극지과학자가 들려주는 기후변화 이야기

▣ 출판사서평

지구의 기후를 안정적으로 조정하던 북극과 남극이 급변하고 있다.

이 책은 남극과 북극에 존재하는 극소용돌이와 해빙의 변화를 통해 이상기후와 지구온난화에 대해 알기 쉽게 설명한다.

“우리는 남극과 북극의 해양 순환과 대기 흐름, 해양과 대기의 경계면에 존재하는 얼음의 움직임을 주로 다룰 것이며, 이 모든 것이 기후변화에 어떤 영향을 주는지를 이 책에서 설명할 것이다.” _ 들어가는 글에서

#북극 하늘의 극소용돌이가 약해지면 정말 우리나라에 매서운 추위가 닥칠까?

매년 겨울이면 ‘차가운 시베리아 고기압’이 우리나라를 강타해 무척 추워진다는 일기예보를 듣곤 한다. 몇 년 전부터는 북극진동이 약해져 우리나라에 맹추위가 닥칠 것이라는 예보도 심심치 않게 나온다. 일상에서 쉽게 듣게 되는 이런 말들은 모두 남극, 북극의 극소용돌이와 관련이 있다. 바로 극지의 바람이 지구의 기후변화에 큰 영향을 미치기 때문이다.

지구상의 모든 곳에는 언제나 바람이 불고 있다. 북극에도 물론 이런 바람이 분다. 북극에는 북극 상공에 있는 강한 저기압을 중심으로 그 둘레를 바람이 왼쪽으로 돌면서 불고 있다. 바로 이 거대한 바람을 북극소용돌이라고 한다.

북극소용돌이를 둘러싸고 각 반구의 위도 약 60도 상공에는 제트기류가 지구 주위를 돌고 있다. 그런데 이 북극소용돌이가 강해지면 제트기류도 강력해져서, 북극의 찬 공기가 제트기류에 막혀 위도 60도 아래로 내려오지 못한다.(서울의 위도 37도, 북극의 다산기지에서 서울까지의 거리 6,400km) 하지만 북극의 소용돌이가 약해지면 제트기류는 구불구불 돌게 되면서 그 파동이 저위도 지역으로 내려오고, 북극의 찬 공기도 따라서 밀려 내려오게 된다. 북극진동이 약해지면, 바로 이런 현상에 의해 우리나라에 한파가 오게 된다.

최근의 문제는 지구가 빠르게 온난화되면서 북극소용돌이의 힘이 점점 약해지고 있다는 점이다. 이 여파로 북극에서 수천 킬로미터나 떨어진 우리나라에까지 북극의 찬공기가 내려오는 일이 자주 나타나고 있다. 과학자들은 2014년 초 북아메리카에 몰아친 북극 한파의 원인 역시 북극소용돌이의 약화에서 찾고 있다. 이제는 이런 이상한파가 지구 전역에 자주 그리고 강하게 나타나면서 우리에게 점점 낯설지 않게 되고 있다.

이 책에서는 북극소용돌이가 만들어지는 과정을 바람의 생성 과정부터 차근차근 살펴본다. 바람은 왜 고기압에서 저기압으로 곧장 불지 않고, 저기압을 끼고 왼쪽으로 부는지, 제트기류의 파동은 왜 생겨나고 어떻게 소멸하는지, 일주일 만에 기온이 50도나 왔다갔다하는 성층권 돌연승온 현상은 우리의 기후에 어떤 영향을 주는지까지 북극의 소용돌이와 관련된 모든 것을 자세하게 설명한다. 또한 남극과 북극의 오존구멍이 이런 극소용돌이와 어떤 관련이 있는지도 흥미롭게 살펴보고 있다.

# 북극의 해빙이 녹으면 지구온난화는 훨씬 빨라진다

방금 갓 내린 하얀 결정 상태의 눈은 햇빛의 80~90%를 반사한다. 겨울에 스키장에 가면 얼굴이 발갛게 익어버리는 경우가 있다. 바로 눈이나 얼음에 반사된 햇빛에 우리 피부가 화상을 입은 결과이다. 겨울이라 기온은 낮지만, 하늘에서 내리쬐는 햇빛의 자외선에, 눈에 반사된 자외선이 더해져 그 세기가 이중삼중으로 강해지니 피부가 상할 수 밖에 없는 것이다.

