2023 기후과학클래스 강연

"지구온난화가 만든 기후 위기"

포항공과대학교 환경공학부 국종성 교수님
jskug1@gmail.com
http://csl.postech.ac.kr

2021 노벨 물리학상: 기후학자들이 수상함
"지구 기후를 물리적으로 모델링하고 기후 변동성을 정량화하여 신뢰할 수 있는 지구온난화 예측에 기여"
-> 그만큼 기후 위기가 심각


세계경제포럼에서 뽑은 향후 위기 순위
2년 동안 1.물가상승 2.자연재해 3.?????? 4.기후변화완화실패
10년 동안 1.기후변화완화실패 2.기후변화적응실패 3.극한의기후현상 4.생물다양성훼손

기후 나선 - 나사에서 만든, 각 월의 평균기온을 선으로 이은 것

지구 온난화: 온실 효과
   *H2O CO2 CH4 N2O
    동일량의 메탄이 이산화탄소보다 29배 강력한 피해
    수증기가 가장 많이 영향을 끼치고 있음
온실효과가 없으면 지구 온도 -18도. 있으면 +33도 해서 15도.


온실기체 농도 증가
인간 활동으로 인한 온실가스 농도 증가
이산화탄소 280 -> 379 ppm
메탄 715 -> 1774 ppb
이산화질소 270 -> 319 ppb

세계인구변화 그래프와 온실기체 농도 증가 그래프가 유사.
-> 인간활동으로 인해 온실기체가 증가함

겨울에 이산화탄소 농도 높고 여름에는 낮음
1. 겨울에 화석연료 많이 사용
2. 여름철에 나무 많이 존재 때문

대기 중 산소 농도가 감소
-> 이산화탄소 농도 증가가 인간에 의한 것
1. 화석연료를 사용 -> 산소를 태움
2. 열대우림 파괴로 이산화탄소 흡수 방해 -> 산소 생산도 방해

과거의 지구 기후
앰(Eemain) 간빙기
- 13만년 전
- 현재보다 2도 높았음
- 해수면 고도 5-8m 높았음
- 호모사피엔스 아프리카 거주
최근 빙하기(LGM)
- 2만 2천 년 전
- 현재보다 온도 6도 낮았음
- 해수면 고도 12m 낮았음

기후변화의 속도
엠(+2) -> 최근 빙하기 (-6): 0.007도/100년
최근 빙하기 -> 홀로세: 0.05/100년
인류세, 최근 지구 온난화: 1.1도/100년
앞으로 100년?: 1-5도/100년

지구온난화의 공범: 기후 피드백?
피드백: 어떤 일로 일해 일어난 결과가 다시 원인에 영향을 미치는 것
양의 피드백 / 음의 피드백

기후 피드백
강제력 -> 기후 시스템 -> 기후 반응
    ^ --- 기후 피드백--ㅣ

양의 피드백의 온난화 증폭 효과
이산화탄소 복사 강제력은 1도 정도인데 양의 피드백을 받으면 10도 정도로

양의 피드백: 수증기 피드백
온실효과 증가 ->  전지구 온도 증가 -> 공기 중 수증기 증가 ->

양의 피드백: 알베도 피드백
태양에너지 흡수 증가 -> 해빙/눈덮임 감소 -> 알베도 감소 ->

양의 피드백: 해양-탄소순환 피드백
- 콜라 시원할 수록 이산화 탄소 더 많이 흡수
이산화탄소 흡수 감소 -> 이산화탄소 증가 -> 해수면 온도 상승 ->
이산화탄소 100 방출하면 25는 식물이, 25는 바다가 흡수
온도 상승하면 바다가 흡수하는 양 감소

양의 피드백: 식물의 생리효과 피드백
이산화탄소 대기 중 농도 증가 -> 식물 기공 많이 안 엶 -> 수증기를 조금만 배출
근데 식물이 온도를 조절(더운 날 숲은 시원)
대기 중 수증기가 방출되며 비가 와야 하는데 잘 안 오게 되며 건조하게 됨
즉, 증산 감소 -> 기온 상승

설국열차: 기후 피드백의 위험
빙하기 온 이유. 과학자들이 기후 피드백을 무시했기에.
*화산재의 피드백과 유사함.

지구촌 곳곳의 폭염
2022년 7월 영국. 40도
2022년 7월 중국: 149년 만의 폭염
2022년 7월 일본: 가재가 익음
2022년 2월 호주: 40-49도

기후변화에 의한 해양환경 변화 - 해수면 상승
해수면이 상승할 뿐 아니라 상승하는 속도 또한 상승. 즉, 가속됨.
Science 표지 인도 자카르타 사진 -> 해수면 상승하면서 벽을 쌓아 쓰지 못하는 땅이 생김
투발로 장관 유엔 연설

해수면 상승의 원인
육지빙하 감소 / 해수면 열팽창
육지빙하 60%, 그린랜드 28%, 남극 12% 녹음
최근 10년 간 남극과 그린랜드의 빙하가 빠르게 녹고 있음

남극의 빙하가 다 녹으면 전지구 해수면은 얼마나 상승할까?
힌트 1. 지구 물의 약 2%는 남극 빙하로 있다
.      .  2. 전지구 바다의 평균 깊이는 약 3800m이다
70m. (76m가 아닌 이유: 육지로 올라가며 퍼져서

북극의 해빙(28,000km3)이 다 녹으면 전지구 해수면은 얼마나 상승할까?
전혀 안 올라감. 콜라 얼음 녹아도 높이 똑같음. 얼음이 물에 떠있으면 해수면 고도에 전혀 영향 안 끼침

최근 빙하기(LGM) 시기의 해수면
- 18,000년 전 해수면은 지금보다 약 120m 낮았음

해양 산성화 -> 바다 생태계 파괴

더 강하고 광범위한 산불 // 더 강력하고 잦은 폭염 // 더 강력해진 태풍 // 강한 겨울 폭풍 및 폭설 // 더 길어진 가뭄 // 더 강하고 잦은 집중호우 및 홍수
기온 1도 올라갈 떄마다 포함할 수 있는 수증기 1% 증가. 그렇기에 집중호우 더 강력하게.

