지구온난화의 발견

김지영 / 지구대기감시관측소

  19세기 산업혁명 이후 인류가 산업활동과 생활에 필요한 에너지를 얻기 위해 석탄, 석유, 천연가스 등 화석연료를 연소하면서부터 인위적 요인에 의한 기후변화 문제가 본격적으로 야기 되었다고 할 수 있다. 인터넷과 정보통신 기술이 발달된 요즘에는, 인위적으로 배출된 온실가스가 지구의 장파복사를 선택적으로 흡수하여 지표 기온을 상승시킨다는 사실과 그로인한 지구온난화 문제를 대부분의 사람들이 알고 있다.

  그러나 지금부터 약 50년 전에는 소수의 기상학자들만이 온실가스 증가에 의한 지구온난화를 증명하기 위해 연구에 참여하였고, 약 100년을 거슬러 올라가면 대부분의 과학자들이 그러한 사실을 인정조차 하지 않았다.

  지구온난화에 대한 연구의 역사는 1896년 스웨덴의 과학자 S. A. Arrhenius가 인간이 배출한 CO2가 지구온난화를 유발할 수 있음을 최초로 계산하여 발표하면서 시작되었다고 할 수 있다. 그리고 대기 중 CO2 농도에 대한 정확한 측정과 더불어 대기 중 농도가 증가하고 있다는 사실은 미국의 대기화학자 Charles D. Keeling이 남극에서 1957년부터 2년간 측정한 결과를 1960년에 《Tellus》에 발표하면서부터 알려지게 되었다. 또한 1958년부터는 Keeling박사 등에 의해 하와이의 마우나 로아 등에서 대기 중 CO2 농도 측정이 계속되고 있는데, 마우나 로아에서 관측한 CO2 농도 그래프(Keeling Curve로 불림)는 온실가스 증가에 의한 지구온난화의 상징으로 소개되고 있다.

  그러나 온실가스의 증가에 따른 지구온난화의 과학적 확증은 CO2의 대기 중 농도를 남극에서 처음 관측한 1957년부터 10년이 지난 이후에야 밝혀지게 되었다. 1967년에 Manabe and Wetherald가 복사-대류 모형(radiative-convective model)을 이용하여 대기 중 CO2 농도가 2배로 증가하였을 때 전 지구 기온이 2 ℃ 정도 상승할 것이라는 계산 결과를 《Journal of the Atmospheric Sciences》에 발표하면서 온실가스의 인위적 배출이 지구온난화와 직접 연관됨이 분명하게 밝혀지게 되었다.

  현재 전 세계적으로 약 20여 개의 기후예측모델이 과거와 현재, 그리고 미래의 기후를 보다 정확하게 진단하고 예측하기 위해 운영되고 있다. 자연적 및 인위적 요인에 의한 기후변화의 메커니즘을 보다 정확하게 이해하기 위해서는 기후시스템 내의 복잡한 물리화학적 상호작용, 즉 온실가스와 에어러솔에 의한 복사 강제력 효과, 전 지구적인 탄소순환, 복잡한 대기의 화학조성 변화, 태양으로부터 받는 복사에너지의 변화, 대기-지표-식생의 상호작용, 해양에서의 변화, 극 빙하 등 다양한 연구가 필요하며, 또한 그러한 연구가 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다.

  기후변화에 대한 과학적 이해와 더불어 기후변화로부터 초래될 될 수 있는 사회 경제적인 영향을 최소화하기 위해서는 모든 분야에 대한 현재까지의 발전과정을 충분히 이해하고, 현재의 한계와 문제점을 정확히 파악하며, 이를 바탕으로 미래의 목표와 계획을 정확하게 설정하는 것이 중요할 것이다.

지구온난화에 대한 주요 이정표

1880~1870     제1차 산업혁명(극 빙하에서 CO2 농도가 290 ppm으로 측정됨).

1896               Arrhenius가 인간의 CO2 배출로 인한 지구온난화를 최초로 계산

1870~1910      제2차 산업혁명

1920~1925      Texas와 Persian Gulf의 유전 개발 시작

1930년대      19세기 말 이후 지구온난화 경향이 보고됨

1938             Callendar가 CO2 온실가스로 지구온난화가 진행 중임을 주장함

1956             Phillips가 지구대기에 대한 실제적 컴퓨터 모델을 만듦

1957            Revelle가 인간에 의해 배출된 CO2가 해양에 쉽게 흡수되지 않음을 발표

1960            Keeling이 지구대기의 CO2 농도와 연 증가율을 정확하게 측정하고 산출함.

                   1940년대 초반 이후부터의 지구 기온 하향 추세가 보고됨.

1965            Boulder에서 기후변화의 원인에 관한 회의가 개최됨.

                   Lorentz 등이 기후시스템의 카오스적 성질과 급격한 변화 가능성 지적.

1967             Manabe and Wetherald가 CO2 배증에 따른 지구 기온 상승에 결과 발표.

                    International Global Atmospheric Research Program이 창립됨

1970            Bryson이 에어러솔에 의한 지구 냉각화 가능성을 제기함. 미국 NOAA의 창설.

1975            항공기의 환경적 효과, 성층권의 미량기체 조사로 오존층의 위험성 발견

1976            CFCs, 메탄, 오존이 온실효과에 크게 기여할 것을 발견

                   사막화와 생태계 변화가 미래 기후의 주요인자가 될 것임을 인식

1977            가장 큰 기후 위기로서의 급격한 지구온난화에 대한 과학적 견해가 수렴됨

1979            미국 학술원이 CO2 배증에 따른 지구온난화가 1.5~4.5 ℃가 될 것을 발표

                   World Climate Research Program(WCRP) 발족

1981            Hansen 등이 황산염(sulfate) 에어러솔에 의한 기후의 냉각효과를 발표

1985            Ice Core 연구로 과거 빙하시대에 CO2와 기온이 동반 상승 및 하강함을 발견

1988            IPCC가 창립됨. 대기 중 CO2 농도 350 ppm.

1989~           역사적 이정표로 확인되기에 아직 더 많은 시간이 필요함.

※ Source: "The Discovery of Global Warming" written by S.R. Weart,

                   Harvard University Press(2003)