북극의 바다에 떠 있는 수많은 해빙도 스키장의 눈이나 얼음과 마찬가지로 햇빛을 거의 모두 반사한다. 하지만 어떤 이유로든 해빙이 녹아 바닷물이 그대로 드러나게 되면, 이제는 햇빛의 80~90%가 바다에 흡수된다. 해빙이 녹아서 더 넓게 드러난 바닷물이 점점 더 많은 햇빛을 흡수하고, 이렇게 흡수된 햇빛이 급격하게 바다를 데우고, 이로 인대 다시 더 많은 해빙이 녹는다. 이런 현상을 얼음 반사 피드백 과정이라고 한다. 이 책에서는 얼음 반사 피드백을 중심으로 북극의 해빙이 기후변화에 어떤 영향을 미치는지, 그 현상과 원인, 과정을 시각 자료를 통해 알기 쉽게 설명한다.

또한 따뜻한 바닷물이 북극과 남극의 얼음을 녹이는 프로세스도 과학적 데이터를 활용해 시각적으로 보여주고 있다. 바다 속으로 흘러 들어온 따뜻한 해류가 빙하의 밑부분을 녹이고, 아래 부분이 녹아버린 거대한 빙붕은 엄청난 무게를 이기지 못해 굉음과 함께 무너져 내린다. 우리가 텔레비전에서 지구온난화 하면 으레 보게 되는 빙붕의 붕괴가 어떤 식으로 일어나는지 과학적 데이터를 통해 그 과정을 직접 확인할 수 있다. 이 책에는 현재 세계 각국에서 한창 연구중인 남극과 북극에 관한 최신의 관측 결과를 바로 확인할 수 있다. 물론 우리나라 극지연구소의 아라온호에서 관측한 가장 앞선 데이터도 한몫 단단히 하고 있다.

그뿐 아니다. 북극과 남극의 빙산이 어떻게 움직이는지도 이 책에서는 알기 쉽게 설명한다. 북극과 남극의 빙산은 가만히 있을까, 아니면 바다 위의 배처럼 바람이 부는 방향으로 흘러갈까? 19세기 말 20세기 초 북극점과 남극점에 남부다 먼저 도달하려는 경쟁이 한창일 때, 노르웨이의 프리초프 난센은 배를 타고 북극으로 향하면서 보고 듣는 모든 것을 기록했다. 그 중에서도 가장 속을 태웠던 것이 바로 빙산의 움직임이었다. 빙산이 상식과 다르게 엉뚱한 방향을 향하고 있었기 때문이었다. 빙산이 바람의 방향에서 어긋나 오른쪽으로 약 45도 정도 틀어져 흘러가는 모습이 계속해서 관측된 것이다.

이런 관측 결과는 약 10년 후 1900년대 초에 스웨덴의 해양학자 방 발프리드 에크만이 코리올리의 힘을 이용하여 이론적으로 설명해낸다. 해류의 흐름을 설명하는 이론이 생겨나는 순간이다. 이 책에서는 이렇게 과학의 원리를 알기 쉽게 설명하면서, 동시에 과학적 발견의 순간을 만들어낸 과학자들이 이야기가 함께 녹아 들어 있다. 바로 이런 이야기를 통해 과학적 이론을 보다 생동감있게 이해할 수 있을 것이다.

# 그림으로 보는 극지과학 시리즈는 극지과학을 알기 쉽고 깊이 있게 전달한다.

그림으로 보는 극지과학 시리즈는 남극과 북극의 육지와 바다, 대기는 물론 생태계와 관련된 모든 현상과 원리를 알기 쉽고 깊이 있게 담을 계획이다. 이번 시리즈의 특징은 크게 다음 세 가지라고 할 수 있다.
첫째, 시각 자료를 충분히 활용한다. 과학의 특징 중 하나는 ‘데이터가 말을 한다’는 데 있다. 이번 시리즈에서는 관측과 실험 결과를 알기 쉽게 시각화하여 독자가 직접 자료를 확인할 수 있도록 할 것이다. 또한 외국의 최신 자료를 신속하게 소개하면서, 동시에 한국의 과학자들이 직접 관찰하고 실험한 결과와 과정까지 적극 반영할 것이다. 책에 사용된 그림에는 충분한 설명을 기초부터 자세하게 곁들여, 일반인은 물론 고등학생들도 과학 개념을 시각화하여 받아들이는데 좋은 자료로 활용할 수 있게 할 예정이다.
두 번째는 사람을 통해서 내용을 전달할 것이다. 시리즈 1권에서는 20세기 해양학과 기상학의 발전에 큰 공헌을 했던 방 발프리드 에크만과 칼 구스타프 로스비를 중심으로 다루고 있다. 과학은 객관적인 학문이라서 주관성이 배제된 학문이라 생각하기 쉽지만, 실제로는 그렇지 않은 경우가 많다. 누가, 언제, 어떤 계기로 연구를 하게 되었는가가 생각보다 큰 역할을 하곤 한다. 이번 시리즈에서는 과학자들의 실제 연구 과정을 통해 과학의 발전 과정을 알아볼 것이다. 또한 과학자들이 관찰과 실험을 하고 이론을 만들어가는 과정은 그 자체가 하나의 드라마이기도 하다. 바로 과학자를 통해 과학으로 들어가는 이유이다.

