뿌리학습 · 고등 과학탐구
지구온난화와 기후 변화
지구의 평균 기온은 오랫동안 일정한 범위에서 유지되어 왔다. 태양에서 들어오는 에너지와 지구가 우주로 내보내는 에너지가 균형을 이루기 때문이다. 이 균형을 복사 평형이라고 한다.
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개념 정리
이 균형에서 중요한 역할을 하는 것이 대기다. 지구는 자신의 온도에 맞는 복사 에너지를 우주로 내보내는데, 대기 중의 어떤 기체들이 그중 일부를 흡수했다가 다시 지표 쪽으로 되돌려 보낸다. 그 결과 대기가 없을 때보다 지표가 따뜻하게 유지된다. 이 작용이 온실효과이고, 이런 역할을 하는 기체를 온실 기체라고 한다.
먼저 분명히 해 둘 것이 있다. 온실효과는 나쁜 현상이 아니다. 지구에 원래부터 있던 자연스러운 작용이며, 이것이 없다면 지구의 평균 기온은 생물이 살기 어려울 만큼 낮아진다. 지금의 기온이 유지되는 것은 온실효과 덕분이다.
온실 기체가 어떻게 작용하는지도 정확히 알아야 한다. 온실이라는 이름 때문에 태양 빛을 가두어 뜨거워진다고 생각하기 쉽지만 그렇지 않다. 온실 기체는 들어오는 태양 복사에는 비교적 투명해 대부분을 통과시키지만, 지구가 내보내는 복사는 잘 흡수한다. 들어오는 쪽이 아니라 나가는 쪽에 작용하는 것이 핵심이다.
온실 기체도 이산화 탄소만 있는 것이 아니다. 메테인이나 수증기도 온실 기체이며, 기체마다 같은 양이라도 효과의 크기가 다르다.
이제 지구온난화를 보자. 사람의 활동으로 화석 연료를 태우고 숲을 없애면서 대기 중 온실 기체가 늘어났다. 온실 기체가 늘면 대기가 흡수해 되돌려 보내는 에너지가 많아지고, 그만큼 우주로 나가는 에너지가 줄어든다.
여기서 균형이 깨진다. 들어오는 양은 그대로인데 나가는 양이 줄었으므로 지구에 에너지가 쌓이고 기온이 오른다. 그런데 기온이 오르면 지구가 내보내는 복사도 함께 늘어난다. 그래서 결국 들어오는 양과 나가는 양이 다시 같아지는 새로운 균형에 이르는데, 그때의 평균 기온은 이전보다 높아져 있다. 이 과정이 지구온난화다. 나가는 에너지가 영원히 줄어드는 것이 아니라, 더 높은 기온에서 새로운 균형을 이루는 것이다.
정리하면 온실효과는 대기가 열을 붙잡아 두는 작용이고, 지구온난화는 온실 기체가 늘어 그 작용이 강해진 결과 평균 기온이 오르는 현상이다. 두 말은 같은 뜻이 아니다.
지구온난화를 이해할 때 또 하나 주의할 점이 있다. 평균 기온이 오른다는 말이 모든 지역이 똑같이 더워진다는 뜻은 아니다. 지역에 따라 오르는 정도가 다르고, 대기와 해양의 순환이 달라지면서 오히려 더 추워지는 곳도 생긴다. 평균의 변화와 각 지점의 변화는 다르다.
여기서 기후와 날씨를 구분해 두자. 날씨는 오늘이나 이번 주처럼 짧은 기간의 대기 상태이고, 기후는 여러 해에 걸친 평균적인 상태다. 유난히 추운 날이 있다고 해서 지구온난화가 없다고 말할 수 없는 것은 이 둘이 다른 이야기이기 때문이다.
기후 변화와 함께 다루는 현상으로 엘니뇨가 있다. 평소 태평양 적도 부근에서는 바람이 동쪽에서 서쪽으로 불면서 따뜻한 표층수를 서쪽으로 밀어낸다. 그러면 동쪽에서는 아래의 찬물이 올라온다. 그런데 몇 년에 한 번씩 이 바람이 약해지면 따뜻한 물이 서쪽으로 밀려가지 못하고 동쪽에 머무르게 되어 동태평양의 수온이 평소보다 높아진다. 이것이 엘니뇨다.
엘니뇨는 단순히 바닷물이 따뜻해지는 것이 아니라 바람과 해류의 변화가 함께 일어나는 현상이다. 그리고 수온 분포가 달라지면 비가 내리는 지역도 달라져, 평소 비가 많던 곳에 가뭄이 들고 건조하던 곳에 홍수가 나기도 한다.
