이산화탄소로 성층권 얇아져…“위성·GPS에 영향 가능성”

온실가스로 대류권은 팽창, 성층권은 수축
1980년대 이래 40년 동안 400m 줄어들어
온난화 계속되면 2080년께 1㎞ 이상 수축

이산화탄소 배출로 성층권의 두께가 얇아지고 있다. 온실가스를 대폭 감축하지 않으면 2080년까지 1㎞ 이상 추가로 수축할 것으로 추정됐다. 게티이미지뱅크 제공

이산화탄소 배출로 성층권의 두께가 얇아지고 있는 것으로 확인됐다. 성층권의 수축은 인공위성 궤도 운영이나 위성항법장치(GPS) 체계 등에 영향을 미칠 수 있다.

체코 카렐대와 스페인 비고대 등 국제공동연구팀은 13일(현지시각) “1980년대 이래 관측한 위성 자료와 대기에서 작동하는 복잡한 화학작용을 포함한 여러 기후모델을 결합해 분석한 결과 성층권이 1980년대 이래 400m 얇아졌으며, 온실가스를 대폭 감축하지 않으면 2080년까지 추가로 1㎞ 정도가 더 수축할 수 있을 것이라는 결론을 얻었다”고 밝혔다. 연구 논문은 과학저널 <환경연구회보>에 실렸다.(DOI : 10.1088/1748-9326/abfe2b)

성층권은 지표에서 고도 20∼60㎞ 사이에 존재한다. 성층권 아래는 사람들이 살아가고 있는 대류권으로, 이산화탄소 농도가 높아져 공기가 데워지고 팽창하고 있다. 이 팽창이 성층권 아래쪽 경계를 밀어올리고 있다. 또 이산화탄소가 성층권 안으로 유입되면서 공기를 냉각시켜 반대로 수축의 원인이 되기도 한다.

논문 공저자인 후안 안넬 스페인 비고대 교수는 “성층권 수축은 기후위기의 뚜렷한 신호로, 인간이 빚어낸 전지구 규모의 영향이다. 인류는 60㎞ 상공까지 망쳐놓고 있는 셈이다”라고 말했다. 성층권 수축은 인류가 지구에 엄청난 변화를 일으킬 수 있음을 보여주는 또 하나의 사례이다. 지난달에는 지구온난화가 빙하를 녹여 지구의 무게 분포에 영향을 끼침으로써 자전축이 이동하도록 한다는 사실이 밝혀졌다.

과학자들은 이산화탄소 배출이 증가함에 따라 대류권이 높아진다는 사실을 확인해 성층권이 수축할 것이라고 추정해왔다. 연구팀은 이번 연구를 통해 이런 추정을 실제로 입증해낸 것이다. 또 성층권 수축이 위성 자료가 축적되기 시작한 1980년 이래 계속돼 왔다는 사실도 밝혀냈다.

태양에서부터 유입되는 자외선을 흡수하는 오존층은 성층권에 있다. 과학자들은 최근 몇 십년 동안 오존의 상실이 성층권 수축의 원인이라고 생각해왔다. 오존이 적어지면 성층권이 덜 가열된다. 하지만 이번 연구를 통해 성층권의 지속적인 수축 원인은 오존이 아니라 이산화탄소의 증가라는 사실을 처음 밝혀냈다. 오존층은 1989년 몬트리올의정서에 의해 염화불화탄소(일명 프레온가스) 사용이 금지된 뒤 다시 두터워지고 있다.

연구팀은 “성층권 수축은 위성의 궤도 이동이나 수명과 무선 전파 전송, 위성항법장치(GPS) 등 범지구위성항법시스템(GNSS)의 성능에 영향을 미칠 수 있다”고 밝혔다.

이근영 기자 [e-mail]