기후 변화 예측, 틀렸을 수 있다?

이산화탄소는 오랜 기간 동안 기후 변화의 주요 원인으로 지목되어 왔다. 대기 중 이산화탄소가 증가하면 지구의 온도가 상승하고, 그로 인해 해수면이 상승하며 생태계가 파괴된다는 경고는 수없이 반복되어 왔다. 그러나 최근 일부 과학자들은 이산화탄소의 기후 영향에 대한 기존의 가설에 의문을 제기하고 있다. 그들은 이산화탄소의 복사 흡수 능력이 이미 포화 상태에 이르렀으며, 추가적인 배출이 더 이상 온실효과에 크게 기여하지 않을 가능성을 제시하고 있다.

복사 흡수의 기본 원리

대기 중의 가스, 특히 이산화탄소는 지구 표면에서 방출되는 복사 에너지를 흡수하고 재방출한다. 이 과정은 온실효과를 일으켜 지구의 평균 기온을 상승시키는 역할을 한다. 그러나 이산화탄소의 흡수 능력은 무한하지 않다. 흡수 가능한 복사 에너지는 한정되어 있으며, 일정 농도에 도달하면 더 이상의 흡수가 거의 이루어지지 않는 ‘포화 상태’에 도달한다. 연구에 따르면, 현재 대기 중 이산화탄소 농도는 이미 이러한 포화 상태에 근접했거나 초과한 것으로 나타난다.

포화 질량과 기후 영향

이 연구에서는 이산화탄소가 더 이상 지구 온도 상승에 영향을 미치지 않을 수 있다는 가설을 실험적으로 탐구했다. 연구진은 이산화탄소의 포화 질량을 정의하고, 이 질량을 초과한 상태에서 더 이상의 흡수는 미미하다는 결론을 내렸다. 예를 들어, 실험에서는 특정 조건에서 이산화탄소가 95% 이상의 흡수율에 도달하는 순간, 추가적인 이산화탄소가 더 이상 복사 에너지를 흡수하지 않는다는 사실이 밝혀졌다.

달의 복사열 실험

이 연구에서 특히 주목할 만한 부분은 달의 복사열을 사용한 실험이다. 연구진은 달의 온도가 약 110°C에 달하는 점을 활용하여, 달에서 방출된 복사열이 지구 대기를 통과하는 동안 이산화탄소가 이를 얼마나 흡수하는지를 실험했다. 실험 결과, 달의 복사열이 대기를 통과한 후 추가적인 이산화탄소에 의한 흡수는 거의 이루어지지 않았다. 이는 현재 대기 중의 이산화탄소가 이미 포화 상태에 있으며, 더 이상의 이산화탄소가 온실효과를 일으키지 않을 수 있음을 시사한다.

기후 변화 모델에 대한 재검토 필요성

많은 기후 변화 모델은 대기 중 이산화탄소 농도의 증가가 온실효과를 증대시켜 지구의 기온을 상승시킨다는 가설에 기반하고 있다. 하지만 이 연구는 이러한 모델이 이산화탄소의 복사 흡수 포화 현상을 충분히 반영하지 못할 수 있음을 경고한다. 이산화탄소의 농도가 이미 포화 상태에 도달한 상황에서, 추가적인 배출이 기후 변화에 미치는 영향은 생각보다 미미할 수 있다는 것이다.

기존의 기후 변화 모델은 대기의 복잡한 물리적 특성을 모두 고려하기 어렵다. 대기 중 이산화탄소뿐만 아니라 수증기, 구름, 에어로졸 등의 요소가 복사 에너지의 흡수와 방출에 영향을 미친다. 연구진은 기후 변화 예측에서 이러한 요소들을 더욱 정밀하게 반영해야 한다고 주장한다. 이 연구는 특히 대기 중 수증기와 구름이 복사 에너지를 흡수하고 방출하는 역할을 제대로 반영하지 않는 모델이 기후 변화 예측에서 오차를 발생시킬 수 있음을 지적한다.

추가적인 연구 필요성

연구진은 추가적으로 이산화탄소가 더 높은 고도에서 어떻게 작용하는지에 대한 실험이 필요하다고 제안한다. 특히, 대기 상층부에서의 압력과 온도 변화가 이산화탄소의 흡수 능력에 어떤 영향을 미치는지를 측정하는 실험이 필요하다. 이를 위해 기구를 이용한 실험을 통해 이산화탄소의 복사 흡수 능력을 다양한 고도에서 측정하는 것이 중요하다고 강조하고 있다.

맺음말

이산화탄소의 배출이 기후 변화에 미치는 영향에 대해 우리는 여전히 많은 의문을 가지고 있다. 이 연구는 이산화탄소의 복사 흡수 포화 현상을 강조하며, 추가적인 배출이 온실효과를 더 이상 증대시키지 않을 가능성을 제기한다. 물론, 이는 이산화탄소가 전혀 기후 변화에 영향을 미치지 않는다는 의미는 아니다. 그러나 대기 중 이산화탄소의 농도가 이미 포화 상태에 도달한 상황에서, 추가적인 이산화탄소 배출이 기후에 미치는 영향은 과장되었을 수 있다. 이는 기후 변화에 대한 정책과 예측 모델을 재검토할 필요성을 시사하며, 향후 실험적 연구가 이 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 것이다.

참고 자료

Kubicki, J., Kopczyński, K., Młyńczak, J. (2024). Climatic consequences of the process of saturation of radiation absorption in gases. Applications in Engineering Science, 17, 100170.

https://doi.org/10.1016/j.apples.2023.100170​:contentReference[oaicite:0]{index=0}.