2. part 2 생태학의 본질

대기의 온실가스 농도 증가는 지구 기후를 변화시키고 있다 19세기 중반 이후, 지구의 광범위한 장소에서 표면온도가 직접적으로 측정되었다. 온도계와 같은 도구를 이용한 이들 직접적 측정을 '도구적 기록'이라고 표현한다. 육지 표면에서 얻은 측정값 외에도 19세기 중반부터 선박에서 해양 표면온도의 관찰이 이루어졌다. 1970년대 말 이후 도구적 부표와 지구 관찰 인공위성의 두 네트워크가 다양한 기후 변수에 대한 지구적 관찰을 계속하여 예전의 육지와 선박 기반의 도구적 기록을 보충하고 있다. 지구의 육지와 해양 표면온도에 대한 이들 다양한 자료의 정보원이 시사하는 것은 지난 150년간 지구가 더워지고 있다는 것이다. 20세기 초반 이후 지구 평균 온도는 0.74℃ 상승했다. 더욱이 1850년 이후 도구적 기록으로 가장 더운 10년은 2010년, 2005년, 1998년, 2003년, 2013년, 2002년, 2006년, 2009년, 2007년 2004년의 순으로 나타났다. 분석은 또한 지난 1950년대 이후 지구 해양의 열 함량이 유의하게 증가하였음을 보여준다. 열 함량의 반 이상은 해양의 300m 상층부에서 일어났다. 이 층에서 수온은 10년당 약 0.04도 씨씩 상승해 왔다. 습도, 해빙 면적, 적설에 대한 경향을 조사한 추가적 자료도 마찬가지로 지난 세기에 걸친 온난화 양상을 시사한다. 이 온난화의 원인은 무엇일까? 온난화는 대체로 대기 중 온실가스 농도 증가의 결과라고 과학적으로 합의되고 있다. 가장 최근 기후변화정부간협의체의 실무 단1 보고서에 따르면 : 지구 대기와 해양의 평균 온도의 증가 관찰에서 뚜렷한 것처럼 기후시스템의 온난화는 명백하다…. 20세기 중반 이후 지구 평균 온도에서 관찰된 증가의 대부분은 인간 활동으로 인한 온실가스의 농도 증가에 기인하였을 확률이 높다. 인간 활동은 다양한 온실가스, 아산화질소 등의 농도 증가를 가져왔지만, 주요 관심은 이산화탄소에 집중되어 있다. 이산화탄소의 대기 농도는 지난 100년간 30% 이상 증가하였다. 1958년 하와이 마우나로아에서 살인으로 시작된 대기 중 이산화탄소의 지속적 관찰과 세계의 유사한 기록들에서 이런 상승에 대한 증거를 주로 얻는다. 1958년의 직접적 관찰 이전의 증거는 그린란드와 남극 빙하 속 공기 방울의 분석을 포함하는 다양한 정보원이 얻어진다. 지난 300년에 걸친 대기 중 이산화탄소 농도를 재구성할 때, 1800년 대 중반까지 이산화탄소는 280~290ppm 사이에서 변동했다. 산업혁명 시작 후, 이산화탄소 농도는 천천히 증가하다가 19세기 중반 이후로는 지수적으로 증가하였다. 이런 변화는 삼림의 개벌 및 산불의 증가와 더불어 선진국에서의 에너지원으로서 화석연료 연소를 반영한다. 대기 중 이산화탄소 농도 증가와 지구 온도 증가 간에 명백한 상관관계가 있지만, 관찰된 온도 증가가 온실효과의 결과라고 과학자들이 확신하는 것은 무슨 이유일까? 중요한 요인 하나는 온난화 그 자체의 실제 양상이다. 어느 지점 또는 시간에서의 표면온도는 순 복사 수지, 즉 유입하는 단파복사와 유출하는 장파복사 간의 차이를 반영한다는 지구 복사 수지에 대해 앞서 설명을 기억하자. 유입하는 단파복사가 유출하는 장파복사보다 많다면, 표면온도는 높아진다. 역으로, 유출하는 장파복사가 유입하는 단파복사보다 많다면, 온도는 낮아진다. 이런 불균형이 열대에서 극까지 위도 증가에 따른 연평균 온도의 저하를 설명한다. 유사하게, 나머지에서 결손으로의 전환이 낮에서 밤, 여름에서 겨울까지의 표면온도 저하를 가져온다. 복사 수지에 대한 온실가스의 영향은 유출하는 장파복사가 흡수되고 후자가 다시다니 아래쪽 표면을 향해 방출되어 발생한다. 그 결과 장파복사가 우주로 소실될 때보다 냉각을 줄이는, 즉 표면온도를 더 따뜻하게 하는 순효과가 생긴다. 따라서 온실가스의 수준이 증가함에 따라 비 비율적으로 더 심한 온난화가 이들 장소와 시간에 발생할 것이다. 지난 50년에 걸친 온난화 양상에 대한 분석은 이러한 예측과 일반적으로 일치한다. 지구 평균 표면온도의 증가가 모든 지역에서 동일하지는 않다. 지구 지도는 1955~2005년에 걸쳐 표면온도의 지리적 양상이 변화함을 보여준다. 극지방, 특히 북극에서 최대의 온난화가 발생했음에 유의하자. 20세기 동안 지구의 평균 오도는 0.74도씨 상승했지만, 북극은 다른 지역들에 비해 2배 더 빨리 더워지고 있다. 알래스카에서 평균 온도는 1970~2000년 동안 3℃ 상승했다. 보다 높은 온도는 해빙과 대륙빙하의 융해 등 극지방에서의 다른 변화를 야기하고 있다. 얼음 커버의 감소는 잠재적으로 표면 알베도를 줄이고 유입하는 단파복사의 흡수를 증가시켜 문제가 악화한다. 남반구에서, 남극반도도 지구의 평균의 5배에 달하는 심한 온난화를 겪고 있다. 평균 온도의 변화를 계절별로 나누었다. 지난 반세기에 걸쳐 가장 심한 온난화는 겨울철에 발생했다. 실제로 이는 순 복사 결손의 결과로 겨울철 동안 발생하는 정상적 냉각 양상의 약화를 나타낸다. 이와 같은 겨울철 온난화의 양상은 계절 자료가 위도에 따라 분석될 때 더욱 명백하다. 겨울철 온난화의 순결과는 계절적 온도 변이의 감소이다. 1950~2000년 동안 일 최고와 최저 지표 표면의 분석은 하루 중 온도 변이의 감소를 해준다. 평균적으로, 최저온도는 최고 온도의 약 2배 속도로 증가하고 있다. 다시 말해, 이 기간에 걸쳐 야간 온도는 주간 온도보다 더 증가했다. 지난 세기에 걸친 이와 같은 표면온도의 증가 양상들은 생태 시스템의 기능에 큰 영향을 미쳐 동식물종의 분포, 군집구조, 생태계 생산력과 분해 양상들을 변화시켰다. 우리는 다음 장들의 '생태적 논점과 적용'에서 이들에 관련된 다양한 주제를 주제로 공부하고 27장에서 지구 기후변화의 현재와 미래의 영향을 보다 상세히 조사할 것이다.