날씨와 기후
날씨는 한 장소, 한 시간의 공기 상태예요. 덥다, 비 온다, 바람 분다 같은 거죠. 날씨는 몇 시간 만에도 바뀌어요. 기후는 한 지역의 날씨를 오랜 기간, 보통 30년 이상 평균 낸 것이에요.
기후 시스템에는 공기(대기), 바다, 얼음, 땅, 생물이 모두 들어가요. 이들은 서로 열과 물을 주고받아요. 한 지역의 기후에는 적도에서의 거리(위도), 바다에서의 높이, 바다와의 가까움, 바람, 해류가 영향을 줘요.
기후변화는 이런 평균값이 오랫동안 달라지는 것을 말해요. 지구 기후는 과거(빙하기)에도 자연적으로 변했지만, 오늘날의 변화는 빠르고 대부분 사람 때문이에요.
온실효과
- 햇빛이 공기를 통과해 땅과 바다를 데워요.
- 따뜻해진 표면은 열을 적외선으로 내보내요.
- 온실가스는 이 적외선의 일부를 흡수하고, 그중 일부를 아래로 다시 보내요.
주요 온실가스는 수증기, 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 아산화질소(N₂O), 그리고 사람이 만든 기체(CFC, HFC)예요. 공기의 대부분인 질소와 산소는 온실가스가 아니에요.
자연 온실효과는 좋은 거예요. 이게 없다면 지구의 평균 온도는 약 −18 °C일 거예요. 문제는 추가로 늘어난 기체 때문에 생기는 강화된 온실효과예요.
인간 활동의 원인과 증거
- 화석연료 연소(석탄, 석유, 천연가스): 발전, 공장, 교통에 쓰면서 CO₂가 나와요.
- 산림 파괴: 나무가 줄면 CO₂를 덜 흡수하고, 숲을 태우면 CO₂가 나와요.
- 농업: 소와 논에서 메탄이 나오고, 비료에서는 아산화질소가 나와요.
- 시멘트와 쓰레기: 시멘트를 만들 때 CO₂가 나오고, 매립지에서는 메탄이 나와요.
어떻게 알 수 있을까?
- 빙하 코어(얼음 기둥)에 갇힌 공기 방울을 보면 1750년 이전 CO₂는 약 280 ppm이었는데, 지금은 420 ppm이 넘어요 (ppm = 100만 분의 1).
- 온도계 기록을 보면 지구는 1800년대 후반보다 약 1.2 °C 더 따뜻해요.
- 빙하는 줄고, 북극 해빙은 얇아지고, 해수면은 1900년 이후 약 20 cm 올랐어요.
- 나이테, 산호, 호수 바닥 진흙은 과거 기후를 보여 줘서 비교할 수 있어요.
영향과 되먹임 고리
- 얼음 감소와 해수면 상승: 낮은 해안과 섬이 더 자주 물에 잠겨요.
- 극단적인 날씨: 더 강한 폭염, 더 센 폭우와 홍수, 더 긴 가뭄, 더 많은 산불.
- 바다: 따뜻한 물은 산호를 하얗게 만들고(백화), 늘어난 CO₂는 바닷물을 더 산성으로 만들어요.
- 생물: 식물과 동물이 극지방이나 높은 산 쪽으로 이동해요. 충분히 빨리 움직이지 못하는 생물도 있어요.
- 사람: 농작물, 물 공급, 건강에 피해가 생기고, 가장 가난한 사람들이 가장 크게 고통받는 경우가 많아요.
되먹임 고리
양의 되먹임은 온난화를 더 크게 만들어요. 예: 얼음이 녹는다 → 더 어두운 바다나 땅이 햇빛을 더 많이 흡수한다 → 더 따뜻해진다 → 얼음이 더 녹는다. 얼어 있던 땅(영구동토층)이 녹으면서 메탄이 나오는 것도 또 하나의 예예요.
완화와 적응
완화는 온실가스를 줄이는 거예요. 태양광, 풍력, 수력 발전, 전기차와 대중교통, 집에서 에너지 아끼기, 숲을 지키고 심기, 음식물 쓰레기 줄이기가 있어요.
적응은 이미 다가오는 변화에 대비하는 거예요. 해안의 방조제와 맹그로브 숲, 폭풍과 폭염 조기 경보, 빗물 모으기, 가뭄에 강한 작물이 있어요.
나라들은 유엔을 통해 함께 일해요. 파리협정(2015)은 지구 온도 상승을 2 °C보다 훨씬 낮게 막고, 가능하면 1.5 °C로 제한하는 것을 목표로 해요. 인도의 국가 태양광 미션과 여러 도시의 폭염 대응 계획이 실천의 예예요.
직접 해 보기: 유리병 온실
온도계 두 개를 햇볕 아래에 놓아요. 하나는 투명한 유리병으로 덮어요. 30분 동안 5분마다 두 온도계를 읽고 꺾은선그래프를 그려요. 병 속 온도계가 더 따뜻해지는 건 열이 쉽게 빠져나가지 못하기 때문이에요. 이것이 온실의 간단한 모형이에요. 그다음 3D의 CO₂ 슬라이더를 쓰되, 움직이기 전에 먼저 결과를 예측해 보세요.
핵심 공식과 정의
- 핵심 용어: 기후 = 약 30년 동안의 평균 날씨
- 핵심 용어: 온실가스 = 수증기, CO₂, CH₄, N₂O, CFC
- 핵심 용어: 완화 = 원인을 줄이기, 적응 = 영향에 대처하기
- 대략적인 규칙: CO₂가 2배가 되면 장기적으로 약 3 °C 따뜻해져요
풀이 예제
1. "어제 뭄바이에 비가 많이 왔다"는 날씨일까요, 기후일까요?
날씨예요. 하루를 말하고 있으니까요. "뭄바이는 비의 대부분이 6월에서 9월 사이에 온다"는 기후예요.
2. CO₂가 280 ppm에서 420 ppm으로 늘었어요. 몇 ppm, 몇 퍼센트 늘었을까요?
증가량 = 420 − 280 = 140 ppm. 퍼센트 = 140 ÷ 280 × 100 = 50%.
3. 각각 완화인지 적응인지 분류해 보세요: (a) 태양광 패널, (b) 홍수 지역에서 집을 기둥 위에 높이 짓기.
(a) 완화: 배출을 줄여요. (b) 적응: 사람을 홍수로부터 지켜 줘요.
4. 북극 얼음이 녹으면 왜 온난화가 더 빨라질까요?
흰 얼음은 햇빛을 되튕겨요. 얼음이 녹으면 어두운 바닷물이 햇빛을 더 많이 흡수해 따뜻해지고, 그러면 얼음이 더 녹아요. 이것이 양의 되먹임 고리예요.
자주 하는 실수
- 날씨와 기후를 헷갈리는 것. 추운 날 하루가 기후변화를 부정하는 증거는 아니에요.
- 오존 구멍이 지구온난화의 원인이라고 생각하는 것. 둘은 서로 다른 문제예요.
- 온실효과 자체가 나쁘다고 생각하는 것. 자연 온실효과는 지구를 살 만하게 해 줘요. 문제는 추가로 늘어난(강화된) 효과예요.
- 바다 위 해빙이 녹는 것이 해수면 상승의 주된 원인이라고 말하는 것. 주된 원인은 육지 얼음이 녹는 것과 따뜻해진 바닷물이 팽창하는 것이에요.