지구는 생명이 살기에 적절한 온도를 유지하고 있습니다. 만약 대기가 없다면 지구의 평균 기온은 영하 18도로 얼어붙은 행성이 될 것입니다. 하지만 대기 중의 온실가스 덕분에 실제 평균 기온은 15도를 유지합니다. 이것이 자연적인 온실효과입니다. 문제는 인간 활동으로 온실가스 농도가 급격히 증가하면서 지구가 과도하게 더워지고 있다는 것입니다. 산업혁명 이후 화석연료를 태우고 숲을 베어내면서 대기 중 이산화탄소 농도가 40퍼센트 이상 증가했습니다. 지구의 평균 기온은 지난 100년 동안 약 1도 상승했으며, 빙하가 녹고 해수면이 올라가며 극단적 기상 현상이 빈번해지고 있습니다. 이 글에서는 온실효과가 어떻게 작동하는지, 지구 온난화의 원인과 증거는 무엇인지, 그리고 기후 변화가 우리에게 어떤 영향을 미치는지 상세히 알아보겠습니다.
온실효과의 메커니즘
온실효과는 대기가 지구를 따뜻하게 유지하는 자연 현상입니다. 이름은 유리 온실에서 유래했습니다. 온실의 유리는 햇빛을 통과시키지만 내부의 열기가 빠져나가는 것을 막아 온실 안을 따뜻하게 유지합니다. 대기도 비슷한 역할을 합니다. 태양에서 오는 복사 에너지는 주로 가시광선과 자외선 형태입니다. 이 에너지는 대기를 거의 통과하여 지표면에 도달합니다. 지표면은 이 에너지를 흡수하여 온도가 올라가고, 적외선 형태로 열을 다시 방출합니다. 이 적외선이 우주로 빠져나가면 지구는 식을 것입니다. 하지만 대기 중의 온실가스가 적외선을 흡수하고 다시 방출하면서 열을 가둡니다. 주요 온실가스로는 수증기, 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 오존, 프레온 가스 등이 있습니다. 수증기가 가장 큰 기여를 하지만, 대기 중 농도는 자연적으로 조절됩니다. 반면 이산화탄소와 메탄은 인간 활동으로 농도가 크게 증가하고 있습니다. 이산화탄소는 화석연료를 태울 때 발생합니다. 석탄, 석유, 천연가스를 연소하면 탄소가 산소와 결합하여 이산화탄소가 됩니다. 자동차, 공장, 발전소가 주요 배출원입니다. 산림 벌채도 이산화탄소를 증가시킵니다. 나무는 광합성으로 이산화탄소를 흡수하여 저장하는데, 나무를 베면 저장된 탄소가 대기로 돌아갑니다. 메탄은 이산화탄소보다 훨씬 강력한 온실가스입니다. 분자 하나당 온실효과는 이산화탄소의 약 25배입니다. 메탄은 소나 양 같은 반추동물의 소화 과정에서 발생하고, 논이나 습지의 미생물 활동, 천연가스 채굴과 운송 과정에서도 누출됩니다. 아산화질소는 비료 사용과 산업 공정에서 발생하며, 이산화탄소보다 약 300배 강한 온실효과를 냅니다. 프레온 가스는 냉매로 사용되었던 인공 화합물로, 온실효과와 오존층 파괴를 동시에 일으킵니다. 현재는 사용이 금지되었지만 대기 중에 오래 남아 있습니다.
지구 온난화의 증거
기온 상승과 빙하 감소
기온 상승은 가장 직접적인 증거입니다. 세계 곳곳의 기상 관측소 데이터를 분석한 결과, 지구의 평균 기온은 1880년 이후 약 1.1도 상승했습니다. 특히 최근 수십 년간 상승 속도가 빨라져, 가장 더운 해들이 대부분 2000년 이후에 집중되어 있습니다. 2023년은 관측 이래 가장 더운 해로 기록되었습니다. 극지방의 온난화는 더욱 급격합니다. 북극의 기온은 전 지구 평균보다 두 배 이상 빠르게 상승하고 있습니다. 이를 북극 증폭이라고 합니다. 빙하와 해빙의 감소는 명백한 증거입니다. 전 세계 산악 빙하는 지난 수십 년 동안 급격히 축소되었습니다. 알프스의 빙하는 1850년 이후 절반 이상 사라졌고, 킬리만자로의 만년설도 거의 소멸했습니다. 히말라야 빙하도 빠르게 녹고 있어 아시아의 수자원 공급이 위협받고 있습니다. 북극의 해빙 면적도 감소하고 있습니다. 여름철 북극 해빙은 1979년 위성 관측 이후 약 40퍼센트 줄어들었습니다. 과학자들은 21세기 중반에는 여름철 북극이 완전히 얼음이 없는 상태가 될 수 있다고 예측합니다. 그린란드와 남극의 빙상도 녹고 있습니다. 그린란드는 매년 약 2800억 톤의 얼음을 잃고 있으며, 남극도 가속화되는 융해를 보이고 있습니다. 해수면 상승도 관측되고 있습니다. 지난 100년 동안 전 세계 평균 해수면은 약 20센티미터 상승했으며, 현재도 연간 약 3밀리미터씩 올라가고 있습니다. 해수면 상승의 주요 원인은 두 가지입니다. 첫째, 빙하와 빙상이 녹아 바다로 흘러들어 가는 것입니다. 둘째, 해수 온도가 올라가면서 물이 열팽창하여 부피가 늘어나는 것입니다. 21세기말에는 해수면이 현재보다 30센티미터에서 1미터 이상 상승할 것으로 예측됩니다.
