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지구온난화에 따른 서남극 스웨이트 빙하 질량 변화와 연관된 해수면 상승 미래 전망
진경(Emilia Kyung Jin),박인우(In-Woo Park),이현주(Hyun-Ju Lee),나지성(Ji Sung Na),이원상(Won Sang Lee) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
지속적인 지구 온난화 영향 하에서 남극 지역의 빙상 붕괴는 그 규모와 질량을 고려하였을 때 급격한 전지구 해수면 상승을 초래할 수 있는 잠재적 위험 요소이다. 21세기 들어 남극에서 특히 서남극 지역의 얼음이 빠르게 녹고 있음을 보고하는 다수의 논문들이 쏟아져 나오면서, 수 미터의 해수면 상승을 야기할 수 있는 서남극 빙하의 후퇴가 이미 돌이킬 수 없는 수준에 이르러 멈출 수 없는 상황임을 경고하고 있다. 이 중 ‘최후의 날 빙하’라 불리우는 스웨이츠 빙하가 가장 빨리 녹고 있는데 이는 빙붕 바닥이 해수면보다 낮아 지구 온난화에 의해 증가한 따뜻한 남극순환심층수의 침투가 용이하여 더 빠르게 용융이 진행되는 독특한 지형적 구조에 기인한다. 스웨이츠 빙하가 녹으며 전 지구 평균 해수면을 65 cm 상승시킬 수 있을 뿐만 아니라 서남극 지역 빙상 전체의 붕괴로 이어져 5.3 m의 급격한 해수면 상승을 초래할 수 있다. 최근 급격한 변화가 관찰되고 있는 서남극 스웨이츠 지역 빙권을 대상으로 기후 변화에 의한 빙상 및 해수면 변동을 재현·예측할 수 있는 도구인 빙상동역학 모델 시스템을 구축하였다. NASA 제트 추진 연구소 및 캘리포니아 어바인 대학에서 공동 개발된 ISSM (Ice Sheet System Model) 빙상동역학 모델(Larour et al ., 2012)을 활용하였다. 이 모델은 2차원 얕은빙붕 가정(2-D shallow shelf approximation) 기반 유한요소법(finite element)을 사용하여 스토크(Stokes) 방정식을 이산화하여 풀어낸다. 모델 격자는 계산 효율성을 높이기 위하여 빙하 이동속도를 기준으로 빙속이 빠른 지역에서는 450 m, 느린 지역에서는 8 km까지 격자요소 크기가 변화하는 적응망(adaptive mesh) 격자 생성기법에 기반하여 구성되었다. 모델 구동을 위한 초기 입력값 및 경계조건으로 서남극 지역 최신 위성 및 현장 탐사자료 기반으로 도출된 빙속, 지표고도, 온도 자료, 최신 고해상도 극지역 모델 RACMO (Regional Climate Model, Van de Berg et al ., 2016)에서 산출된 표면질량수지(surface mass balance), 지열속, 그리고 연구소에서 주도적으로 실시한 해당 지역 항공레이더 관측으로부터 가공된 최신 기저지형 자료 BedMachine (Morlighem et al ., 2019)을 사용하였다. 구축된 모델로 지구온난화와 연관된 대기 및 해양 변화에 대한 빙상 용융 및 이에 기인한 전지구 해수면 변동 미래 예측 실험을 수행하였다. IPCC CMIP6 지구시스템모델들로부터 SSP 시나리오에 따라 산출된 육지 강설에 의한 빙하 표면질량수지 변동과 해양 온도 및 염도와 연관된 기저용융비 변화를 강제력으로 처방하여 2016년부터 2100년까지 미래예측 실험을 수행하였다. 그 결과 2100년 스웨이트 빙하 질량 변화에 따른 전 지구 평균 해수면 변동 폭은 –6~15 mm 범위로 나타났으며, 모델에 따라 시간이 지날수록 가속화하는 빙붕 아래 해수 온도의 증가가 빙붕하부용융률 증가 및 질량 손실로 이어져 해수면 상승을 가속화시키는 반면 이 지역 강설량의 증가는 반대로 작용하여 해수면 상승을 둔화시키는 요인으로 작용하고 있음을 알 수 있었다.