<사진. KISTI 미리안 사진자료
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

태평양 용존산소최소층, 기존 예상과는 반대로 지구온난화로 줄어들 수도

흔히 알고 있는 사실과 달리, 동적도태평양에 존재하는 지구상에서 가장 큰 해양 저산소층이, 확장이 일어난 1990년 경을 제외한 20세기 대부분 시기에는 감소했음을 발견한 연구가 최근에 발표되었다. 이 발견은 기후변화로 무역풍이 약화될 것으로 전망되므로, 다가오는 수 십 년 동안 이 해양저산소층이 감소할 것임을 의미한다.

지구온난화로 해양에서 용존산소 농도가 줄어들 것으로 일반적으로 믿고 있는데, 일부 해역에서는 사실이 아닐 수도 있다. 세계적 저명 학술지인 “과학(Science)“에 실린 새로운 연구에 따르면, 북태평양에서는 그 동안 예측한 것과는 반대로, 지구온난화로 다가오는 수 십 년 동안 용존산소최소층이 줄어들 것이라고 한다.

이러한 의외의 결론을 얻은 국제공동연구진은 동적도태평양 산소최소층에서 1850년 이후로 일어난 변화를 상세히 분석하였다. 산소최소층은 수층에서 가장 낮은 용존산소 농도를 나타내는 데 보통 수 백에서 천 미터 수심에 존재한다. 용존산소가 낮은 이유는 미생물이 호흡할 때 산소를 소모하기 때문이며 따라서 이 층에서는 해양생물이 살기 어렵다.
공동연구진은 세 정점에서 해저 퇴적물을 채취하여 질소 동위원소비를 측정하여 산소 최소층의 범위를 추정하였다. 또한 해저퇴적물의 깊이로 연대를 알 수 있으므로 산소농도가 어떻게 시간에 따라 변하였는지를 알 수 있었다.

이러한 질소동위원소 자료에 따르면, 1990년에서 2010년까지는 산소농도가 예상한대로 꾸준히 감소하였다. 그러나 그 이전 시기에는 특히 1950년에서 1990년 사이에서는 용존산소가 꾸준히 증가하였는데, 공저자인 남가주대학 해양학자 로버트 쓰넬(Robert Thunell) 박사에 따르면 이는 통설과 반대된다고 한다.

쓰넬 교수는 “대기 이산화탄소 증가로 인해 해양이 더워지면 해양의 용존산소는 감소한다는 생각이 그 동안 지배적이었다. 이는 다음과 같은 두 가지 매우 간단한 가정에 근거한다”고 말하면서 “하나는 수온이 올라가면 산소용해도가 줄어들어 해양에 산소가 적게 존재한다는 것이며, 다른 하나는 역시 해양온난화로 성층이 증가하고 따라서 해양 상층에 녹아 있는 산소가 심층으로 혼합이 잘 안되는 것”이라고 덧붙였다.

연구진이 발견한 용존산소 증가는 침강하는 유기물 감소로 설명할 수 있다. 해양 유기물 생성의 주 원인인 식물플랑크톤은 해양상층에서 성장한다. 이러한 식물플랑크톤이 사망하면 이들의 사체 또는 배설물은 상층에서 해저로 매우 느리게 침강하는 데 이를 미생물인 박테리아가 분해하고 되고 박테리아 호흡과정에서 산소가 줄어들어 산소최소층이 형성된다. 따라서 산소최소층에서 산소가 고갈되는 정도는 상층의 식물플랑크톤 양에 좌우된다. 즉 식물플랑크톤이 많으면 그 아래에는 산소 농도가 낮게 된다.

식물플랑크톤 생산은 바람이 강해지면 늘어나는데, 이는 식물플랑크톤의 먹이인 영양염의 공급이 용승으로 상층으로 늘어나기 때문이다. 연구진은 1950년에서 1990년 사이에 일어난 산소 증가는 용승을 일으키는 무역풍이 약해져서 발생하였다고 추론하였다.

연구진은 풍속을 추정하는 서로 다른 두 가지 방법인 해면기압의 동서 차이와 수온약층 깊이를 조사하여 1950년에서 1990년까지는 무역풍이 감소하였으며 그 이후에서 2010년까지는 증가하였음을 발견하였다. 1990년 경에 일어난 무역풍 강화는 태평양순년진동(Pacific Decadal Oscillation)과 연관이 있을 것으로 추정하였다. 태평양순년진동은 엘니뇨와 같은 기후변동인데 2~7년 주기로 변동하는 엘리뇨와 달리 20~30년 주기로 변한다.

이 발견에 근거하면 다가오는 수 십 년 동안은 용존산소가 늘어날 것인데 이는 무역풍 약화로 용승이 줄어들어 식물플랑크톤이 감소할 것이기 때문이다. “이는 수산업에 중요한 의미가 있다. 지난 2~30년 동안 용존산소가 줄어들고 최소산소층이 늘어나 수산업에 부정적인 영향을 끼쳤다. 그러나 이는 일반적인 현상이 아니었으며 무역풍이 비정상적으로 강했기 때문에 나타난 현상이다. 만약에 흔히 생각하듯이 온난화로 이러한 경향이 반대가 되어 무역풍이 약하게 되면 그 동안 경험했던 용존산소 감소가 반대가 될지 모른다”고 쓰넬 교수가 지적했다. 결국 용손산소층 변화는 공급과 소비 사이의 균형으로 결정된다.

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