‘숨은 배출원’이 만드는 지구 온난화의 가속 페달

기후 변화가 온난화를 재촉하는 악순환이 심화되고 있지만, 이런 배출원은 파리 협정과 주요 기후모델에 여전히 충분히 반영되지 않고 있다.

세계 경제가 코로나19 봉쇄에서 막 벗어나던 2021년 봄, 기후 과학자들은 예상치 못한 난관에 부딪혔다. 주로 농업과 화석연료 생산 과정에서 배출되는 온실가스인 메탄의 대기 농도가 2020년 사상 최고 속도로 급증했던 것이다. 

전 세계 연구진은 원인을 규명하기 위해 위성, 항공기, 온실가스 관측소에서 확보한 데이터를 면밀히 분석했다. 그 결과 열대 지역 습지가 더 습해지고 기온이 높아지면서 메탄 배출량이 급격히 늘어난 것으로 드러났다.

이 같은 환경은 산소가 거의 없는 진흙 속에서 살아가는 미생물의 번성을 부추겼고, 이 미생물들은 탄소가 풍부한 유기물을 대량 분해하며 부산물로 메탄을 내뿜었다. 또한 대기 중 메탄 분해를 돕는 질소산화물 오염이 줄어든 것도 급증세에 기여한 것으로 보인다.

이번 연구는 기후 변화가 자연 생태계의 온실가스 배출을 가속화해 더 많은 온난화와 배출로 이어지는 ‘피드백 효과(feedback effect)’를 일으킨다는 사실을 보여주는 대표적인 사례로 평가된다.

이 같은 현상은 이미 산불이나 영구동토층 해빙 등 다양한 형태로 나타나고 있으며, 앞으로는 더 많은 양상으로 확산될 가능성이 크다. 그러나 이러한 대규모 배출원은 파리 협정에서 각국이 약속한 감축 목표에 포함돼 있지 않으며, 유엔 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)가 제시한 최신 온난화 시나리오에도 대부분 반영되어 있지 않다.

샌프란시스코에 본부를 둔 비영리단체 ‘스파크 클라이밋 솔루션(Spark Climate Solutions, 이하 ‘스파크’)’은 이런 상황을 바꾸기 위해 나섰다. 이 단체는 ‘모델 상호비교 프로젝트(model intercomparison project)’로 불리는 연구를 시작했는데, 이는 여러 연구팀이 동일한 실험 세트를 다양한 배출 시나리오에 맞춰 각기 다른 기후모델에 적용해 기후 변화의 전개 양상을 분석하는 방식이다. 이번 프로젝트는 특히 다양한 기후 피드백 효과가 추가적인 온난화와 배출, 그리고 또 다른 형태의 피드백을 어떻게 촉발하는지를 심층적으로 규명하는 데 초점을 맞추고 있다.

스파크의 최고과학책임자이자 조 바이든 전 미국 대통령의 기후과학 자문을 지낸 필 더피(Phil Duffy)는 “자연에서 발생하는 온실가스 배출 증가는 인간 활동에서 나오는 배출에 더해져 기후 변화를 증폭시킨다”며 “이 모든 요인을 함께 고려하지 않으면 피드백 효과의 강도를 정밀하게 산출할 수 없다”고 말했다.

스파크에 따르면 이번 프로젝트에는 환경방위기금(Environmental Defense Fund), 스탠퍼드대학교, 우드웰 기후연구센터(Woodwell Climate Research Center) 등 미국은 물론 유럽과 호주에 있는 연구기관의 과학자들이 다수 참여할 예정이다.

스파크 측은 “IPCC가 이제 막 착수한 제7차 평가보고서에 이번 연구가 반영될 수 있도록 결과를 적절한 시점에 발표할 계획”이라고 밝혔다. 이를 통해 각국이 지구 평균기온이 산업화 이전 대비 1.5℃ 또는 2℃ 상승하기 전까지 배출할 수 있는 온실가스 총량, 즉 ‘탄소예산(carbon budget)’을 더욱 정확하게 파악할 수 있도록 하려는 것이다.

다만 한 가지 이미 분명한 사실은 현재 시나리오에는 이러한 피드백 효과가 온전히 반영되지 않아 지구 온난화 속도는 지금의 예측보다 더 빨라질 가능성이 크다는 점이다. 이는 이번 연구의 시급성을 더욱 부각시킨다.

