미국 과학자들의 새로운 연구에 따르면 2만 년 전 지구의 마지막 최대 빙하기(LGM) 평균 온도는 섭씨 7.8도(화씨 46도)였던 것으로 밝혀졌다.

지금까지는 스위스 취리히 응용과학대의 블루 마블 3000 애니메이션에 따라 마지막 최대 빙하기 온도를 섭씨 9도(화씨 48도)로 상정해 왔었다.

지구 평균온도가 섭씨 1도 이상 차이가 나면 위도에 따라 더욱 큰 차이를 나타내게 되고, 지구 환경 연구에 지대한 영향을 미치게 된다.

이번 새로운 연구는 과학저널 ‘네이처’(Nature) 26일 자에 발표됐다.

기후 과학자들은 이번 발견을 통해 주요 온실가스인 이산화탄소 수준과 지구 평균온도 사이의 관계를 더욱 잘 이해할 수 있게 되었다.

마지막 최대 빙하기(LGM, Last Glacial Maximum)란 약 2만 6500년~1만 9000년 전 거대한 빙하가 북미와 유럽 및 남미의 절반과 아시아의 많은 부분을 덮고 있던 매우 추운 시기로, 인간을 비롯해 추위에 적응한 동식물이 번성했었다.

논문 제1저자이자 교신저자인 미국 애리조나대( UArizona) 지구과학과 제시카 티어니( Jessica Tierney) 부교수는 “우리는 이 분야를 장기간 연구해 왔기 때문에 이 시기에 대해 상당히 많은 자료를 확보하고 있다”고 말하고, “과학이 오랫동안 해답을 원했던 한 가지는 간단히 말해 ‘빙하기 때는 얼마나 추웠을까?’ 라는 질문”이라고 밝혔다.

빙하기 평균 기온 지금보다 6도 더 낮아

이번 연구에서는 빙하기 때의 지구 평균 기온이 오늘날보다 섭씨 6도(화씨 11도) 더 낮았던 것으로 밝혀졌다. 20세기 때의 지구 평균 기온은 섭씨 14도(화씨 57도)였다.

티어니 교수는 “개인들의 경험상 이런 온도차는 별로 큰 것 같지 않을 수 있으나, 실제로는 엄청난 변화를 가져온다”고 말했다.

연구팀은 전 세계의 특정 지역들에서 온도 차이가 어떻게 달라지는지를 보여주는 지도도 만들었다.

티어니 교수는 “북미와 유럽에서는 대부분의 북부 지역이 얼음으로 덮여있었고 극도로 추웠으며, 애리조나도 매우 추웠다”고 전했다. 그러나 가장 차갑게 냉각된 지역은 북극과 같이 위도가 높은 지역으로, 지금보다 섭씨 14도(화씨 25도)나 더 기온이 낮았다는 것.

이번 발견은 지구의 양 극이 온도 변화에 어떻게 반응하는지에 대한 과학적 이해와 부합한다.

티어니 교수는 “기후 모델 예측에 따르면 높은 위도 지역이 위도가 낮은 지역보다 더 빨리 온난화된다”고 설명했다.

그는 “미래를 전망해 보면 북극은 실제로 따뜻해지는데, 이를 극성 증폭(polar amplification)이라고 부른다”며, “마찬가지로 LGM 기간 중에도 반대 패턴이 있음을 발견했다”고 말했다. 고위도 지역은 기후 변화에 더욱 민감하게 반응하며, 이는 앞으로도 계속된다는 것.

탄소 두 배 많아질 때마다 기온 3.4도씩 올라

빙하기 때의 온도를 아는 것은 이를 기후 민감도(climate sensitivity) 계산에 사용하기 때문에 중요하다. 기후 민감도란 대기 중의 탄소에 반응해 지구 기온이 얼마나 변화했는지를 나타내는 척도다.

티어니 교수팀은 대기 중 탄소가 두 배가 될 때마다 지구 기온이 섭씨 3.4도(화씨 6.1도)씩 올라간다는 사실을 알아냈다. 이 수치는 최신 기후모델이 예측한 값(섭씨 1.8~5.6도)의 중간을 취한 것이다.

빙하기 때 대기 중 이산화탄소 수치는 약 180ppm으로 매우 낮았다. 산업혁명 전에 이 수치는 약 280ppm으로 증가했다가 오늘날에는 415ppm으로 크게 늘었다.

티어니 교수는 “파리기후협약에서는 지구 온난화 수준을 산업화 이전 수준보다 섭씨 1.5도(화씨 2.7도) 이상 올라가지 않도록 하기를 원했으나, 이산화탄소 수준이 증가함에 따라 온난화를 섭씨 2도(화씨 3.6도) 이하로 낮추는 것은 매우 어려울 것”이라고 진단했다.

그는 “우리는 이미 섭씨 1.1도(화씨 2도) 기온 증가를 경험하고 있으나, 지구 시스템은 실제로 이산화탄소 변화에 반응하기 때문에 온난화가 덜 할수록 더 나아질 것”이라고 말했다.

창출한 모델로 미래 기후 변화도 예측할 계획

티어니 교수팀은 빙하기 때의 온도를 측정하기 위해 해양 플랑크톤 화석에서 수집한 데이터를 해수면 온도로 변환하는 모델을 개발했다.

그런 다음 이 화석 데이터를 기상 예측에 쓰이는 데이터 동화 기술을 사용해 LGM의 기후 모델 시뮬레이션과 결합했다.

티어니 교수는 “콜로라도 볼더의 국립대기연구센터 기후 모델을 사용해 LGM의 기후 예측치를 생성한 뒤 이를 실제 데이터로 업데이트해서 당시 기후가 어떠했는지를 예측했다”고 밝혔다.

티어니 교수팀은 앞으로 같은 기술을 사용해 과거 지구의 온난했던 시기도 재현해볼 계획이다.

그는 “과거의 따뜻했던 기후를 재구성할 수 있다면, 이산화탄소 수준이 실제로 높았던 시기에 지구가 어떻게 반응했는가 하는 중요한 질문에 답할 수 있고, 이를 바탕으로 미래 기후 변화에 대한 이해를 향상시킬 수 있을 것”이라고 말했다.