빙하는 눈이 쌓이고 압축되어 만들어진 거대한 얼음 덩어리로, 중력에 의해 천천히 흐릅니다. 그린란드와 남극 대륙을 덮은 빙상은 지구 담수의 70퍼센트를 저장하고 있으며, 만약 모두 녹으면 해수면이 60미터 이상 상승할 것입니다. 알프스의 계곡 빙하는 수백만 년에 걸쳐 산을 깎아 U자형 계곡을 만들었고, 북유럽의 피오르는 빙하가 조각한 걸작입니다. 빙하는 느리지만 막강한 침식 능력을 가집니다. 연간 수 미터에서 수백 미터를 이동하며 아래 암석을 긁고 갈아 운반합니다. 빙하가 녹으면서 운반했던 돌과 흙을 떨어뜨려 빙퇴석을 만들고, 빙하호와 독특한 지형을 남깁니다. 지구 역사에서 여러 번 빙하기가 있었습니다. 마지막 빙하기는 약 2만 년 전에 최대에 달했으며, 북아메리카와 유럽 북부가 수 킬로미터 두께의 얼음으로 덮였습니다. 현재는 간빙기이지만 여전히 지구 육지의 10퍼센트가 얼음으로 덮여 있습니다. 이 글에서는 빙하가 어떻게 형성되고 이동하는지, 빙하가 만드는 지형, 빙하기의 역사와 원인, 그리고 기후 변화로 빙하가 어떻게 변하고 있는지 상세히 알아보겠습니다.
빙하의 형성과 종류
빙하는 눈선 위의 고산이나 극지방에서 형성됩니다. 눈선은 여름에도 눈이 녹지 않고 남아 있는 고도의 경계선입니다. 적도 부근에서는 해발 5000미터 이상이지만, 극지방으로 갈수록 낮아져 극지방에서는 해수면에서도 눈이 쌓입니다. 눈이 계속 쌓이면 아래층의 눈은 무게에 눌려 압축됩니다. 새로 내린 눈은 밀도가 낮아 1세제곱센티미터당 0.1그램 정도이지만, 압축되면서 공기가 빠지고 얼음 알갱이로 변합니다. 이를 만년설이라고 합니다. 밀도는 약 0.5~0.6그램입니다. 더 압축되면 알갱이들이 융합되어 빙하 얼음이 됩니다. 밀도는 0.9그램 이상으로 순수한 얼음에 가까워집니다. 이 과정은 수십 년에서 수백 년이 걸립니다. 빙하 얼음은 푸른빛을 띱니다. 공기 방울이 거의 없어 빛이 얼음 속을 깊이 침투하는데, 빨간색 빛은 흡수되고 파란색 빛만 산란되어 나오기 때문입니다. 빙하는 고체이지만 소성 변형으로 흐릅니다. 두께가 30~50미터 이상이 되면 자체 무게로 인한 압력이 얼음의 결정 구조를 변형시켜 천천히 흐르기 시작합니다. 표면은 단단하여 갈라지지만, 깊은 곳은 소성적으로 흐릅니다. 빙하는 크게 두 종류로 나뉩니다. 대륙 빙하 또는 빙상은 넓은 지역을 덮는 거대한 얼음입니다. 남극 빙상은 면적이 약 1400만 제곱킬로미터로 한반도의 60배이며, 평균 두께가 2킬로미터, 최대 두께는 4.7킬로미터에 달합니다. 그린란드 빙상은 면적이 약 170만 제곱킬로미터이며 최대 두께 3킬로미터입니다. 빙상은 중앙에서 가장자리로 흐르며, 바다에 도달하면 빙붕을 형성하거나 빙산으로 떨어져 나갑니다. 산악 빙하 또는 계곡 빙하는 산의 고도가 높은 곳에서 형성되어 계곡을 따라 흐릅니다. 알프스, 히말라야, 로키산맥, 안데스, 알래스카에 많습니다. 크기는 수 킬로미터에서 수십 킬로미터이며, 두께는 수백 미터입니다. 몽블랑의 메르드글라스 빙하, 스위스의 알레치 빙하가 유명합니다. 빙하의 이동 속도는 다양합니다. 대부분은 하루에 수 센티미터에서 수 미터 정도 느리게 움직이지만, 조건에 따라 빠르게 흐르기도 합니다. 그린란드의 야콥스하븐 빙하는 하루 30미터 이상 이동하는 세계에서 가장 빠른 빙하 중 하나입니다.
