남극대륙 주변 바다에서는 2015년 이래로 그린란드 크기와 맞먹는 규모의 해빙이 사라졌습니다. 이는 놀라운 통계일 뿐만 아니라 오늘날 지구상 어디에서나 일어나고 있는 가장 빠른 환경 변화 중 하나입니다.

수십 년 동안, 그 믿음은 단순했습니다. 얼음이 녹으면 해수면이 더 맑아지고, 이로 인해 새로운 얼음이 형성될 수 있다는 것이었습니다. 하지만 최근 연구 결과에 따르면 해수면은 이전과는 다른 양상을 보이고 있으며, 이러한 변화는 광범위한 결과를 초래할 수 있습니다.

해양 염도의 수수께끼 같은 변화

사우샘프턴 대학 의 연구진은  스페인의 협력자들과 협력하여   유럽 우주국 SMOS 위성에 탑재된 기기를 사용하여 해양 염도 데이터를 분석했습니다.

분석 결과, 분명한 변화가 나타났습니다. 남위 50° 이남의 표층수 염도가 높아지고 있습니다. 이러한 변화는 오랜 추세에서 벗어나는 것을 의미합니다.

1980년대 이후 남극해 표층수는 냉각되고 담수화되어 해빙이 확장되는 데 도움이 되었습니다. 하지만 이제 이러한 추세는 역전되었습니다.

이번 주 발표된 연구의 주저자인 알레산드로 실바노 박사는 "이번 발견은 예상치 못한 일이었습니다  . 얼음이 녹으면  바닷물이 더 짠맛을 내는 것이 아니라 담수화되어야 하기 때문입니다."라고 말했습니다. "하지만 SMOS 위성 데이터는 정반대의 현상이 일어나고 있음을 보여주며, 이는 매우 우려스러운 일입니다."

더 짜게 된 물, 더 적은 얼음

바닷물이 담수이고 차가울 때는, 바닷물은 깊은 곳의 더 따뜻하고 염분이 높은 물 위에 떠 있습니다. 이러한 층이 열을 가두어 얼음이 자라서 그대로 유지될 수 있도록 합니다.

"하지만 이제 염도가 더 높은 표층수 덕분에 더 깊은 곳의 열이 더 쉽게 상승할 수 있게 되었습니다."라고 실바노 박사는 설명했습니다. "따뜻한 물이 위로 올라오면서 해빙이 아래쪽부터 녹기 때문에 얼음이 다시 생성되기가 훨씬 더 어려워집니다."

그 결과는 이미 눈에 보입니다.  남극 해빙이  급격히 감소했습니다. 더욱 우려스러운 것은 웨델해에 모드 라이즈(Maud Rise)라고 불리는 넓은 수역이 다시 나타났다는 것입니다. 1970년대 이후로는 관측되지 않았습니다.

실바노 박사는 " 모드 라이즈 폴리냐 의 귀환은   현재 상황이 얼마나 비정상적인지를 보여줍니다."라고 말했습니다. "염분 증가와 빙하 감소 추세가 지속된다면 남극해에 지속적인 변화를 초래할 수 있으며, 이는 전 세계에 영향을 미칠 수 있습니다."

우주에서 바다를 모니터링하다

남극해를 연구하는 것은 쉽지 않습니다. 일 년 중 상당 기간이 고립되고, 격렬하며, 어둡기 때문입니다. 바로 그렇기 때문에 위성 기술이 매우 중요합니다.

이러한 과제를 극복하기 위해 사우샘프턴 대학교와 바르셀로나 전문가 센터의 과학자들은 우주에서 지표면 염도 변화를 더욱 정확하게 측정하는 새로운 알고리즘을 개발했습니다. 이 연구는 ESA의 Earth Observation FutureEO 프로그램의 일환이었습니다.

ESA 지구 관측 해양 과학자인 로베르토 사비아는 "이것은 우주에서 해수면 염도를 측정하는 것이 얼마나 중요한지를 보여주는 또 다른 예입니다."라고 말했습니다.

"이 새로운 지역적 제품은 고위도 지역에서 염분 회수의 기존 한계를 극복하기 위해 고안되었습니다. 고위도 지역에서는 해수 밀도가 염분에 의해 크게 좌우됩니다."

연구팀은 위성 데이터와 해양 계측 장비를 결합하여 남극해의 염도, 온도, 빙하 덮개의 변화를 추적하는 15년간의 데이터 세트를 구축했습니다.

위험한 피드백 루프

이번 연구 결과는 해양과 기후의 상호작용에 대한 기존 가정에 의문을 제기합니다. 수년간  기후 모델은  온난화가 해빙과 해수면 담수화를 더 많이 유발하여 균형을 맞추는 데 도움이 될 것이라고 예측했습니다. 하지만 이제는 더 이상 그렇지 않습니다.

실바노 박사는 "저희의 새로운 연구에 따르면 남극해가 변화하고 있지만, 예상과는 다른 방식으로 변화하고 있다는 사실이 밝혀졌습니다."라고 말했습니다.

"우리는 예상했던 것보다 전환점을 통과하는 데 더 가까워졌고, 새롭게 발견된 피드백 루프에 의해 유지되는 지속적인 해빙 감소로 정의되는 새로운 상태에 진입했을 가능성이 있습니다."

피드백 루프는 이렇게 작동합니다. 더 따뜻하고 염도가 높은 표층수는 아래에서부터 얼음을 녹입니다. 얼음이 줄어들면 바다에 더 많이 노출됩니다. 노출된 물은 더 많은 열을 흡수하여 더 많은 얼음을 녹입니다.

전 세계적인 파급 효과

남극 해빙 감소는 단순히 지역적인 문제가 아닙니다. 바다에서 대기로 더 많은 열이 빠져나가는 것과 관련이 있습니다. 이는 더 강력한 폭풍을 촉발하고 지구 온난화를 가속화합니다. 그 결과 극심한 기상 이변이 더 심해지고, 남극 빙상이 더 많이 녹으며, 해수면 상승이 더 빨라집니다.

야생 동물에게도 직접적인 위협이 되고 있습니다. 펭귄, 물개, 그리고 해빙에 의존해 생존하는 다른 종들이 서식지를 잃고 있습니다.

이러한 변화는 기후 모델이 예측했던 것보다 더 빠르고 다르게 일어나고 있습니다. 과학자들은 이제 온난화가 해양 층화와 빙하 안정성에 어떤 영향을 미칠지에 대한 오랜 가정에 의문을 제기하고 있습니다.

공동 저자인 알베르토 나베이라 가라바토는 "이러한 결과는 해양 및 기후 역학에 대한 우리의 이해에 여전히 공백이 있음을 보여줍니다."라고 말했습니다. "이러한 중요한 변화를 추적하고 예측하려면 지속적인 위성 및 현장 모니터링이 필수적입니다."