반대 방향의 현상도 있다. 동쪽에서 서쪽으로 부는 바람이 평소보다 강해지면 따뜻한 표층수가 서쪽으로 더 많이 밀려가고, 동태평양에서는 아래의 찬물이 평소보다 더 많이 올라와 수온이 평년보다 낮아진다. 이것을 라니냐라고 한다.
세 상태를 나란히 놓고 보면 이해하기 쉽다. 평상시에는 바람이 일정하게 불어 서쪽이 따뜻하고 동쪽이 차갑다. 엘니뇨는 그 바람이 약해져 동태평양이 따뜻해지는 상태이고, 라니냐는 바람이 강해져 동태평양이 더 차가워지는 상태다. 바람의 세기가 달라지면서 두 방향으로 치우치는 것이며, 어느 쪽이든 세계 여러 지역의 강수와 기온에 영향을 준다.
여기서 오해하기 쉬운 점이 있다. 엘니뇨는 지구온난화 때문에 생긴 현상이 아니다. 오래전부터 몇 년 주기로 반복되어 온 대기와 해양의 상호작용이다. 지구온난화가 엘니뇨의 빈도나 강도에 영향을 주는지는 연구가 이어지고 있는 주제이지만, 두 현상 자체를 같은 것으로 보아서는 안 된다.
또 하나 중요한 현상이 사막화다. 사막화는 원래 식물이 자라던 땅이 사막처럼 메마른 땅으로 바뀌는 것이다. 사막이라는 말 때문에 자연적으로 일어나는 일로만 생각하기 쉬운데, 원인은 두 갈래다. 기후가 건조해지는 자연적 변화도 있지만, 지나친 방목으로 풀이 사라지고, 무리한 경작으로 땅의 힘이 다하고, 삼림을 베어 내면서 토양이 유지되지 못하는 등 사람의 활동이 큰 몫을 차지한다.
이런 변화는 사람의 생활에 직접 영향을 미친다. 평균 기온이 오르면 육지의 빙하가 녹아 바다로 흘러들고 바닷물이 열을 받아 부피가 늘어 해수면이 높아진다. 낮은 해안 지역은 침수 위험이 커진다. 농작물이 자랄 수 있는 지역이 달라지고, 폭염이나 집중호우 같은 극단적인 기상 현상이 잦아진다. 생물의 서식지가 달라져 생태계도 영향을 받는다.
대처 방안은 두 방향으로 나뉜다. 하나는 원인을 줄이는 것이다. 화석 연료 사용을 줄이고 신재생 에너지로 바꾸며, 숲을 보전해 이산화 탄소를 흡수하게 한다. 다른 하나는 이미 일어난 변화에 적응하는 것이다. 해안 지역을 보호하고, 달라진 기후에 맞는 작물을 재배하며, 물을 아껴 쓰는 방식을 갖추는 일이다. 사막화에 대해서는 나무를 심어 방풍림을 만들고 방목과 경작의 규모를 조절하는 방법이 쓰인다.
이 단원 시험에서 묻는 것
학교 시험은 교육과정 성취기준을 바탕으로 출제됩니다. 이 단원의 성취기준은 다음을 할 수 있는지 확인하도록 정하고 있습니다.
- [10통과2-02-03]온실효과 강화로 인한 지구온난화의 메커니즘을 이해하고, 엘니뇨, 사막화 등과 같은 현상이 지구 환경과 인간 생활에 미치는 영향과 대처 방안을 분석할 수 있다.
자주 하는 착각
온실효과와 지구온난화
- 온실효과를 없애야 할 현상으로 본다. 지구온난화의 원인으로 배우기 때문이다. 온실효과는 원래 있는 자연스러운 작용이며 이것이 없으면 지구 평균 기온이 생물이 살기 어려울 만큼 낮아진다. 문제는 그 효과가 강해진 것이다.
- 온실효과와 지구온난화를 같은 말로 쓴다. 두 용어가 붙어 나오기 때문이다. 온실효과는 대기가 지구 복사 에너지를 흡수했다가 되돌려 보내는 작용이고, 지구온난화는 온실 기체가 늘어 그 작용이 강해진 결과 평균 기온이 오르는 현상이다.
- 온실 기체가 태양 빛을 가두어 뜨거워진다고 본다. 온실이라는 말 때문이다. 온실 기체는 들어오는 태양 복사에는 비교적 투명하지만 지구가 내보내는 복사는 잘 흡수한다. 나가는 쪽에 작용하는 것이 핵심이다.