세 번째, 과학은 그 자체가 독립적이라기보다는, 역사적?사회적?정치적?경제적 요인들이 함께 녹아 만들어진 하나의 과정이라고 할 수 있다. 과학적 발전의 방향을 결정하고, 속도를 조정하고, 결과를 실용화하는 데에는 과학 이외의 수많은 요소들이 관여한다. 1권에서도 북극의 해빙이 녹으며 만들어진 북극항로가, 기존 수에즈 운하를 지나 북유럽으로 갈 때보다 운항거리가 크게 단축된다는 내용이 나온다. 하지만 온난화로 인한 경제적 이점 외에 우리는 다른 어떤 변수들을 함께 떠안게 되었을지에 대한 고민도 분명 함께 해야 한다. 이번 시리즈에서는 과학에 대한 이야기 못지 않게 과학과 관련된 다른 관점들을 함께 보여줄 것이다.

▣ 작가 소개

저자 : 하호경
극지연구소의 극지해양환경연구부 선임연구원. 서울대학교에서 해양학을 전공하고, 동 대학원에서 석사 학위를 받았다. 공군 기상예보장교를 거쳐, 미국 윌리엄메리 대학교 및 버지니아 해양과학연구소에서 해양학 박사 학위를 받았다. 미국 사우스앨러바마 대학교에서 박사후 연구원으로 활동하였다. 현재는 남극과 북극의 해양 순환과 부유물질 이동을 연구하고 있다.

저자 : 김백민
극지연구소의 극지기후변화연구부 선임연구원. 서울대학교에서 대기과학을 전공하고, 동 대학원에서 석사 및 박사 학위를 받았다. 연세대학교에서 박사후 연구원으로 활동하였다. 현재는 기후 모델을 사용하여 남극과 북극에서 일어나는 기후변화를 재현하고 미래를 예측하는 연구를 하고 있다.

▣ 주요 목차

들어가는 글
1장. 극지의 하늘과 바다가 변하고 있다
1.1 기후변화의 핵심은 피드백 메커니즘
1.2 기후 피드백이 가장 강한 지역이 바로 북극

2장. 북극해와 남극대륙
2.1 바다로 둘러싸인 대륙, 남극
2.2 대륙으로 둘러싸인 바다, 북극

3장. 극지의 녹아내리는 얼음이 지구온난화를 재촉한다
3.1 해빙과 빙산의 기후 피드백 메커니즘
3.2 북극해에서 발견된 따뜻한 바닷물의 공격
박스1 기후변화의 예기치 못한 선물, 새로운 바닷길 북극항로
3.3 급속하게 녹고 있는 남극 아문젠 해와 벨링스하우젠 해
박스2 얼음 밑에는 아무것도 없다?
3.4 극지의 얼음이 녹으면 저지대는 물에 잠긴다
3.5 해빙과 빙산의 상식 밖 움직임
3.6. 남극과 북극의 해빙 면적이 오히려 늘어난다는데?

4장. 극소용돌이가 이상기후를 부른다
4.1 회전하는 지구 그리고 지균풍
4.2 극지를 감싸고 있는 거대한 소용돌이, 극소용돌이
4.3 북극소용돌이가 약해지면 한파가 몰아친다
4.4 남극진동은 북극진동보다 더욱 강하다
4.5 일주일 만에 50도나 상승하는 북극의 성층권과 북극소용돌이
4.6 남극에만 오존 구멍이 뚫린 이유는 바로 강력한 남극소용돌이 때문
4.7 북극소용돌이의 변화와 미래의 기후

용어설명
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참고문헌
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