지구 온난화: 해양 발열과 환경 보호의 긴급한 요청

최근 몇 년간 글로벌 온실가스 배출량은 계속해서 사상 최고치를 기록하며 지구 온난화의 과정을 가속화하고 있습니다.

2023년 6월에 발표된 권위 있는 학술지 "Earth System Science Data"의 논문은 최근 10년간 전 세계 온실가스 배출량이 사상 최고치에 달했으며, 연간 이산화탄소 배출량이 54억 톤에 도달했다고 지적했습니다. 저자 중 한 명인 리즈 대학의 피어스 포스터 교수는 현재의 탄소 배출 속도로는 파리 기후 협정에서 설정한 1.5°C 한계를 아직 초과하지 않았으나, 약 250억 톤의 잔여 이산화탄소 배출 가능량이 향후 몇 년 안에 급속히 소진될 것이라고 경고했습니다. 연구팀은 2023년 열릴 COP28 회의에서 더 엄격한 감축 목표와 조치를 채택할 것을 촉구했습니다. 2023년 5월, 세계 기상 기구가 발표한 보고서에서는 온실가스와 엘니뇨 현상의 복합적인 영향으로 인해 향후 5년(2023-2027) 내에 전 세계 기온이 산업화 이전 수준보다 1.5°C를 처음으로 초과할 가능성이 매우 크며, 적어도 한 해는 기록上有史以来 가장 더운 해가 될 확률이 98%라고 밝혔습니다.

전 세계 기후는 하나의 유기적인 공동체로, 어느 한 요소에 변화가 생기면 다른 기후 요소들에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 전통적으로 사람들은 기후 온난화가 육지에서 극단적인 기상 현상을 초래한다는 데 주목해왔다. 예를 들어 열파, 가뭄, 홍수 등이 그것이다. 그러나 기후 모니터링 기술의 발전으로 인해 이제 지구 온난화가 "해양 발열"이라는 현상을 일으키기도 한다는 사실이 밝혀졌다. 2023년부터 유럽, 미국 및 기타 지역의 기상 기관들은 지역적 또는 전 지구 규모의 해양 표층 수온이 비정상적으로 상승하는 현상을 관찰했다. 2023년 6월 영국 기상청(Met Office)이 발표한 자료에 따르면, 2023년 5월 북대서양의 표층 수온은 1850년 이후 최고치를 기록했으며, 1961년부터 1990년까지의 동일 기간 평균보다 1.25°C 더 높았다. 특히 영국과 아일랜드 주변에서는 장기 평균보다 5°C 이상 높은 해수 온도가 관측되었다.

현재 영국 기상 과학자들은 2023년의 해양 열파를 IV 또는 V 수준의 극단적 사건으로 분류하고 있다. 2023년 6월 중순, 미국 국립해양대기청(NOAA)이 발표한 연구 보고서에 따르면, 2023년 초부터 세계 여러 지역의 해수 온도가 크게 상승했다. 4월 1일, 전 지구 해표면 온도는 사상 최고인 21.1°C를 기록했으며, 이후 20.9°C로 낮아졌지만, 이는 여전히 2022년의 최고 기온 기록보다 0.2°C 높은 수치였다. 6월 11일, 북대서양의 표층 수온은 22.7°C를 기록하며 해당 지역에서 사상 최고 기온을 기록했으며, 해수면 온도는 계속 상승하여 8월 말이나 9월경 정점을 찍을 것으로 예상된다.

해양 온난화로 인해 10월이 되면 전 세계 해양의 절반이상이 해양 열파를 경험할 것으로 예상됩니다. 7월 14일, 유럽 연합의 코페르니쿠스 기후 변화 서비스는 북대서양과 지중해의 해수 온도가 몇 달에 걸쳐 새로운 기록을 세웠으며, 지중해 지역에서 해양 열파가 발생하고 스페인 남부 연안과 북아프리카 연안의 해수 온도가 평균 참조 값보다 5°C 이상 높아졌다고 탐지하여, 이는 해양 열파의 지속적인 심화를 나타냅니다. 2023년 7월, NOAA는 1985년 이후 위성 모니터링으로 기록된 해양 온도 중 가장 높은 온도인 미국 플로리다주 서남부 연안에서 36°C의 해수 온도를 측정했습니다.