빙하의 침식과 퇴적
빙하는 강력한 침식 작용을 합니다. 빙하 바닥의 얼음은 암석과 직접 접촉하며, 동결과 융해를 반복하면서 암석 조각을 떼어냅니다. 이를 빙하 뜯기라고 합니다. 빙하에 박힌 암석 조각은 사포처럼 바닥을 긁고 갈아냅니다. 이를 빙하 마식이라고 합니다. 암석 표면에는 긁힌 자국인 빙하 조흔이 남습니다. 계곡 빙하는 원래 V자형이던 하천 계곡을 U자형 계곡으로 만듭니다. 빙하가 계곡 양쪽과 바닥을 깎아 폭이 넓고 바닥이 평평한 U자형으로 바꿉니다. 요세미티 계곡이 대표적입니다. 빙하가 산 정상 부근을 침식하면 카르라는 반원형 분지를 만듭니다. 세 개 이상의 카르가 모이면 뾰족한 산봉우리인 호른이 형성됩니다. 스위스의 마터호른이 유명한 호른입니다. 피오르는 빙하가 해안 계곡을 깎은 후 바다가 들어찬 지형입니다. 노르웨이, 뉴질랜드, 칠레, 알래스카에 발달했습니다. 좁고 긴 만으로 양쪽이 가파른 절벽입니다. 노르웨이의 송네 피오르는 길이 200킬로미터, 깊이 1300미터에 달합니다. 빙하는 운반한 물질을 퇴적시킵니다. 빙퇴석은 빙하가 운반하다 떨어뜨린 암석과 흙의 더미입니다. 크기가 다양한 물질이 뒤섞여 있으며, 분급이 되지 않은 것이 특징입니다. 빙퇴석의 위치에 따라 이름이 다릅니다. 측빙퇴석은 빙하 측면에 쌓이고, 말단 빙퇴석은 빙하 끝에 쌓입니다. 빙하가 후퇴하면 말단 빙퇴석이 호수를 막아 빙하호를 만듭니다. 캐나다의 오대호는 빙하가 만든 호수입니다. 빙하가 녹으면서 흐르는 물도 퇴적물을 남깁니다. 빙하 융빙수는 모래와 자갈을 운반하여 넓은 평원에 펼쳐놓습니다. 이를 빙하 외곽 평야라고 합니다. 표석은 빙하가 멀리 운반한 거대한 바위입니다. 주변 암석과 종류가 다르며, 원래 있을 수 없는 곳에 덩그러니 놓여 있습니다. 과거에는 성경의 대홍수로 설명했지만, 빙하가 운반했다는 것이 밝혀졌습니다.
빙하기와 기후 변화
빙하기의 역사
지구 역사에서 여러 번 빙하기가 있었습니다. 약 24억 년 전과 7억 년 전에는 지구 전체가 얼음으로 덮인 눈덩이 지구 상태였다는 가설도 있습니다. 가장 최근의 빙하기는 플라이스토세 빙하기로 약 260만 년 전에 시작되었습니다. 이 기간 동안 빙하기와 간빙기가 여러 차례 반복되었습니다. 마지막 빙기 최성기는 약 2만 년 전으로, 북반구의 대부분이 얼음으로 덮였습니다. 캐나다와 미국 북부를 덮은 로렌타이드 빙상은 두께가 3킬로미터 이상이었고, 뉴욕까지 도달했습니다. 스칸디나비아 빙상은 북유럽을 덮었습니다. 해수면은 현재보다 120미터 낮았으며, 베링 해협이 육교로 드러나 인류가 아시아에서 아메리카로 이동할 수 있었습니다. 약 1만 2000년 전부터 빙하가 후퇴하기 시작하여 현재의 간빙기에 접어들었습니다. 빙하기의 원인은 복합적입니다. 밀란코비치 이론은 지구 궤도의 변화가 주요 원인이라고 설명합니다. 지구 궤도의 이심률은 10만 년 주기로 변하고, 자전축의 기울기는 4만 1000년 주기로 변하며, 세차 운동은 2만 6000년 주기로 일어납니다. 이들이 결합하여 지구가 받는 태양 에너지의 분포를 바꾸고 빙하기를 일으킵니다. 대기 중 이산화탄소 농도도 중요합니다. 빙하 코어에서 과거 대기를 분석한 결과, 빙하기에는 이산화탄소가 낮고 간빙기에는 높았습니다. 판 구조론도 영향을 줍니다. 대륙의 위치가 극지방에 있으면 빙하가 형성되기 쉽습니다. 남극 대륙이 남극에 고립되면서 남극 순환 해류가 형성되어 대륙이 차가워졌습니다.
빙하의 미래
현재 빙하는 빠르게 녹고 있습니다. 지구 온난화로 기온이 상승하면서 거의 모든 빙하가 후퇴하고 있습니다. 알프스의 빙하는 지난 150년간 절반 이상 사라졌으며, 2100년까지 대부분 소멸할 것으로 예측됩니다. 히말라야 빙하도 빠르게 녹아 수십억 명이 의존하는 강의 수원이 위협받고 있습니다. 몽골과 중국 서부의 빙하는 최근 50년간 20퍼센트 이상 감소했습니다. 그린란드 빙상은 연간 약 2800억 톤의 얼음을 잃고 있으며, 녹는 속도가 가속화되고 있습니다. 남극 빙상도 서남극에서 특히 빠르게 녹고 있습니다. 일부 빙붕은 이미 붕괴했고, 더 많은 빙붕이 불안정해지고 있습니다. 빙하가 녹으면 해수면이 상승합니다. 지난 100년간 약 20센티미터 상승했으며, 21세기 말까지 30센티미터에서 1미터 이상 상승할 것으로 예상됩니다. 저지대 도시와 섬나라가 침수 위험에 처합니다. 수자원에도 영향을 줍니다. 많은 지역이 빙하 융빙수에 의존하는데, 빙하가 사라지면 건기에 물 부족이 심화됩니다. 반사율이 감소하는 것도 문제입니다. 얼음은 태양광의 80퍼센트를 반사하지만, 바다나 땅은 10~20퍼센트만 반사합니다. 빙하가 녹으면 지구가 더 많은 열을 흡수하여 온난화가 가속화되는 양의 되먹임이 일어납니다. 빙하는 지구의 냉장고이자 민감한 기후 지표입니다. 빙하를 보호하는 것은 기후 위기에 대응하는 핵심 과제입니다. 수백만 년 동안 쌓인 얼음이 수십 년 만에 사라지고 있습니다. 빙하가 녹는 소리는 지구가 보내는 경고입니다.