지구 대기에 있는 방대한 물과 지구온난화의 연관성

풍부한 물 공급으로 인해 푸른 행성이라 불리는 지구의 대기에는 많은 양의 물이 담겨 있습니다. 태양계, 심지어는 외계 행성 너머에 존재하는 다른 물체와는 달리 지구상에는 액체 상태의 물이 풍부하고, 이로 인해 수백만 종의 생물은 진화하고 번성할 수 있었습니다. 지구 표면의 약 71%는 물로 덮여 있으며, 지구 물 공급의 96.5%는 바다에서 발견됩니다. 하지만 물은 아래에만 머무르는 것이 아니며, 물순환의 일부로 대기 중으로 이동하기도 합니다. 과학자들은 "지금 우리 머리 위에 놓인 물들이 한꺼번에 떨어진다면 어떤 영향을 미칠까"라며 대기 중에 얼마나 많은 물이 있는가에 대한 질문을 던졌습니다.

 

현재 하늘에는 수십억 갤런의 물이 대부분 증기 형태로 있으며, 이 물이 한꺼번에 떨어질 경우 수백만 명의 사람들에게 심각한 문제를 일으킬 것입니다. 미국 지질조사국에 따르면 지구상 모든 물의 양은 거의 3억3250만 입방 마일(14억 입방 킬로미터)에 달하는 것으로 추산됩니다. 1입방 마일의 물에는 약 1조 1천억 갤런이 들어 있는데, 이는 올림픽이 이루어지는 규모의 수영장 166만 개를 채울 수 있는 양입니다. 수문학적 순환의 결과로 지구의 물은 한 곳에 너무 오랫동안 머물지 않습니다. 물은 증발하고, 증기로 변하며 응축돼 구름을 만듭니다. 구름이 된 물은 비가 되어 표면으로 다시 떨어지고 결국 순환은 다시 시작됩니다. 증발된 물은 약 10일 동안 대기 중에 남아 있게 되는데, 이는 대기에 문자 그대로 수증기로 가득 차 있음을 의미합니다.

 

J. 스튜어트 마셜 레이더 천문대의 소장이자 동료인 프레데릭 패브리는 "평균적으로 지구 표면의 어느 지점에나 떨어질 수 있는 증기 형태의 비는 약 30mm(1.2인치)에 해당한다"라며 입을 열었습니다. 캐나다 맥길대학교의 환경 교수이자 대기 및 해양 과학과 교수인 패브리는 "1평방 야드당 약 25킬로그램의 물이 있으며, 대부분은 증기 형태"라고 설명했습니다. 지구의 표면적이 약 1억9700만 평방 마일(5억 1천만 평방 킬로미터)이라는 점을 감안할 때, 대기에는 약 3750만 갤런의 물이 있다는 추산이 나옵니다. 이 모든 질량이 한꺼번에 떨어질 경우, 전 세계 해수면은 약 3.8cm(1.5인치) 상승할 것으로 예측됩니다. 이 모든 증기가 한꺼번에 떨어지는 일은 거의 불가능하지만, 해수면의 급격한 상승은 끔찍한 결과를 초래할 것입니다. 기후 관련 학술지에 따르면 전 세계 해수면이 5cm만 상승해도 인도 뭄바이, 고치 등 저지대 도시는 상당한 영향을 받을 것입니다. 2017년 발표된 연구에 따르면 해수면이 5~10cm(2~4인치) 상승할 때 여러 지역, 특히 열대 지방에서 홍수 빈도가 두 배로 증가할 것이란 결과가 나타났습니다.

 

대기 중의 모든 물이 어떤 식으로든 저절로 흘러내린다면 이들은 전 세계에 고르게 떨어지지 않을 것입니다. 그 이유는 지구의 일부 지역이 다른 지역보다 더 습하기 때문입니다. 패브리는 "대기 중 물의 양은 대기로 들어가는 흐름과 나가는 흐름 사이의 균형에 의해 제어된다"라고 말했습니다. 대기 중으로 가는 흐름은 표면의 증발에 의해 제어되는데, 이는 표면에 물이 있는지와 온도에 따라 달라집니다. 물을 증발시키는 데는 많은 에너지가 필요하며, 그 에너지는 물의 따뜻함에서 나옵니다. 따뜻한 바다는 증발이 가장 많이 일어나는 곳이고, 북극 육지 지역은 증발이 가장 작은 곳입니다.

 

대기 중 평균 물의 양은 계절과 위치에 따라 다릅니다. 광범위하게 말하면 열대 해양 등 습한 열대 지역에서는 수증기가 가장 많고 계절에 따라 이동합니다. 북극 육지 지역이나 고산 지역에는 수증기가 가장 적습니다. 패브리는 "따뜻한 공기가 물을 운반하는 데 훨씬 더 좋기 때문"이라고 전했습니다. 작용하는 다른 요인으로는 경사진 지형과 같은 지질학 및 지형이 있습니다. 이러한 지형은 공기가 얼마나 빨리 대기로 이동해 냉각되는지에 영향을 미칩니다. 결과적으로 바람이 불어오는 산악 지역의 지역은 강수량의 몫보다 더 많은 양을 얻습니다. 이러한 원리는 캐스케이드산맥 근처에 위치한 도시 시애틀에 비가 너무 많이 내리는 이유를 부분적으로 설명합니다. 기후 변화는 앞으로 수십 년 동안 대기 중 증기의 양에 영향을 미치기 쉽습니다. 패브리는 "온도가 따뜻해지면 표면의 증발이 증가하고 대기 중 물의 양도 증가할 것"이라며, "결과적으로 지구 온난화가 가속화될 수도 있다"라고 관측했습니다. 수증기는 영향력이 매우 강한 온실가스이며, 대기 중 더 많은 수증기가 존재할수록 온난화에 기여하고 온실효과는 강화됩니다.