기상 관측자들은 지난 2주 동안 이곳의 해수 온도가 정상 범위보다 2°C나 높았다고 지적했다. 해수 온도는 단지 해양 생태계의 환경 요소에 그치지 않고 지구 기후 시스템의 기본 구성 요소이기도 하다. 해수 온도의 지속적인 상승은 해양에서 극단적으로 따뜻한 수온 현상이 점점 더 자주 발생하게 만들었으며, 이는 해양 생태계의 건강에 중대한 위협이 되고 있다.

해양 열파가 해양 생태계를 위협하다 해양 열파는 극단적으로 따뜻한 물 사건으로, 해양 표면 수온이 비정상적으로 상승하는 경우로 일반적으로 며칠에서 몇 달까지 지속되며 수천 킬로미터에 걸쳐 확장될 수 있다. 해양 열파는 어류를 직접 죽이거나 더 시원한 물로 이주하게 만들고 산호백화 현상을 일으키며 심지어 해양 사막화로 이어질 가능성이 있어 해양 생태계에 단순하고 직접적인 피해를 준다. 해양 생태계에 있어서 해양 열파는 완전한 재앙이다.

구체적으로 해양 열파의 피해는 다음 두 가지 측면에서 나타난다:

1. **열대 해양 생물이 중위도 및 고위도로 이주하도록 강요하다:**

일반적으로 적도 지역은 해초, 산호, 망그로브 등 많은 양의 해양 자원이 풍부한 지역으로 대부분의 해양 생물들의 낙원 역할을 한다.

그러나 지난 50년 동안 적도 해수의 온도는 0.6°C 상승하여 많은 수의 열대 해양 생물들이 더 시원한 중위도 및 고위도로 이주하고 있습니다. 2019년 4월에 Nature 저널에 발표된 연구에 따르면, 기후 변화가 해양 생물에게 가장 큰 영향을 미치고 있으며, 바다에서는 육지보다 두 배 많은 종들이 서식지를 옮기고 있다고 합니다. 특히 적도 부근의 해역에서 이러한 현상이 두드러집니다. 해당 논문은 현재 거의 1,000종의 어류와 무척추동물이 열대 해역에서 도망치고 있다고 추정했습니다.

2020년 8월, 미국 국립해양대기청(NOAA)의 과학자들은 네이처에 해양 열파가 "열적 이동"을 초래한다는 연구를 발표했다. 이동 거리는 수십 킬로미터에서 수천 킬로미터까지 다양하다. 이러한 해양 온도 변화에 적응하기 위해 많은 해양 생물들도 같은 거리만큼 이동하여 고온을 피해야 하며, 이는 해양 생명체들의 "재분배"를 초래한다. 2022년 3월, 호주 과학자들은 1955년 이후 약 5만 건의 해양 생물 분포 기록을 검토한 결과, 열대 해역의 종 수가 감소했음을 발견했다. 그리고 북위 30도와 남위 20도 지역이 적도 지역을 대체해 가장 다양한 해양 종들이 서식하는 지역이 되었다.