환경방위기금과 우드웰 기후연구센터 등 여러 기관의 과학자들은 현재 심사 중인 논문에서 “세계 최북단 산림의 산불, 영구동토층 해빙, 열대 습지의 온난화가 맞물리면 지구 평균기온이 산업화 이전 대비 2℃를 넘어서는 시점이 수년 앞당겨질 수 있다”고 경고했다. 이는 파리 협정의 핵심 목표를 초과하기까지 남은 시간을 최대 4분의 1까지 단축시킬 수 있다는 분석이다.

스파크는 올해 초 ‘온난화 유발 배출(warming-induced emissions)’로 불리는 현상에 대한 연구와 인식 제고를 위해 보다 광범위한 프로그램을 마련했다. 이와 함께 모델 상호비교 프로젝트와 유사한 추가 협력 연구도 진행될 예정이다.

과거 미국항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터(Goddard Space Flight Center)에서 과학자로 활동했던 벤 풀터(Ben Poulter)는 현재 스파크에서 해당 프로그램을 총괄하고 있다. 그는 “이 주제를 기후 과학과 기후 정책에 본격적으로 포함시키고, 기후 해결책과 관련된 연구를 촉진하는 것이 이 프로그램과 연구의 목표”라고 설명했다.

스파크는 “온난화가 해양에서 이산화탄소를 방출하는 ‘탈기(outgassing)’ 현상을 촉진할 수 있다”고 지적했다. 이어 “농지에서는 이산화탄소와 함께 강력한 온실가스이자 오존층을 파괴하는 아산화질소가 추가로 배출될 수 있고, 산불이 발생하면 이산화탄소와 메탄이 늘어나며, 영구동토층이 해빙되면 이 세 가지 기체의 배출이 모두 증가할 수 있다”고 경고했다.

북반구에는 알래스카에서 시베리아에 이르는 광활한 지역에 연중 얼어 있는 땅이 자리 잡고 있다. 이 영구동토층은 마치 거대한 저장고처럼 대기 중 탄소의 두 배에 달하는 양을 품고 있다.

우드웰 기후연구센터에서 영구동토층을 연구하는 북극 기후 과학자 수잔 나탈리(Susan Natali)는 “영구동토층이 해빙되면 분해가 시작되면서 온실가스를 배출한다”고 말했다. 그녀는 지난 1월 학술지 <네이처(Nature)>에 발표된 연구를 인용해 “산불과 영구동토층 해빙 등 여러 요인을 고려했을 때 전 세계 북극 및 아북극 지역의 30%가 이미 탄소 흡수원에서 탄소 배출원으로 전환됐다”고 설명했다.

이러한 리스크가 커지고 있음에도 IPCC의 지난 주요 보고서에 반영된 기후모델 중 영구동토층 해빙의 피드백 효과를 포함한 것은 소수에 불과했다. 나탈리는 “이 생태계는 관측과 모델링이 어렵기 때문에 배출 위험이 여전히 제대로 반영되지 않았다”고 설명했다.

이 문제를 더욱 복잡하게 만드는 요인은 많다. 예측이 힘든 산불은 해빙 속도를 더 높일 수 있고, 어떤 지역이 건조해질지 혹은 습해질지를 사전에 판단하기도 어렵다. 이러한 조건은 해당 지역이 주로 메탄을 배출할지, 이산화탄소를 배출할지를 결정하는데 두 기체는 온난화에 미치는 영향과 지속 기간이 크게 다르다. 반대로 상쇄 효과를 내는 요인도 있다. 일부 지역에서는 얼음과 눈이 식물로 대체되면서 식물이 탄소를 흡수하는 역할을 하기도 한다.

나탈리는 “이처럼 복합적인 피드백 효과에 대한 이해도를 높이는 것이 우리가 직면한 위험을 정확히 파악하는 데 필수적”이라고 강조했다. 그녀는 “이는 인류의 건강과 생명 보호에 추가적인 비용을 발생시킬 수 있다”며 “앞으로 어떤 일이 닥칠지 알지 못하고 준비되지 않은 상태에서는 사람들을 안전하게 지키기 어렵다”고 말했다.

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