지구과학 ① 2-8. 미래의 지구환경, 온난화, 오존층파괴, 사막화현상

▎지구과학 ① 2-8. 미래의 지구환경, 온난화, 오존층파괴, 사막화현상

 

1. 지구 온난화

① 지구 온난화의 징후
1958년 초 하와이 마우나로아 화산 정상부에서 대기 중의 이산화탄소 농도를 측정하였다. 이곳은 고도가 높고 대기 오염원으로부터 먼 곳에 위치하기 때문에 관측소로 선정되었는데, 측정 결과 두 가지 특징이 밝혀졌다.
ⓐ 이산화탄소량이 매년 주기적인 규칙성을 보인다.
즉, 식물의 생장이 왕성한 여름철에는 광합성에 의해 대기 중 이산화탄소의 농도가 감소하고, 겨울철에는 광합성량이 줄고 화석 연료의 사용량이 증가하여 대기 중 이산화탄소 농도가 증가한다.
ⓑ 장기간에 걸쳐 보면 이산화탄소 농도가 현저히 증가하는 경향을 보인다.
1958년 이 후 대기 중 이산화탄소 농도는 315ppm에서 375ppm으로 증가하였으며, 그 증가형태는 기하급수적이다. 21세기 후반에는 600ppm까지 이를 것으로 전망된다.

② 지구 온난화의 원인
대기 중 이산화탄소의 농도 변화가 중요한 이유는 지구 온난화의 주된 요인으로 작용하기 때문이다. 이산화탄소의 농도 변화와 지구 기온 변화가 거의 같은 경향을 보인다. 과학자들의 예측에 의하면, 기온이 2030년경에는 1.8℃, 2100년경에는 2.5℃ 정도 상승할 것이라고 한다. 기온의 상승폭은 지구 전체에서 일정하기보다는 지역적으로 다양하게 나타날 것이며, 특히 극지방에서 가장 크게 나타날 것이다.

 

 

③ 지구 온난화의 영향
ⓐ 기온과 강수량의 변화
지구의 기온이 상승하면 물의 증발량이 증가하고 강수량도 증가할 것이다. 그러나 강수량의 변화는 지역에 따라 다를 것이고, 유럽, 북아메리카, 아시아의 곡창 지대들은 강수량이 현저히 감소하여 가뭄에 시달릴 것으로 예상된다. 이는 경작지 면적의 감소로 이어지게 된다.
ⓑ 해수면 상승
해수의 부피 팽창 및 대륙 빙하의 융해 때문에 해수면이 상승하여 2050년까지 30cm 정도 상승할 것으로 보인다. 해수면이 상승하게 되면 수백만 명이 살고 있는 저지대 해안 지역이 침수되며, 적도 지역에서는 열대성 폭풍(태풍)이 더 큰 규모로 보다 빈번하게 발생할 것이다.
ⓒ 기후와 생태계 분포의 변화
심각한 기상 이변과 전염병, 병충해 등에 시달릴 것이다.
ⓓ 토양 속의 유기 물질의 분해 촉진
토양 속에 있는 유기물의 분해가 촉진되어 대기 중에 이산화탄소가 방출되며, 이는 지구 온난화를 가속화시키는 요인이기도 하다.

 

④ 지구 온난화 방지 대책
지구 온난화를 방지하기 위해서는 대기 중 이산화탄소 농도 증가의 주원인인 화석 연료의 사용량을 줄여야 한다. 이를 위해 온실 기체를 배출하지 않는 무공해 청정 에너지원을 개발해야 한다. 또 산불을 예방하고, 삼림 벌채를 방지하여 삼림을 보호해야 하며, 해수와 대기 사이의 탄소 순환을 방해하는 해양 오염의 방지에 노력해야 한다.

 

 

2. 사막화 현상

① 사막화의 실태
최근 아프리카 내에서 인구가 밀집되어 있고, 사하라 사막에 인접한 반 건조 지역인 사헬에서는 심각한 토지 황폐화와 건조 지대의 확장으로 인한 기아 문제가 발생하고 있다. 사막화는 아프리카뿐만 아니라, 전 대륙에서 공통적으로 일어나고 있는 현상이다. 미국의 경우 중남부 지대를 중심으로 전 국토의 40%가 사막화 위기에 처해 있다.

 

② 사막화의 원인
사막화의 직접적인 원인은 강수량이 증발량에 미치지 못하기 때문이다. 그러나 가뭄과 같은 기상 조건만으로 사막화가 발생하는 것은 아니다. 인간과 가축의 증가와 관련하여 건조 지역의 과다 개발이 사막화를 유발하기도 한다. 즉, 초식동물이 건조 지역의 식생을 소비하면 지표면의 *알베도가 증가하여 지표면이 냉각된다. 냉각된 지표면에서는 건조한 하강 기류가 형성되고, 이로 인해 강수량이 감소하여 점차 사막화되는 것이다.

 

‣ 알베도 [ albedo ] : 빛을 반사하는 정도를 수치로 나타낸 것으로 반사율이라고도 한다.

 

 

③ 사막화의 영향
사막화가 되면 작물 재배가 불가능하거나 수확량이 감소하고, 가축이 이용할 수 있는 초지가 감소하며, 하천수량이나 농경지가 감소하는 등의 환경 문제가 발생하게 된다. 또한 삼림이 초원으로 변하고 초원이 다시 사막으로 바뀌는 지구 황폐화의 피해는 농경지 감소에 따른 식량 부족으로 이어지고 있다.

 

 

3. 오존층 파괴

① 오존층 파괴의 실태
1985년 과학자들은 남극 대륙 상공의 오존층에 캐나다 크기만 한 구멍(오존홀)이 생겼다는 사실을 발견하였다. 그 후 이러한 오존 농도 감소 현상은 오스트레일리아와 뉴질랜드 상공에서도 관측되었으며, 남위 60도 이상의 고위도 지역에서 오존 농도가 뚜렷이 감소하였음이 밝혀졌다.

 

② 오존의 생성과 소멸
오존은 자극성 냄새를 가진 연푸른색 기체로 대기 중에 극소량이 존재하며, 지상 20 ~ 30km(성층권)에 가장 밀집되어 있다.
ⓐ 오존의 생성
오존(O₃)은 산소분자(O₂)가 강한 태양 자외선을 흡수한 후 광화학 작용을 통하여 산소 원자()로 분리되고, 이 산소 원자가 다른 산소 분자와 결합하여 오존이 만들어진다.

▖ 산소분자(O₂) + 자외선 흡수 = 산소원자() + 산소원자(O)
     ⇩
  산소원자(O) + 산소분자(O₂) = 오존(O₃) : 오전 생성

 

 

ⓑ 오존의 소멸
오존은 자외선을 흡수하여 다시 산소 원자로 분해되고, 이 산소 원자가 다른 오존 분자와 충돌하여 2개의 산소 분자가 되면서 오존이 소멸된다.

▖ 오존(O₃) + 자외선 흡수 = 산소원자(O) + 산소분자(O₂)
     ⇩
   산소원자() ← 충돌 → 오존(O₃) = 산소분자(O₂) + 산소분자(O₂) : 오존 소멸

 

 

 

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