해양 환경뿐만 아니라 적도 수역의 식물 연쇄도 변화하고 있습니다. 플랑크톤은 복잡한 해양 식물 연쇄망에서 중요한 역할을 하지만, 최근 몇 년간 과학자들은 전지구적 온난화로 인해 유공충과 같은 플랑크톤의 수가 적도 수역에서 급격히 감소하고 있다는 것을 발견했습니다. 이는 영양 수준 측면에서 적도 수역이 더 이상 이전처럼 풍부한 해양 생물을 지탱할 수 없다는 것을 의미합니다. 부적합한 해양 환경과 먹이원 감소는 적도 해양 생물들의 이주 과정을 가속화하고 있습니다. 열대 해양 생물들의 대규모 이주는 수백만 년 동안 지질학적, 생물학적 진화를 통해 형성된 안정적인 해양 생태계를 점차 무질서하게 만들고 심지어 붕괴시킬 수 있는 일련의 연쇄 반응을 초래할 것입니다.

대량의 열대 해양 종이 아열대 해양 생태계로 이주하면 많은 침입종이 이러한 지역에 진입하게 되고, 새로운 포식자 종은 토착 종과 격렬한 먹이 경쟁을 벌여 일부 종의 감소 또는 멸종을 초래할 것입니다. 이러한 생태계 붕괴와 종의 멸종 현상은 페름기 및 트라이아스기 지질 시대에 발생했습니다.

2. **대규모 해양 생물들의 사망 유발:**

냉수는 온수보다 훨씬 더 많은 산소를 포함하고 있습니다. 최근 몇 년간의 해수 온도 상승과 해양 열파의 빈도 증가로 인해 연안 수역에서 저산소 현상이 크게 증가했습니다. 과학자들은 지난 50년 동안 해수 온도 상승으로 인해 해양의 산소 함량이 2%에서 5% 감소했으며, 이로 인해 많은 물고기가 호흡 곤란으로 사망했다고 지적합니다. 일부 고산소 소비 대형 어류는 멸종될 수도 있습니다.

2023년 6월, 수천 킬로미터에 달하는 죽은 물고기가 태국 남부 춘폰 주 근처 해역과 미국의 멕시코 만에서 발견되었는데, 이는 얕은 해역에 갇힌 물고기들이 해양 열파로 인해 질식하여 사망한 것에 기인합니다. 이러한 대규모 물고기 폐사는 그들을 먹이로 하는 바다새들에게도 영향을 미칠 것입니다. 2013년부터 2016년까지 북아메리카 서해안의 태평양 표면 수온 상승은 약 1백만 마리의 바다새가 음식 부족으로 인해 사망하는 비극적인 사건을 초래했습니다. 또한 해양 열파는 산호백화 현상을 유발하기도 합니다.

산호초는 "바다의 숲"이라고 불리며, 약 사분의 일의 해양 생물이 서식지, 먹이 활동 장소 및 번식지로 이용하고 있어 지구상에서 가장 생물다양성이 풍부한 생태계 중 하나입니다. 산호초 형성은 산호와 조류인 축조동藻 간의 상생 관계에서 비롯되며, 서로에게 영양을 제공합니다. 축조동藻는 온도에 매우 민감한 조류로, 해수 온도가 상승하면 광합성이 약화되고 산호에 유해한 산소 자유라디칼을 생성합니다. 스스로를 보호하기 위해 산호는 축조동藻를 몸 밖으로 배출하게 되는데, 이는 상생 관계를 깨뜨리는 결과를 초래합니다.

동물성 식물 플랑크톤(주산델라이)가 없으면 산호는 점차 원래의 회색-하얀색으로 돌아갑니다. 주산델라이가 오랜 시간 동안 되돌아오지 않으면 산호는 영양 공급원을 잃고 결국 죽게 됩니다. 이것이 바로 산호백화 현상입니다. 현재 호주的大堡礁는 산호백화로 인해 가장 심각하게 영향을 받고 있습니다. 최근 몇 년간 지구 온난화로 인해 大堡礁 근처의 해수 온도가 계속 상승했으며, 1998년에서 2017년 사이에 적어도 네 차례 대규모 산호백화 사건이 있었습니다.