인간활동에 의해 증가된 극한 기후 현상 (사진)

미래 극한 현상의 발생 빈도 증가 (사진)

복합 극한 현상 증가. 폭염, 가뭄, 산불, 생태계 붕괴.


기후 공학^^
우리나라는 탄소 중립 글렀어 ㅎㅎ
인간이 만든 재해니 인간이 기술로 해결해보자! 이게 기후 공약
1. 대기에 있는 온실가스 포집해서 묻자.
2. 알베도를 높이자! (바다에 물 뿌려서 구름 많이 만들기, 빙하 늘리기)

"기후변화와 인류의 대응"

부산과학고 기후과학연구소 이준이 교수님

2015 파리협정 채택 / UN 지속가능 발전 목표 결의 (빈곤 종식, 지구 보호, 인류 평화와 반영)
2030 국가 온실가스 감축 목표
2050 탄소중립 장기 목표 (인위적으로 방출, 흡수 평형) / UN 지속가능 발전 목표 달성
-> 2030이 인류에게 중요한 분기점

IPCC 평가 보고서의 역사 (사진)
"슈쿠로 마나메님"
-> 오래 전부터 문제 인식했지만 대응이 안 되고 있다. 지금을 총력을 다해야 하는 시기이다.

최근 기후 변화는 과거 수천 년 혹은 수십만 년 이레 전례 없던 수준으로 광범위하고, 심화되고 있으며, 가속화되고 있다.
인간 활동이 기후 변화를 일으키고 폭염, 폭우, 가뭄 등 극한 기상.기후 현상을 더욱 빈번하고 더욱 심각하게 만든다는 데는 논쟁의 여지가 없다.
단기 미래(~2040)에 1.5도 지구온난화에 도달할 것으로 예상된다. 우리가 경험하는 기후 변화는 온난화가 더 진행됨에 따라 증가할 것이다.

기후 변화가 인류의 복지와 지구의 건강을 위협하고 있다는 것에 대한 과학적 증거는 명백하다.
공동의 글로벌 행동이 더 이상 지연되면 살기 좋은 미래를 보장하기 위한 기회의 창이 빠르게 닫힐 것이다.

현재 우리의 경로는 1.5도뿐만 아니라 2도 온도 제한 목표 경로와도 크게 벗어나 있다.
즉각적인 온실가스 감축 없이는 1.5도 온도 제한 목표 달성은 어렵다.
감축 실현 가능성은 기술적.지구물리학적 요인 뿐만 아니라 제도적.경제적 요인에 크게 의존한다.
-> 방법은 안다. 실현을 못 하고 있다.

"현재 우리의 사회.경제 추세는 지속 가능하지 않으며, 공평하지도 않다"
100년 이상 화석 연료 사용 뿐만 아니라 불평등하고 지속 불가능한 에너지와 토지 이용으로 인해 지구온난화가 1.15도에 달했으며, 그 결과 극한 기상.기후 현상이 더 빈번하고 더 강렬하게 발생하고 있다. 이미 인위적 지구온난화에 의한 기후변화는 전 세계 모든 지역의 자연과 사람들에게 위험한 영향을 미치고 있다.


1850년부터 현재까지 관측된 온난화는 인간활동에 의한 배출에 기인
온실가스로 인한 온난화는 에어로졸 냉각 효과에 의해 일부 상쇄


인간활동에 의한 물리적 기후변화가 점차 심화되고 있다
기후변화로 인한 영향과 관련 손실 및 피해가 광범위해지고 심화되고 있다


현 세대와 미래 세대가 얼마나 더 덥고 다른 세계를 경험하게 될 지는
현재와 단기 미래에 우리가 하는 선택에 달려있다.


"지금까지 진행된 작업의 속도와 규모, 그리고 현재 계획으로는 기후변화에 대처하기에 충분하지 않다"
기후 위험을 줄이기 위한 대응에 일부 진전이 있었으나, 현재와 미래에 직면할 위험 및 엄청난 위협에 대한 준비가 부족하다. 일부 생태계와 지역은 이미 적응 능력의 한계에 도달했다. 온실가스 배출량을 줄이기 위한 우리의 노력도 충분하지 않으며, 2030년 전반부에….

IPCC 역사상 처음으로 지구 표면 온도 미래 전망은 CMIP6 모델 전망 뿐만 아니라 다양한 근거에 기반해 이루어졌다. 시나리오에 따른 미래 전망의 불확실성을 크게 줄임
1.5도 지구 온난화 도달 시점 평가 갱신


지구 온난화가 추가로 진행될 때마다 인류와 생태계 생존 위기 증가