙붕(ice shelves) 아래까지 흐를 수 있다”고 설명합니다. 

빙붕은 마치 코르크 마개처럼 작용하기 때문에 중요하다고 하는데요. 빙붕은 빙하가 바다로 흘러내리지 않도록 막아줍니다. 빙붕이 떨어져 나오면 코르크 마개가 제거돼 더 많은 내륙의 얼음이 바다로 자유롭게 흘러들 수 있게 됩니다. 게다가 이 과정은 빙하가 암반으로부터 분리돼 떠다니기 시작하는 빙하 후퇴지역으로 이끌게 됩니다. 

 

NASA 고다드 우주비행센터 과학자 Kelly Brunt은 “떠다니는 빙하는 마치 유리잔에 떠 있는 얼음 덩어리와 같다”며 “이것들이 녹을 때 유리잔이 넘치지는 않는다”고 말합니다. 이어 “하지만 바다에 떠있지 않았던 빙하가 추가된다면 유리잔에 얼음 조각을 더 넣은 것과 같으며 수면을 상승시킬 것”이라고 설명합니다. 

 

또한 서남극의 기반암은 역경사로 되어 있는데 이는 가장자리에서 경사가 더 높고 내륙으로 갈수록 더 낮아진다는 걸 의미합니다. 그래서 빙하가 내륙으로 후퇴할 때마다 두꺼운 빙하가 바닷물에 노출되고 빙하나 빙상이 더 깊은 물 속에 자리 잡게 된다고 합니다. 이는 훨씬 더 많은 얼음이 상류에서 바다로 흐르게 만듭니다. 이는 빙하가 녹고 후퇴하는 사이클을 막을 후방 방어벽이 없다는 걸 의미하는데요. 남극대륙은 그린란드보다 접근성이 훨씬 떨어져 조사가 잘 이뤄지지 못했기 때문에 빙상 아래 기반암에 대한 지도는 포괄적이지 않다는 것도 문제라고 하는데요. 그래서 이러한 사이클을 늦추는데 도움이 될만한 작은 봉우리나 튀어나온 부분들이 있는지 알 수가 없다고 합니다. 

 

스웨이츠(Thwaites)나 파인 아일랜드(Pine Island) 같은 서 남극 빙하는 이미 과거보다 빠르게 후퇴하고 있다고 하는데요. 이는 서남극 빙하에서 나온 빙하가 아문센 해로 진입해 해수면을 높일 수 있는 주요한 통로를 제공하기 때문에 문제가 됩니다. 실제로 최근 몇 년간 두 극지방에서 빙하의 손실은 가속화되고 있다고 하는데요. 과학자들이 이러한 빙하 손실을 유발하는 과정과 상호작용에 대해 더 많이 배울수록 앞으로 더 정확한 해수면 상승을 예측할 수 있을 것으로 기대되네요. 


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