2020년 초, 호주는 기록적인 고온을 경험했으며, 산불은 육地上에서 반년 이상 지속되었고, 바다에서는 기록상 가장 심각한 산호백화 현상이 발생하여 약 4분의 1의 산호초가 영향을 받았습니다. 현재 그레이트 배리어 리프의 절반 이상이 이미 백화되었습니다. 기후 변화로 인해 산호백화 현상은 더욱 자주 발생하고 더 심각해질 것입니다. 과학자들은 1985년 이후 전 세계적인 산호백화의 빈도가 27년에 한 번에서 4년에 한 번으로 증가했다는 것을 발견했습니다. 그리고 21세기 말까지 전 세계 산호의 3분의 4 이상이 백화하거나 병에 걸릴 것으로 예상됩니다. 산호의 백화와 죽음은 많은 어류들이 서식지, 사냥터 및 번식지를 잃게 만들 것이며, 이는 어류 개체군의 발달에도 영향을 미칠 것입니다.

최근 몇 년간 해양 열파의 빈도와 범위는 지속적으로 증가하고 확장되고 있습니다. 2019년 3월, 영국 해양 생물학 협회 연구원들은 Nature Climate Change 저널에 학술 논문을 게재했는데, 이에 따르면 1987년부터 2016년까지의 연평균 해양 열파 일수는 1925년에서 1954년 사이와 비교했을 때 50% 증가했습니다. 또한 과학자들은 심해에서도 해양 열파 현상을 관찰했습니다. 2023년 3월, 미국 국립 대기·해양청(NOAA) 연구원들은 Nature Communications에 심해에서도 해양 열파가 존재한다는 연구를 발표했습니다. 관측 데이터의 시뮬레이션을 통해 북미 대륙붕 주변 지역에서는 심해 해양 열파가 더 오래 지속되며, 표층 수역보다 더 강한 온난화 신호를 가질 수 있음이 발견되었습니다.

해양 열파의 빈도와 범위가 증가함에 따라 해양 생태계는 미래에 더 큰 피해를 입게 될 것입니다. 대기 중 이산화탄소 농도의 증가는 온실 효과를 일으키고 지구 온난화를 가속시키는 것뿐만 아니라 해양 산성화를 초래하여 해양 생물의 생존과 번식을 위협합니다. 바다는 지구 대기와 계속해서 기체를 교환하며, 대기에 들어가는 거의 모든 기체는 해수에 용해될 수 있습니다. 대기의 중요한 구성 요소인 이산화탄소도 해수에 흡수될 수 있습니다. 해양 산성화는 본질적으로 바다가 과도한 양의 이산화탄소를 흡수하여 해수 내 산성 물질이 증가하고 pH가 감소하는 현상을 의미합니다.

추정에 따르면 인간이 대기 중에 배출한 이산화탄소의 약 3분의 1이 해양에 흡수되고 있다. 대기 중 이산화탄소 농도가 계속 증가함에 따라 흡수와 용해 속도도 가속화되고 있다. 현재 바다는 시간당 1백만 톤의 이산화탄소를 흡수하고 있어 해양 산성화가 급격히 진행되고 있는 것이다.

과학 연구에 따르면, 지난 두 세기 동안 인간의 과도한 이산화탄소 배출로 인해 전 지구 해양의 pH 값이 8.2에서 8.1로 감소하여 실제 해수의 산성도가 약 30% 증가했습니다. 현재 인간의 이산화탄소 배출 속도대로라면, 21세기 말까지 전 지구 해양 표층 수의 pH는 7.8로 떨어져, 1800년보다 해수의 산성도가 150% 더 높아질 것입니다. 2003년에 세계적으로 유명한 학술지 네이처(Nature)에 처음으로 '해양 산성화(ocean acidification)'라는 용어가 등장했습니다. 2005년에 과학자들은 5천 5백만 년 전에 해양 산성화로 인해 해양에서 대규모 멸종 사건이 발생했으며, 약 4조 5천억 톤의 이산화탄소가 해양에 용해되었고, 이후 해양이 정상 상태로 돌아가는데 10만 년이 걸렸다고 지적했습니다. 2012년 3월, 과학 저널 Science에 발표된 한 논문은 지구가 현재 3억 년 만에 가장 빠른 해양 산성화 과정을 겪고 있으며, 많은 해양 생물들이 생존 위기에 직면해 있다고 주장했습니다.

