에어로졸 냉각효과 저평가와 온난화의 역설

[이근영의 기상천외한 기후이야기]
대기오염 심할수록 냉각효과 커져
기후예측 에어로졸 평가 부정확해
이스라엘 연구팀 “실측하니 2배”
온실가스 온난화 영향도 저평가?

대기오염으로 생성된 에어로졸의 냉각효과가 예상보다 훨씬 크며, 온실가스에 의한 온난화 영향도 저평가됐을 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

이스라엘 예루살렘 히브루대의 대니얼 로젠펠트 교수 연구팀은 과학저널 <사이언스> 17일(현지시각)치에 게재한 논문에서 “에어로졸이 지구를 냉각시키는 영향에 대해 저평가돼왔다. 지구 온난화 속도를 정확하게 예측하기 위해서는 기후변화 모델들을 재계산해야 할 필요가 있다”고 밝혔다.

인천공단 공장 굴뚝에서 연기가 피어오르고 있다. 박종식 기자 [e-mail]

온실가스 형태로 인위적으로 배출되는 오염물질은 지구 온난화를 일으킨다. 반면 에어로졸 형태의 대기 오염물질은 지구를 냉각시킨다는 것이 과학계의 정설이다. 에어로졸은 대기중에 떠 있는 작은 입자들이다. 에어로졸은 사막의 모래먼지처럼 자연발생적인 것도 있지만 석탄에서 나오는 검댕에서부터 자동차 배기가스 같은 인공적인 것도 있다. 에어로졸은 태양광과 태양열이 우주로 반사되는 것을 막는 구름을 강화시켜 지구가 차가워지도록 만든다.

구름은 일차적으로 바람이 불고 공기가 식으면 생긴다. 하지만 구름 성분은 에어로졸에 의해 결정된다. 옅은 구름에 포함된 에어로졸 입자가 많을수록 작은 수적(물방울)들이 더 많이 포함된다. 비는 수적이 뭉쳤을 때 내린다. 작은 수적들이 뭉치는 데는 큰 수적들이 뭉치는 시간보다 더 오래 걸린다. 에어로졸이 꽉 차 있는 ‘오염된’ 구름은 많은 물을 머금은 채 하늘에 오래 머물고 더 넓은 지역을 덮는 지붕 구실을 한다. 에어로졸로 꽉 찬 구름은 태양에너지를 우주로 더 많이 돌려보내고 그만큼 지구 온도를 낮춘다.

에어로졸이 지구를 얼마나 냉각시킬까? 지금까지의 모든 예측값들은 구름을 구성할 때 에어로졸 효과와 바람의 효과를 분리하는 것이 불가능했기 때문에 부정확하다.

로젠펠트 교수 연구팀은 중국 산시성 기상연구소 연구팀과 공동으로 위성 영상을 이용해 연직 바람과 에어로졸 수적 숫자의 효과를 각각 계산하는 새로운 방법을 개발했다. 연구팀은 이 방법을 적도에서 남위 40도에 이르는 바다 위 하층운에 적용했다. 연구팀은 이 방법으로 지구 총에너지에 대한 에어로졸의 냉각 효과를 정확하게 계산해냈다. 그 결과 에어로졸 냉각효과는 이전에 예측했던 것보다 거의 2배 높은 것으로 나타났다.

이것이 사실이라면 지구는 더 뜨거워지는 것인가, 아니면 식어가는 것인가? 로젠펠트 교수은 “지구 온난화에 대한 세계적인 관심에도 불구하고 자동차와 농업, 발전 활동에 따른 에어로졸 오염률은 여전히 높다. 에어로졸의 냉각 효과가 저평가됐다면 온실가스의 온난화 효과가 우리가 생각한 것보다 더 크다는 얘기가 된다. 온실가스 배출이 에어로졸 냉각 효과를 뛰어넘는다는 것이고 이는 이전에 예상했던 것보다 지구 온난화가 더 심각할 수 있다는 것을 시사한다”고 말했다.

이런 상황은 지구인을 사면초가 상태로 만들 수 있다. 청정연료 개발과 화석연료 감축을 통해 대기질을 개선하려는 범지구적 노력은 에어로졸 숫자를 줄여 지구 환경의 파괴를 막겠지만 지구 온난화를 상쇄하는 에어로졸의 냉각효과도 제거되고 만다.

연구팀은 에어로졸이 지구를 예상보다 훨씬 더 많이 냉각시키고 있음에도 지구가 더욱 따뜻해지는 현상을 설명하는 또다른 가설로 에어로졸이 상공 10㎞ 안팎의 상층운에 갇혀 있을 수 있다는 점을 제시했다. 가설을 검증하기 위해 이스라엘 우주국과 프랑스 국립우주센터(CNES)는 로즈펠트 교수를 연구책임자로 상층운 탐사용 인공위성의 개발에 나섰다.

연구팀은 “여하튼 결론은 마찬가지다. 지구 기후를 예측하는 현재 모델들은 전체 에너지 균형에서 구름 속 에어로졸의 영향을 정확하게 반영하지 못하고 있다는 것”이라고 결론지었다. 현재 모델들은 21세기말 지구 평균온도가 1.5~4.5도 높아지는 예측을 내놓고 있다.

이근영 선임기자 [e-mail]