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  1. 2017.03.13 지구 온난화

지구 온난화

 

지난해(2016) 10월 세계기상기구(WMO)2015년 전 세계 이산화탄소 평균 농도가 400ppmv(단위 부피의 100만분의 1 부피, mL/)를 넘었다고 보고했다. 이산화탄소 농도는 지난 수십만 년 동안 180~280ppmv 선을 유지하다가 18세기 중반 산업혁명 이후 약 1.5배로 뛰었다.

1904년부터 서울 관측소에서 측정한 겨울철(12~2) 기온 평균값이 1910년경 2.9도에서 2010년경 0.4도로 2.5도 정도 상승했다.

 

1. 수증기의 온실효과

온실효과 70~80%는 수증기에 의해 발생한다. 단순 부피로 대기 중의 수증기는 이산화탄소보다 약 25배 더 많다.

양의 되먹임 현상으로 지구 온도가 상승하면 대기 중 수증기가 증가하고 수증기의 온실효과로 지구에 에너지가 쌓여서 다시 지구 온도가 더욱 상승한다. 이론상 수증기의 되먹임이 강하게 지속되면 수증기의 온도가 고정돼 있을 때보다 온도가 2~3.5배 높아진다.

 

2. 이산화탄소의 온실효과

수증기 되먹임을 촉발하는 트리거(방아쇠)가 바로 이산화탄소로 수증기보다 양도 적고 효과도 미미하지만 최초에 지표면 온도를 상승시킨다. 인간의 힘으로는 대기 중 수증기의 농도를 바꿀 수 없기 때문에 이산화탄소를 감축할 수밖에 없다.

이산화탄소 생애주기는 80~100년이기 때문에 오늘 당장 배출량을 절반으로 줄여도 효과는 수십 년 뒤에 나타난다.

 

3. 기후민감도

기후민감도는 이산화탄소가 2배가 될 때의 기온상승폭을 의미한다. 이는 지면, 식생, 해양, 빙권들의 상호작용에 의해 결정된다. 기후민감도는 지역별로 다르다. 일반적으로 저위도보다 고위도가 훨씬 더 민감하다. 수증기나 이산화탄소가 아닌 에어로졸 같은 기타 온실가스도 고려해야 한다. IPCC보고서에서는 총 40여 개의 모델 결과값이 적용됐다.

현재 사용하고 있는 대기 모델은 기후민감도를 2~4.5로 두고 있다. IPCC 5차보고서는 이보다 조금 낮은 1.5~4.5이다. 이에 일부 과학자들은 과거 기후 모델들의 기후민감도가 지나치게 높게 책정되었다고 비판한다. 이에 최용상 이화여대 환경공학과 교수와 린첸 교수가 기후민감도를 0.5~1.3로 새롭게 도출한 연구 결과는 지오피지컬 리뷰 레더스에 실렸다.

최 교수는 지구 시스템 모델을 개발할 때 대기, 지면, 식생 등 각 분야의 모델을 부분적으로 개발한 뒤 합치는데, 이때 요소 간 상호작용이 의도치 않게 바뀌어 기후민감도가 바뀌는 일이 종종 생긴다.“고 설명했다.

 

4. 평균온도 상승의 위험

1상승은 식물 생장에 이롭다고 하지만 4월 평균 온도가 1상승했다고 할 때 30일 중 25일 정도는 온도가 전년과 같을 가능성이 높다. 결국 평균 온도 1상승은 나머지 5일 동안 기온이 급격히 높아져 나타난 결과이다. 허창회 서울대 지국환경과학부 교수는 기후변화가 무서운 진짜 이유는 한파, 열파, 태풍, 호우와 같은 극한의 기후가 나타나기 때문이라고 설명했다.

기온이 상승하면 지중해 지역과 같은 무더운 나라에서는 가뭄이 증가하고, 북극에서는 해빙이 녹아 해수면이 상승한다. 허리케인과 같은 열대 사이클론도 최근 20년 사이 더 강해졌다. 이것은 열대 바다의 수온이 겨우 0.5증가해서 나타난 결과일 수 있다.

 

5. 지구복사에너지

출처 : NASA Longley Research Center (단위 W/)


(1) 태양복사 340.4

1) 대기 중 흡수 77.1

2) 지표면에 흡수 163.3

3) 총 반사량 99.9

구름, 대기에 의한 반사 77.0

지표면에 의한 반사 22.9

 

(2) 지표복사 398.2

1) 대기에 흡수 358.2

2) 총 방출 239.9

대기 통과 40.1

대기에서 방출 169.9

구름에서 방출 29.9

 

(3) 온실가스 -> 후방복사 -> 340.3 (대기와 구름에서 방출된 양)

 

(4) ~~~> 18.4 (전도/대류)

 

(5) 증발산량 -> 80.4 점열(상태 변화)

 

대기 중 이산화탄소 약 400ppmv, 수증기는 1Kg 당 약 10g(중위도 지표면 기준, 대략 1ppmv) 존재

 

이산화탄소 증가 -> 지표면 온도 상승 -> 지구 복사 증가 -> 대류권 온도 증가 -> 대기 중 수증기 증가 -> 지표면 온도 상승

 

6. 대류권계면

대류권에서는 지표면에서 멀어질수록 대기가 흡수할 수 있는 복사 에너지 양이 줄어들기 때문에 온도가 낮아진다. 반대로 성층권에서는 오존이 태양의 자외선을 흡수해 위로 올라갈수록 온도가 높아진다. 이 둘의 사이 구간을 대류권계면이라고 부른다.

지구 온난화가 진행되면 대류권계면이 더 높아질 수 있다. ~수십m의 작은 차이지만 지구 전체를 보면 큰 변화다. 그만큼 대류활동이 더 강해지기 때문에 폭우나 태풍의 강도가 더 세질 수 있다.

 

- 과학동아 375(2017.3)

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