2015년 4월, 미국의 과학 저널 'Science'에 발표된 연구는 2억 5천만 년 전 시베리아에서 발생한 격렬한 화산 폭발이 대량의 이산화탄소를 방출시켜 이후 6만 년 동안 해수의 pH가 급격히 떨어졌으며, 이로 인해 칼슘 성분이 많은 해양 생물들이 대량으로 멸종했다고 지적했다. 과학자들은 이번 해양 산성화 사건이 결국 해양 생물의 90%, 그리고 육상 생물의 60% 이상을 멸종하게 했다고 추정하고 있다. 해당 연구는 또한 2억 5천만 년 전 대멸종 사건 당시 연간 대기 중 이산화탄소 배출량은 약 24억 톤 정도였지만, 현재 인간 활동으로 인해 매년 약 350억 톤의 이산화탄소가 배출되고 있어, 이는 대멸종 시기보다 훨씬 더 높은 수치라고 지적했다.

해양 산성화는 해양 생물의 정상적인 성장과 번식에 심각한 영향을 미쳐 종의 생존과 발전을 위협합니다. 한편, 해양 산성화는 석회화 생물의 생존을 위협하고 억제합니다. 해양 산성화로 인해 바다의 탄산염 이온이 지속적으로 감소하는데, 이는 많은 해양 생물(게, 조개, 산호 등)이 껍질을 형성하는 데 중요한 물질입니다.

해양 산성화는 이러한 석회화 생물의 성장과 발달을 심각하게 위협할 것입니다. 또한 산성화된 해수는 일부 해양 생물을 직접 용해시킬 수 있습니다. 연어에게 있어 연체동물은 중요한 먹이원인데, 과학자들은 2030년까지 산성화된 해수가 해양 연체동물에 부식 효과를 일으켜 일부 해양 지역에서 그 수가 줄어들거나 사라질 것이라고 예측하며, 이는 연어 군집의 발달에도 영향을 미칠 것입니다.

다른 한편으로, 해양 산성화는 어류의 감각 시스템에도 손상을 입힌다. 냄새, 소리, 시각 같은 감각 시스템은 해양 어류가 효율적으로 사냥을 하고, 안전한 서식지를 찾으며, 포식자를 피하는 데 도움을 준다. 이러한 시스템이 손상되면 이는 어류의 생존에 직접적인 위협이 된다. 2011년 6월, 영국 브리스톨 대학의 연구원들은 네 가지 다른 농도의 이산화탄소가 포함된 바닷물에서 조개어 알을 부화시켰다. 비교 연구 결과, 고농도 이산화탄소 바닷물에서 부화한 유생 어류는 포식자의 소리에 매우 느리게 반응한다는 것이 밝혀졌다.

이는 산성 해수에서 어린 물고기의 청각 민감도가 크게 감소한다는 것을 의미합니다. 2014년 3월, 실험 생물학 저널에 발표된 연구에서는 해수의 이산화탄소 농도가 높아지면 물고기 신경 세포의 다양한 종류의 감마-아미노부티르산(GABA) 작용을 방해할 수 있어 시각과 운동 능력을 떨어뜨리고, 결국 사냥하거나 포식자를 피하는 것이 어려워질 수 있음을 발견했습니다. 2018년 7월, 네이처 클라이밋 체인지를 통해 발표된 연구는 해양 산성화가 물고기가 냄새를 맡는 능력을 잃게 하고 중추 신경계를 교란하며 뇌의 정보 처리 능력을 줄일 수 있음을 밝혔습니다.

