지구과학 ① 2-7. 지구 기후 환경의 변화

▎지구과학 ① 2-7. 지구 기후 환경의 변화

 

1. 기후 환경의 변화

 

① 지구 기후 환경의 상호 작용
지구의 기후 환경은 크게 기권, 수권, 암권, 생물권으로 구성된다. 이들 하부 영역은 아주 밀접하게 상호 작용하고 있어 이들 중 어느 하나가 변하면 다른 영역들도 변한다.

ⓐ 기권
암권을 제외한 모든 하부 영역은 태양 복사 에너지에 의해 움직인다. 입사되는 태양 복사 에너지의 일부는 반사되고 나머지는 대기, 해양, 육지에 흡수되는, 이 중 외부의 영향에 대해 가장 빨리 반응하는 것은 대기로, 보통 한 달 이내이다.
ⓑ 수권
해수는 수권의 약 97%, 육수는 수권의 약 3%를 차지하며, 육수의 대부분은 빙하로 존재한다.
▖ 해수
외부의 영향에 대해 대기보다 천천히 반응하며, 특히 심해는 몇 백 년이 걸리기도 한다. 해양은 열을 흡수하고 유지하는 능력이 있기 때문에 기후 변화를 완만하게 해 주는 열에너지의 주된 저장고 역할을 한다.
▖ 빙하
해수의 열전달을 차단하고, 태양 복사 에너지의 반사율에 영향을 미쳐 기후변화를 일으킨다.

ⓒ 암권
다른 기후 환경 요소의 변화에 다라 더 빨리 혹은 더 천천히 반응할 수 있으며, 육지의 분포와 지형은 식생의 특성과 넓이뿐만 아니라, 빙하의 위치와 넓이에도 직접적인 영향을 미친다.

ⓓ 생물권
지구상의 모든 생물체를 포함하며, 대기 중의 이산화탄소를 흡수하여 대기 성분에 영향을 주거나 지표면의 반사율 및 습도와 이에 다른 국지적 구름 량에 영향을 미쳐 기후 변화를 일으킨다.

 

 

② 기후 환경과 기후 변화
기후 변화는 대기가 다른 기후 환경과 상호 작용을 하거나 외부로부터 받는 힘에 의하여 변화되어 나타난다. 예를 들어, 인간의 산업 활동에 의한 온실 기체의 증가로 인한 기후 변화는 외부로부터 받는 힘에 의한 것이다. 자연 변동에 의한 것이든 외부의 힘에 의한 것이든, 기후 환경 요소들의 변화는 기후를 다양하게 만들고 변화시킬 수 있다. 따라서 기후는 기후 환경 내부의 역학이 변하거나 에너지의 교환이 달라짐에 따라 다양한 형태로 나타난다.

 

 

③ 지질 시대의 기후 변화
과거 수천 또는 수백만 년 전의 기후 변화 정보는 호수나 해양저의 퇴적물, 육상의 퇴적층, 빙하, 꽃가루 화석, 방사성 원소의 함량비, 나무의 나이테 등에 나겨진 흔적에 의존한다.

ⓐ 고생대 기후
전반적으로 지금보다 높고 온난했으며, 말기의 빙하기를 빼고는 큰 변화가 없었던 것으로 보인다.
ⓑ 중생대의 기후

전반적으로 높고 온난하여 다양한 생물이 번성했던 것으로 보인다.

ⓒ 신생대의 기후
여러 차례 빙하기가 나타나는데, 가장 나중의 빙하기는 대략 1만 년 전에 끝났고, 지금은 간빙기인 것으로 추측된다. 빙하기의 기온은 지금보다 평균 4~5℃가 낮았다.

 

 

④ 기후 변화의 요인
지구 기후 변화의 요인은 크게 천문학적 요인, 지구 내적 요인, 인간 활동의 요인으로 구분할 수 있다.

 

ⓐ 천문학적 요인
천문학적인 요인으로는 태양 활동의 변화, 지구 자전축 경사의 변화, 공전 궤도 이심률의 변화, 세차 운동 등을 들 수 있다.
▖ 태양 활동의 변화
흑점의 관측으로 알 수 있는데, 그 주기(11년)가 비교적 짧고, 이 주기 동안 지구로 입사되는 태양 복사 에너지량(일사량)의 변화가 0.07%에 불과하기 때문에 지구 기후 변화에 직접적으로 큰 영향을 미친다고는 생각되지 않는다.
▖ 지구 자전축 경사의 변화, 공전 궤도 이심률의 변화, 세차 운동
지구에 입사되는 일사량을 10% 정도 변화시켜 지구의 기후 변화를 일으키는 직접적인 원인이 되는 것으로, 20세기 초 세르비아의 천문학자 밀란코비치에 의해 제기되었다. 밀란코비치는 이 세 가지 요인에 의해 빙하기가 유발되었다고 주장하였다.
- 지구의 세차 운동
세차 운동은 지구의 자전축이 일정한 주기로 회전하는 현상으로 지구의 자전축이 약 26000년을 주기로 회전하면서 계절 변화가 생긴다.
- 자전축의 경사 변화 
지구 자전축의 경사가 달라지면서 계절별 일사량이 변하여 기후가 변한다. 약 41000년을 주기로 자전축의 경사가 커지거나 작아진다.
- 지구 공전 궤도 이심률의 변화 
이심률은 타원의 납작한 정도를 나타내는 것으로 약 10만 년을 주기로 지구 공전 궤도의 이심률이 달라지면서 계절별 일사량이 변하다.

 

ⓑ 지구 내적 요인과 인간 활동의 요인
과거 빙하기와 간빙기를 되풀이했던 지구의 기후 변화는 전적으로 지구 외적인 천문학적 요인뿐만 아니라, 지구 내적 요인과 더불어 서로 복합적으로 작용하여 일어난 것으로 보아야 할 것이다.
▖ 지구 내적 요인
대기의 투명도 변화, 육지·해양의 분포 변화, 지표면의 변화, 이산화탄소나 메탄의 증가 등 대기 조성의 변화가 있다. 예를 들어, 화산의 분출로 화산재가 대기 상공에 퍼져 지구가 받는 태양 에너지의 양이 1%가 감소하면 지구 평균 기온은 약 1.5℃ 떨어지게 된다.
▖ 인간 활동의 요인
인간 활동에 의한 온실 기체의 증가는 최근의 단기적 기후 변화의 주된 요인으로 작용하고 있기 때문에 미래 기후 변화 예측에서 빠뜨릴 수 없는 중요한 요인이 되고 있다.

 

 

 

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