- 온실 기체가 이산화 탄소뿐이라고 본다. 이산화 탄소가 대표로 다뤄지기 때문이다. 메테인, 수증기 등도 온실 기체이며 종류마다 효과의 크기가 다르다.
- 지구온난화로 나가는 에너지가 영구히 줄어든다고 본다. 균형이 깨진다는 설명 때문이다. 처음에는 나가는 양이 줄어 불균형이 생기지만, 기온이 오르면 내보내는 양도 늘어 새로운 균형에 이른다. 그 사이에 평균 기온이 높아진 상태가 된다.
- 지구온난화를 모든 지역의 기온이 똑같이 오르는 것으로 본다. 평균 기온이 오른다고 배우기 때문이다. 지역에 따라 오르는 정도가 다르고 오히려 추워지는 곳도 있다. 평균의 변화가 모든 지점의 변화를 뜻하지 않는다.
엘니뇨와 사막화
- 엘니뇨를 지구온난화가 일으키는 현상으로 본다. 함께 기후 변화로 묶여 배우기 때문이다. 엘니뇨는 몇 년 주기로 반복되어 온 대기와 해양의 상호작용 현상으로 지구온난화와 같은 것이 아니다. 지구온난화가 엘니뇨의 빈도나 세기에 영향을 주는지는 따로 연구되고 있다.
- 엘니뇨를 바닷물이 그냥 따뜻해지는 것으로 본다. 수온 상승으로만 기억하기 때문이다. 평소 서쪽으로 부는 바람이 약해지면서 따뜻한 표층수가 동쪽에 머무는 것으로, 바람과 해류의 변화가 함께 일어난다.
- 사막화를 사막이 저절로 넓어지는 자연 현상으로만 본다. 사막이라는 말이 자연 지형을 떠올리게 하기 때문이다. 기후 변화뿐 아니라 지나친 방목, 무리한 경작, 삼림 벌채 같은 사람의 활동도 주요 원인이다.
- 기후와 날씨를 같은 말로 쓴다. 둘 다 대기 상태를 가리키기 때문이다. 날씨는 짧은 기간의 대기 상태이고 기후는 오랜 기간의 평균적인 상태다. 추운 날이 있다고 해서 온난화가 부정되지 않는 이유가 여기에 있다.
이런 오개념, 나도 갖고 있을까?
온실효과는 지구온난화를 일으키는 나쁜 현상이므로 완전히 없애야 한다.정답 보기
X (흔한 오개념이에요)
지구온난화를 배우면서 온실효과가 원인으로 등장하다 보니, 온실효과 자체를 없애야 할 나쁜 현상으로 받아들이기 쉬워요. 실제로는 온실효과는 원래부터 지구에 존재하는 자연스러운 작용이에요. 이 작용이 없다면 지구 평균 기온이 생물이 살기 어려울 만큼 낮아지게 돼요. 현재의 문제는 온실효과 자체가 아니라, 그 효과가 필요 이상으로 강해진 것이에요.
온실효과는 대기가 지구 복사 에너지를 흡수했다가 되돌려 보내는 작용이고, 지구온난화는 온실 기체가 늘어 그 작용이 강해진 결과 평균 기온이 오르는 현상이다.정답 보기
O (맞는 설명이에요)
두 용어가 항상 붙어서 등장하다 보니 같은 말처럼 느껴지기 쉬워요. 실제로는 온실효과는 대기가 지구 복사 에너지를 붙잡아 되돌려 보내는 자연적인 작용 자체를 가리키고, 지구온난화는 온실 기체가 증가하면서 그 작용이 필요 이상으로 강해진 결과로 평균 기온이 올라가는 현상을 가리켜요. 즉 온실효과는 원인이 되는 작용이고, 지구온난화는 그로 인해 나타나는 결과이므로 두 용어는 구별해서 써야 해요.
온실 기체는 태양에서 들어오는 빛을 가두어 지구를 뜨겁게 만든다.정답 보기
X (흔한 오개념이에요)
온실이라는 단어에서 '빛을 막아 열을 가둔다'는 이미지를 떠올리기 쉬워요. 실제로 온실 기체는 태양에서 들어오는 복사에는 비교적 투명해서 잘 통과시켜요. 핵심은 들어오는 쪽이 아니라 나가는 쪽에 있는데, 지구가 우주로 내보내려는 복사를 온실 기체가 흡수하면서 열이 대기 중에 머무르게 되는 거예요.
나머지 OX 문제와 4지선다 문제는 앱에서 풀어볼 수 있어요.
자주 묻는 질문
교육부 고시 제2022-33호 과학탐구 교육과정 기반