해양 생물종에 대한 직접적인 피해 외에도, 해양 산성화는 해양 오염 물질 및 독소의 부정적인 영향을 더욱 증대시킬 수 있습니다. 연구에 따르면 해양 산성화는 수은, 납, 철, 구리, 아연과 같은 중금속의 생체 이용 가능성을 지속적으로 증가시킬 수 있는데, 이는 이러한 중금속이 해양 생물에 의해 더 쉽게 흡수되고 축적될 수 있음을 의미합니다. 결국 이러한 오염 물질들은 식사 사슬을 통해 더 높은 단계의 생물로 전달되어 그들의 건강을 위협할 것입니다. 또한, 해양 산성화는 유해한 조류의 양과 화학적 구성도 변화시켜, 이러한 독소들이 굴 등 조개류로 전달되어 마비성 및 신경독성을 일으키는 독소를 생성하게 만들며, 궁극적으로 인간의 건강을 위협할 수 있습니다.

해양 생물 다양성 보호를 위한 글로벌 노력 현재, 전세계 해양 평균 온도는 20세기 대비 약 0.9°C 상승했으며 산업화 이전과 비교하면 1.5°C 증가했다. 기록상으로 지난 십 년은 해양 온도가 가장 높았던 시기였다. 2023년에 형성된 엘니뇨 현상으로 과학자들은 앞으로 몇 달 안에 전 세계 해수면 온도가 0.2에서 0.25°C 가량 급격히 상승할 것이라고 예측하고 있다. 이는 향후 해양 생태계가 더욱 심각한 고온 위협에 직면하게 되고, 해양 생물들이 더 큰 생존 도전에 직면하게 될 것을 의미한다. 점점 심각해지는 해양 생태 위기에 직면하여 전 세계 각국은 해양 생태계를 보호하기 위해 적극적으로 행동에 나서고 있다. 2022년 12월 19일, 생물다양성에 관한 협약 당사국 회의 제15차 회의(COP15) 두 번째 단계에서는 "쿤밍-몬트리올 글로벌 생물다양성 프레임워크"가 채택되었다. 이 프레임워크는 "30x30" 목표를 설정하여 2030년까지 지구의 최소 30% 이상의 육지와 바다를 보호하려 한다.

협정의 원활한 이행을 보장하기 위해, 협정 내용에는 명확하고 강력한 재정적 보장이 설정되었습니다. 이 프레임워크는 국제 사회가共同努力하여 생물 다양성을 보호하고, 2050년까지 인간과 자연의 조화로운 공존이라는 큰 목표를 향해 나아가도록 이끌 것입니다. 지난 수십 년 동안, 공해에서는 대량의 선박 운항, 해저 채광, 그리고 원양 어업 활동이 이루어져 왔습니다. 이러한 활동들은 관련된 국제 기구들에 의해 규제되고 있지만, 각기 다른 기구들 간의 필수적인 소통과 조율 부족으로 인해 공해의 생태계 모니터링과 보호가 단편화되어 있으며, 해양 환경 오염과 생물 다양성 손실을 효과적으로 억제하지 못하고 있습니다.

2023년 6월, 유엔은 「유엔 해양법 협약 하에서 국가 관할권 이외의 모든 지역의 해양 생물다양성의 보전 및 지속 가능한 이용에 관한 협정」을 채택했습니다. 이 「협정」은 해양 환경 평가, 해양 기술 이전, 해양 유전 자원의 이익 공유, 그리고 해양 보호 구역에 대한 새로운 메커니즘과 내용을 제시합니다. 유엔 사무총장 안토니우 구테흐스는 이 「협정」이 기후 변화, 과도한 어업, 해양 산성화, 해양 오염 등의 위협에 대응하고 세계 해양의 3분의 2 이상의 지속 가능한 개발과 이용을 보장하며, 해양 생물다양성 보호에 있어 중요한 이정표가 된다고 지적했습니다.