생태계와 기후 패턴의 변화
생물의 분포와 행동이 변하고 있습니다. 온난화로 인해 많은 생물종이 극지방이나 고산 지대로 이동하고 있습니다. 나비, 새, 물고기 등이 더 시원한 곳을 찾아 서식지를 옮기고 있습니다. 봄이 빨리 오면서 꽃이 피는 시기가 앞당겨지고, 철새의 이동 시기도 변하고 있습니다. 하지만 모든 종이 똑같이 적응하는 것은 아니어서 생태계의 균형이 깨지고 있습니다. 산호초 백화 현상도 심각합니다. 해수 온도가 올라가면 산호가 공생 조류를 잃어 하얗게 변하고 결국 죽습니다. 대보초를 포함한 전 세계 산호초의 절반 이상이 백화 현상을 겪었습니다. 극단적 기상 현상이 증가하고 있습니다. 폭염, 가뭄, 집중호우, 강력한 태풍과 허리케인의 빈도와 강도가 높아지고 있습니다. 더 따뜻해진 대기는 더 많은 수증기를 포함할 수 있어 강수량이 증가하고, 더 많은 에너지를 가진 폭풍을 만듭니다. 동시에 일부 지역에서는 가뭄이 심해지고 있습니다. 산불도 더 빈번하고 광범위해졌습니다. 호주, 캘리포니아, 시베리아, 지중해 지역에서 대형 산불이 반복되고 있습니다. 기온 상승과 건조한 조건이 산불 발생과 확산을 촉진합니다. 해양 산성화도 진행되고 있습니다. 대기 중 이산화탄소가 바다에 녹으면 탄산이 형성되어 바닷물의 산성도가 높아집니다. 산업혁명 이후 해양의 pH는 약 0.1 낮아졌는데, 이는 산성도가 30퍼센트 증가한 것에 해당합니다. 산성화는 조개, 산호, 플랑크톤 같은 석회질 껍질을 가진 생물에게 치명적입니다.
지구 온난화의 영향과 대응
기후 변화는 인간 사회에 광범위한 영향을 미칩니다. 농업 생산성이 변화합니다. 일부 지역에서는 온난화로 농업 생산이 증가할 수 있지만, 많은 지역에서는 가뭄, 홍수, 병해충 증가로 생산량이 감소할 것입니다. 식량 안보가 위협받고 식량 가격이 상승할 수 있습니다. 해수면 상승은 해안 지역을 위협합니다. 방글라데시, 몰디브, 투발루 같은 저지대 국가는 국토의 상당 부분이 물에 잠길 위험이 있습니다. 뉴욕, 상하이, 도쿄 같은 해안 대도시도 침수 위험이 커집니다. 수억 명의 기후 난민이 발생할 수 있습니다. 건강 문제도 증가합니다. 폭염으로 인한 사망이 늘어나고, 말라리아와 뎅기열 같은 열대 질병이 온대 지역으로 확산될 수 있습니다. 대기 오염과 알레르기도 악화될 것입니다. 경제적 피해도 막대합니다. 극단적 기상재해, 인프라 손상, 농업 피해, 보험 비용 증가 등으로 수조 달러의 손실이 예상됩니다. 기후 변화에 대응하기 위한 국제적 노력이 진행되고 있습니다. 파리 협정은 지구 평균 기온 상승을 산업화 이전 대비 2도 이내, 가능하면 1.5도 이내로 제한하는 것을 목표로 합니다. 이를 위해서는 온실가스 배출을 대폭 줄여야 합니다. 재생 에너지로의 전환이 핵심입니다. 태양광, 풍력, 수력 같은 청정에너지로 화석연료를 대체해야 합니다. 에너지 효율을 높이고, 전기 자동차를 보급하며, 건물의 단열을 개선하는 것도 중요합니다. 산림 보존과 복원도 필요합니다. 숲은 탄소를 흡수하는 천연 저장고입니다. 산림 벌채를 중단하고 새로운 나무를 심으면 대기 중 이산화탄소를 줄일 수 있습니다. 개인의 실천도 중요합니다. 에너지를 절약하고, 대중교통을 이용하며, 육류 소비를 줄이고, 재활용하는 등 일상에서의 작은 변화가 모여 큰 차이를 만듭니다. 지구 온난화는 인류가 직면한 가장 큰 도전 중 하나입니다. 하지만 아직 늦지 않았습니다. 지금 행동하면 최악의 시나리오를 피하고 미래 세대를 위해 살기 좋은 지구를 물려줄 수 있습니다.