<사진. (a) 남극의 지도. (b) 남극의 기반암 지형
출처.  KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

과거 온난기에 동남극 빙상의 형상을 암석 노출 연대와 기후모델링으로 제약

동남극 빙상은 모두 융해하면 해수면 높이를 세계적으로 60m 이상 상승시킬 수 있는 담수를 축적하고 있다. 현재 진행 중인 온난화에 의해 이 빙상이 어떻게 될 것인지가 주목을 받고 있다. 이번 세기말 대기 중의 이산화탄소와 비슷하다고 여겨진 과거 온난기인 선신세(Pliocene)의 지구환경을 조사하는 것은 그것을 알기 위한 큰 실마리가 된다. 도쿄대학 대기해양연구소 연구팀은 해양연구개발기구, 국립극지연구소, 도쿄대학 종합연구박물관 연구팀과 공동으로 동남극 빙상이 녹아 노출된 지역의 암석 우주선 폭로연대(노출연대) 측정과 빙상 모델을 이용하여 선신세 동남극 빙상을 복원하였다.

동남극 셀루론다네산지(Sør Rondane Mountains)에서 채취한 암석시료에 함유된 베릴륨-10(10Be)과 알루미늄-26(26Al)이라는 우주선이 암석에 조사되어 생성되는 핵종의 분석을 실시하여 노출연대를 산출하였다. 또한 현재까지 보고된 동남극 5개 지역의 노출연대 데이터를 재해석하여 지역별로 정리하였다. 이러한 데이터로부터 동남극 빙상의 두께 변화를 복원한 결과, 선신세는 현재보다 빙상이 두꺼웠다는 것과 빙상이 선신세 이후에 내륙에서 연안으로 서서히 얇아졌다는 것을 밝혀내었다.

빙상모델(IclES)을 이용하여 선신세의 남극빙상을 시뮬레이션하였다. 선신세 조건으로는 남극에서 기온이 현재보다 3도 높고, 강수량이 50% 증가된 기후 시뮬레이션 결과(MIROC 모델)가 얻어져 이것을 빙상모델에 입력자료로서 이용하였다. 그 결과, 동남극 각지의 암석 노출연대로부터 복원된 동남극에서 유일한 빙상이 바다에 존재하고 있는 윌크스 빙저분지는 선행연구에서 그 빙상의 융해가 보고되었다. 그러나 이번 빙상모델을 이용한 시뮬레이션으로부터 윌크스 빙저분지와 오로라 빙저분지 빙상의 대규모 융해와 동남극의 기타 지역의 빙상량 증가에 따른 빙상량 변동은 동남극에서는 동일한 정도이며, 동남극 빙상이 선신세의 높은 해수면 수준에 미치는 영향이 상쇄된 시기가 있다는 것을 나타내었다. 단, 융해에 관한 빙상모델 표현은 아직 충분하지 않기 때문에 앞으로 모델의 정도를 높이는 것이 과제이다.

암석의 노출연대 측정과 빙상모델 시뮬레이션 결과로부터 선신세의 동남극 빙상은 현재보다 두꺼웠던 지역과 대규모로 융해된 지역이 있다는 것이 밝혀졌다. 빙상이 대규모로 융해된 윌크스 빙저분지와 오로라 빙저분지는 기반암의 표고가 해수면보다 낮고 서남극 빙상이 물에 잠겨 있는 지역이기 때문에 온난기후의 영향을 받기 쉬운 지역이다.

한편 동남극의 빙상이 현재보다 두꺼웠던 원인은 당시가 온난한 시대로 전 지구적으로 물순환이 활발하여 남극의 강설량이 증가했기 때문이다. 또한 선신세 이후에 지구는 한랭화되어 전 지구적인 물순환이 약해진 결과, 동남극 빙상의 얼음 두께가 현재의 규모까지 감소되었다고 생각된다.

이번 성과는 장래 온난화에 따른 동남극 빙상의 거동과 세계적인 해수면 수준을 고찰하는데 상당히 중요한 지견이다. 이 연구에 의해 선신세의 세계적인 높은 해수면 수준을 나타낸 시기에 동남극에서는 고도가 현재보다 높았던 장소가 넓게 존재하고, 융해된 질량이 소실된 장소가 한정되어있다는 것을 알았다. 이러한 결과로부터 선신세의 세계적인 해수면 상승에 동남극 빙상이 미치는 영향은 크지 않았을 가능성이 시사되었다. 또한 이 시대의 전 지구적인 해수면 수준은 +40m의 가능성이 상당히 낮고, IPCC에서 제창하고 있는 변동폭의 하한(+10m)에 가까울 가능성이 시사되었다. 그러나 질량소실에 관한 빙상모델의 표현은 아직 충분하지 않기 때문에 해수면 수준에의 기여를 다시 밝혀내기 위해서는 기후 및 빙상모델을 고도화하는 것이 상당히 중요하다.

■  KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr