d라이브러리

6월 초 개봉한 할리우드 블록버스터 ‘투모로우’ 가 여름 극장가를 달구고 있다. 영화 ‘인디펜던스 데이’ 의 감독 롤랜드 에머리히가 2년여의 고심 끝에 직접 시나리오를 써가며 제작했다고 해서 개봉 전부터 큰 화제를 모았다.

지구온난화로 극지방의 빙하가 녹고 전지구적인 해수순환이 멈추는 사건이 일어난다. 그 결과 지구에 빙하기가 갑자기 찾아온다. 인류 문명은 급작스런 기상이변에 파괴된다. 이것이 대략적인 줄거리다.

따뜻해지던 지구에 웬 빙하기가 찾아온단 것일까? 정말로 가능한 일일까? 그런데 빙하기가 찾아오는 과정에서 바닷물의 순환이 멈춘다는 설정이 포함된 까닭은 무엇일까?

기자는 이런 궁금증을 하나하나 풀어보고자 서울대 지구환경과학부 BK21사업단장 김구 교수를 특별히 모시고 시사회에 참석했다. 영화는 컴퓨터 그래픽과 특수효과를 동원해 다양한 기상이변이 문명을 파괴하는 모습을 시종일관 꿍꽝거리는 효과음과 함께 보여줬다.

엔딩 화면이 나오고 자리를 뜨는데 관람객들로부터 “정말로 우리에게 이런 일이 닥칠지도 모르겠구나”, “이 영화 한편이 충분히 좋은 환경교육이군”하는 소리가 들려왔다. 기자는 기상이변으로 문명이 파괴되는 충격적 장면을 보고 가슴을 진정시키기 어려웠다. 머리 속은 온통 정말 가능한 일일까 하는 의문으로 가득했다.

영화관 밖으로 나오자마자 김구 교수는 이런 기자의 의문을 풀어주려는 듯 이렇게 말했다. “짧은 순간에 모든 것이 변해버린다는 시나리오는 극단적이긴 하지만 물리적인 법칙으로 볼 때 허무맹랑한 얘기는 아니다.”

영화 속 급작스런 기후변화는 진실일까?

기자는 김 교수에게 좀더 자세한 설명을 부탁했다. 그러자 그는 이렇게 말했다. “우리가 살아가는 현재의 지구가 우리에겐 너무나도 익숙해 언제까지라도 계속될 것처럼 보인다. 하지만 지구는 오랫동안 다양한 기후를 겪어왔다. 문제는 기후가 갑작스럽게 변할 수 있다는데 있다. 이 영화가 보여주는 것이 바로 급작스런 기후변화다.”

과학자들은 지난 수십년 동안 퇴적층이나 극지방의 얼음을 통해 과거 지구 기후가 어떻게 변화해왔는지를 밝혀왔다. 그 결과 지구가 40만년 동안 빙하기와 간빙기를 수차례 반복해왔다는 사실을 알게 됐다. 이 변화가 수만년에 걸쳐 일어나기 때문에 우리는 지구의 기후변화가 매우 천천히 점진적으로 이뤄지는 것으로 보았다. 현재 지구 기후는 약 2만년 전 가장 극심했던 마지막 빙하기를 지나 천천히 기온이 오르면서 간빙기에 머물러 있는 것이다. 따라서 과학자들은 영화에서처럼 급작스럽게 기온이 떨어지는 일은 결코 일어나지 않는다고 생각했다.

하지만 이제는 기후가 돌변할 수 있다고 본다. 김 교수는 1990년대 중반 얼음 코어나 퇴적층에 대한 좀더 정밀한 관측이 이뤄지면서 이같은 반전이 일어났다고 말한다. 정밀관측 결과, 완만한 곡선을 그리던 기후변화 그래프는 온통 삐죽삐죽 솟아 오르락내리락 사나운 곡선으로 변했다. 11만년 전까지의 기록에 따르면 지구는 그동안 급격한 기후변화를 수십차례나 겪어왔던 것으로 밝혀졌다. 이것이 바로 ‘급격한 기후변화’ 다.

김 교수는 “급작스런 기후변화는 알려진지 10년도 채 안돼 과학계에서조차도 아직 보편적으로 받아들여지고 있지 않을 정도로 새로운 내용이다”고 말했다.

6주만에 기후가 돌변하는 일이 일어날 수 있을까?

그렇다면 급격한 기후변화는 얼마나 빠르게 진행되는 것일까? 영화처럼 6주라는 짧은 시간에도 가능한 일일까?

김 교수는 “6주는 과장된 시간이다. 하지만 과거에 10년보다 짧은 시간에 일어났던 적도 있다”고 대답했다. 그러면서 그는 “말이 10년이지 10년이란 매우 짧은 시간이다”고 말을 이었다.

영화 속 6주간의 사건이 10년으로 길게 일어난다고 상상해보자. 인간을 비롯한 동물은 점차 추워지는 환경을 피해 따뜻한 지역으로 이동할 수 있는 시간을 확보했다고 치자. 하지만 식물은 어떻게 될까? 농작물이 제대로 자랄 리 없다. 현대 인류 문명은 농경이 발전하면서 이뤄졌다. 따라서 이런 상황은 사회의 붕괴로 이어질 수 있다. 그야말로 우리의 삶은 순식간에 전쟁과 같은 상황으로 내몰릴 수 있다.

2002년 미국에서 발간된 책 ‘급작스런 기후변화:필연적인 놀람’ 에서는 급작스런 기후변화를 이렇게 정의했다. “인간과 자연에 미칠 영향력의 측면에서 정의해보면 급작스런 기후변화란 예상도 못하게 급작스럽게 일어나 사람과 자연이 도저히 적응하기가 어려운 변화다.”

지구온난화가 기후를 돌변하게 할 수 있을까?

영화에서는 지구온난화가 급작스런 기후변화를 일으킨 주범으로 지목됐다. 과연 가능한 일일까? 김 교수는 “그렇다”고 말한다. 그러면서 과거의 대표적인 급작스런 기후변화를 예로 들어 설명했다.

약 2만년 전 가장 극심했던 마지막 빙하기가 끝나고 점점 따뜻해지던 와중인 약 1만3천년 전 지구의 기온이 갑자기 뚝 떨어지는 사건이 일어났다. 이때를 ‘영거 드라이아스’ 시기라고 한다. 영거 드라이아스는 지구온난화의 진행이 급작스런 기후변화로 이어질 수 있다는 결정적 증거다.

그렇다면 왜 따뜻해지던 지구가 급랭할 수 있을까? 이에 대한 답은 영화의 설정과 같다고 김 교수는 말한다. 온난화로 극지방의 막대한 얼음이 녹아 바다로 흘러 들어가서 전지구적 해수순환을 정지시켰기 때문이라는 것. 과학자들은 영거 드라이아스 시기에 이 현상이 일어난 것으로 추정한다.

적도지방에서는 따뜻한 물이 북반부로 이동하고 북극에서는 차가운 물이 가라앉아 심층수를 이루며 적도로 이동한다. 그 결과 적도지방과 극지방 사이의 열교환이 이뤄진다. 이것이 바로 전지구적 해수순환이다. 이같은 해수순환의 원동력은 북대서양의 높은 염분농도에 있다. 이 지역의 차갑고 염분이 높은 바닷물이 깊이 가라앉는 덕분에 해수순환이 이뤄진다는 것이다.

그런데 북대서양에 빙하가 녹아 바다로 들어가면 바닷물의 염분이 떨어져 바닷물이 가라앉지 못해 해수순환이 멈출 수 있다. 그 결과 적도와 극지방 사이의 열교환이 차단되면서 기후가 급랭했던 것이다. 과학자들은 영거 드라이아스 시기에 북대서양의 바닷물 염분이 떨어진 흔적을 찾아냈다.

바닷물의 흐름이 멈췄다고 전세계에 기상이변?

영화에서는 해수순환이 멈추자 일본에는 골프공만한 우박이 떨어지고 로스앤젤레스에는 거대한 토네이도가 불어닥치며 뉴욕에는 거대한 해일이 일어난다. 가장 충격적인 영상은 지구 북반구를 거대한 폭풍이 뒤덮는 장면이다. 전세계는 그야말로 기상이변의 재난으로 몸살을 앓는 것이다.

해수순환의 정지가 전세계에 이토록 어마어마한 기상재해를 불러온다는 설정이 가능한 것일까? 이에 대해 김 교수는 지구 기후조절자로서 해수의 역할을 강조한다. 지구에 대기와 바다가 없다면 지금보다 적도는 훨씬 뜨겁고 극지방은 훨씬 추워진다. 대기와 바다가 순환함으로써 적도의 열기를 극지방으로 이동시켜 줘 인간은 극지방 가까이에서도 살아갈 수 있는 것이다. 중요한 점은 이같은 열교환의 양을 따져볼 때 바닷물이 대기보다 3배나 더 많다는 것이다.

해수순환이 멈추면 따뜻한 물과 찬 물의 이동이 차단된다. 따라서 적도와 극지방 사이의 온도차는 벌어진다. 그 결과 대기의 운동은 더욱 격렬해질 수밖에 없다. 대기는 지구의 기후에 평형을 가져다주기 위해 몸무림을 치기 때문이다. 그래서 상상하기도 어려운 극심한 기상이변이 일어날 수 있다.

이런 의문이 들지 모르겠다. 어떻게 북대서양에서의 해수순환의 정지가 그 지역에만 국한하지 않고 전지구적으로 기후변화를 가져다주는가 하는 점이다. 김 교수는 “국지적인 대기의 영향은 10일 후면 전세계로 퍼진다. 따라서 북대서양에서 일어난 변화가 그 지역에만 국한돼서 일어나지 않는다. 바로 그런 예가 엘니뇨다”고 말한다.

엘니뇨는 태평양의 서쪽 적도 해역에 있는 28℃ 이상의 매우 더운 물이 동쪽 적도 해역으로 이동하며 일어난다. 하지만 이로 인해 어떤 나라에서는 극심한 가뭄이 들고, 어떤 나라에서는 홍수가 쏟아지는 등 전세계는 기상이변으로 몸살을 앓아야 했다.

왜 북반구에만 빙하기가 찾아오나? 미국이 북반구에 있어서?

영화 마지막 장면의 우주에서 바라본 지구는 북반부가 하얗게 변한 모습이었다. 북반구에만 빙하기가 찾아온 것이다. 이 영화를 보면 당장에라도 호주나 뉴질랜드로 이민을 가야 하지 않을까 하는 생각마저 든다. 감독은 에너지를 펑펑 써대는 미국에 경각심을 주고자 의도적으로 미국을 포함한 북반구만을 얼려버린 것은 아닐까?

김 교수는 이런 어처구니없는 생각을 단박에 깨뜨렸다. 너무나도 당연하다는 얘기다. 북반구는 육지의 반구이고 남반구는 바다의 반구이기 때문이라고 한다.

사막을 생각해보자. 태양이 떠있는 동안은 무척 뜨겁고 밤에는 무척 추워진다. 마찬가지로 대륙은 쉽게 차가워지고 쉽게 데워진다. 따라서 북반구는 급작스런 기후변화의 영향이 클 수밖에 없다. 또한 빙하는 육지에만 쌓인다.

반면 남반구는 바닷물이 많기 때문에 열의 변화에 반응이 느리다. 바닷물은 쉽게 데워지거나 차가워지지 않고 열을 수용할 수 있는 능력이 크기 때문이다. 대기와 바닷물을 비교해보면 지구 대기가 간직하고 있는 전체 열은 바닷물 표면에서 수m에 불과하다고 한다. 또한 1년간 지구가 받는 태양열로 바닷물의 온도는 고작 1℃밖에 오르지 않는다. 바다는 열 저장고인 것이다.

미래에 급작스런 기후변화가 닥칠지 예측할 수 있을까?
 

현재의 지구온난화가 우리 세대에 혹시 급작스런 기후변화를 가져오진 않을까? 아마도 이 질문이 현대인에게 가장 와 닿는 궁금증이 아닐까 싶다. 김 교수는 “급작스런 기후변화에 대해 언급하는 전세계의 학자들은 대체로 불가피한 일로 받아들인다”고 대답한다. 닥칠 것은 분명하다는 얘기다.

문제는 실제로 변화가 감지되고 있다는데 있다. 북대서양은 평균 염분이 극지방에 인접한 다른 대양에 비해 높은 편이다. 그래서 북대서양에서 차가운 바닷물이 깊이 가라앉을 수 있다. 그런데 최근 40여년간 염분농도의 변화를 조사한 결과에 따르면 북대서양의 염분 농도가 점점 떨어지고 있다.

일어난다면 그게 언제쯤일까? 영화에서는 세계 곳곳에서 기상이변이 터지자 할 박사가 상사와의 마찰을 거듭하면서 슈퍼컴퓨터의 사용을 요청한다. 자신이 만든 기후모델을 통해 앞으로 일어날 변화를 예측하기 위해서다. 할 박사의 기후모델은 6주 동안 지구는 재앙과도 같은 기상이변이 발생할 것이라고 예측했다.

이 부분에 대해 김 교수는 순전히 거짓이라고 말한다. “그 누구도 언제 급격한 기후변화가 일어날지 알지 못한다”면서 우리는 “할 박사의 기후모델과 같은 급격한 기후변화를 예측할 수 있는 모델을 갖고 있지 않다”고 말한다.

빙하기는 얼마나 계속될까?

한편 김 교수는 영화 속 빙하기는 일반적인 빙하기와는 다르다고 강조한다. 소빙하기라는 것. 영거 드라이아스 시기에 지구는 갑자기 추워졌다. 그러다가 어느날 급격하게 따뜻해졌다.

영화에서는 6주간 재앙과도 같은 이상기후를 겪고 나서 안정한 시기로서 빙하기가 찾아와 대기가 안정되는 것으로 그린다. 하지만 급작스런 기후변화에서는 말 그대로 갑자기 찾아왔다 어느 순간 갑자기 사라질 수 있다.

김 교수는 “이 영화를 통해 우리 가슴에 새겨야 할 것은 우리 지구가 사람들이 생각했던 것보다 매우 민감하다는 점”이라고 힘줘 얘기한다. 지구 기후가 민감한 까닭은 수학적으로 비선형시스템이기 때문이다.

중국 북경에서 나비의 날개짓이 다음달 미 뉴욕에 폭풍을 발생시킬 수 있다는 비선형성이 기후의 본질적인 특성이라는 말이다. 그러기에 우리 지구의 기후는 작은 변화에 의해 엄청난 변화가 발생할 수 있다. 인간에 의한 지구온난화로 어느 순간 기후는 완전 뒤바뀔 수 있는 것이다.

우리 인간은 그동안 민감한 지구 기후의 심기를 얼마나 건드려온 것일까? 지구의 기후가 더 이상 견디지 못하고 폭발하기 전에 우리는 지금 미래세대를 위해 지구 환경을 적극적으로 개선해 나가야 하지 않나 싶다.

‘투모로우’ 줄거리

남극의 얼음 벌판. 주인공인 기상학자 할 박사는 얼음 코어를 시추하던 중 라센B라는 커다란 얼음 덩어리가 떨어져 나가는 순간을 목격한다. 이후 인도 뉴델리에서 열린 국제회의에서 할 박사는 놀라운 내용을 발표한다. 지구온난화로 극지방의 빙하가 녹아 바다로 들어가면 해류가 멈추는 일이 발생하고 이로 인해 지구 전체가 빙하로 뒤덮이는 재앙이 올 것이라고 경고한다.

일본 동경에서는 골프공만한 크기의 우박이 떨어진다. 미 로스앤젤레스에서는 거대한 토네이도가 불어닥쳐 도시 전체를 초토화시킨다. 뉴욕에서는 거대한 해일이 맨해튼을 덮친다. 퀴즈대회 참석차 뉴욕에 가 있던 할 박사의 아들 샘은 다행히도 도서관으로 몸을 피할 수 있었다.

할 박사는 자신의 예측이 벌써 임박해 왔다는 것을 감지하고는 자신의 기후예측모델을 어렵사리 슈퍼컴퓨터로 돌려봤다. 그 결과는 6주 동안에 상상을 불허하는 엄청난 기상이변이 불어닥치며 그 다음에는 빙하기에 접어든다는 것이었다.

할 박사는 백악관 브리핑에서 미 중부 이남에 있는 사람들을 멕시코 국경 아래인 남쪽으로 대피시키라고 말한다. 그런 다음 아들을 찾아 뉴욕으로 향한다. 뉴욕에 거의 다다를 즈음 할 박사는 고기압 태풍의 중심을 만난다. 태풍의 중심에 놓인 맨해튼의 건물들은 꼭대기에서부터 순식간에 바닥까지 얼어붙는다. 다행히도 샘은 불이 있어 살아남는다. 아들을 구출한 할 박사는 구조에 나선 헬기를 타고 멕시코의 미 난민촌으로 남하한다. 헬기에서 바라본 뉴욕은 그야말로 얼음의 도시다. 국제우주정거장에서 내려다본 지구 북반구는 온통 얼음으로 뒤덮여 있다.

최근에 일어난 급격한 기후변화

1. 영거 드라이아스

급격한 기후변화의 가장 대표적인 예다. 마지막 빙하기가 끝나고 지구가 점점 더워지던 중인 1만2천7백만년 전 북대서양 지역에서 평균 기온이 갑자기 약 5℃ 폭락했다. 그리고선 약 1천3백년 동안 지속됐다. 그런 다음에 기온은 갑자기 급속히 상승했다.

2. 8천2백년 전의 추위

영거 드라이아스와 비슷한 급격한 기온 저하가 8천2백년 전에도 일어났다. 당시는 신석기시대로 농경문명이 발전하고 있었다. 이 시기의 추위는 영거 드라이아스보다 극심하진 않았으며 약 1세기 동안 지속됐다. 그러나 그때의 추위가 만약 현재 일어난다면 재앙과도 같을 수 있다고 과학자들은 말한다.

3. 중세시대의 더위

약 1천년 전인 중세시대에 기온이 갑자기 높아졌다. 당시의 더위는 이전보다 덜 급격하게 일어났다. 하지만 그때의 온난한 기후 덕분에 노르웨이 사람들이 그린란드에 정착할 수 있었다.

4. 소빙하기

중세시대의 더위가 계속되다가 7백년 전 기후가 갑자가 차가워졌다. 그때 노르웨이 사람들은 그린란드에서의 정착생활을 철수한다. 1300-1850년 사이 유럽에서는 겨울철 추위가 극심했다. 이로 인해 농경, 경제, 정치에서 상당한 타격을 입었다.

김구 교수는 누구?
 

김구 교수는 해양물리학자다.

투모로우가 지구 기후에 대한 영화라서 대기과학자나 기상학자와 함께 관람해야 할 것 같은데 왜 기자는 특별히 해양물리학자와 동행했을까.

전지구적 해수순환이 급격한 기후변화에 미치는 영향이 크기 때문이다. 최근 기후연구는 해양에 초점을 맞추고 있다. 대기에 대해 그동안 상당한 데이터를 수집했음에도 불구하고 기후가 제대로 설명되지 못하고 있다. 해양에 대한 고려가 부족하기 때문. 특히 해양은 이전에 예상치 못했던 급격한 기후변화가 등장하면서 기후관련 연구에서 더욱 주목받고 있다.

이런 맥락에서 전세계 해양의 자료를 수집하기 위한 국제 프로젝트가 진행 중이다. ARGO가 바로 그것. 여기에서는 전세계 바다에 1천여개의 장비를 띄우고 실시간으로 바닷속 변화를 관측하고 있다.

김구 교수는 ARGO 국제 운영위원회의 멤버다. 그는 “앞으로 대양에 3천여개의 장비를 설치할 계획”이라고 말한다.

그는 또 전세계 해수순환의 축소판인 동해의 해수순환에 대해서도 1990년 초반부터 연구해오고 있다.

빙하기의 원인은 천체현상이다

1911년 천체물리학자 밀란코비치는 태양 주위를 도는 지구의 운동이 항상 고정돼 있지 않기 때문에 빙하기와 간빙기가 발생한다는 가설을 생각했다. 오늘날 과학자들은 밀란코비치의 빙하기 생성이론을 받아들이고 있다. 이에 따르면 빙하기를 일으키는 지구의 운동은 3가지다. 첫번째는 태양주위를 도는 지구의 궤도 변화다. 지구의 공전궤도는 타원형이었다가 원에 가까운 모양으로 변화한다. 이 변화는 약 10만년과 약 41만년을 주기로 나타난다.

두번째 운동은 지구의 세차운동. 지구의 자전축은 1만9천-2만3천년을 주기로 회전한다는 것이다. 세번째는 지구 자전축이 4천만년을 주기로 약 22-24.5˚ 사이에서 커졌다 작아졌다하는 변화다. 현재는 23.5˚ 기울어져 있다. 이런 지구 운동을 고려해 얻은 결과는 과거 지구 기후의 실제 데이터와 잘 들어 맞는다. 흥미로운 점은 현재 지구가 더워지고 있지만 지구의 운동에 의한 예측은 이미 빙하기로 다시 접어들고 있다는 것이다. 언젠가는 상승곡선이 꺾일 것으로 전망된다.