미국 콜로라도대학교 볼더캠퍼스(University of Cololado Boulder, CU Boulder)의 연구진은 이르면 2년 안에 여름철 북극의 해빙이 없어질 것이라는 연구 결과를 발표했다.

지난 3월 5일 『네이처 리뷰 지구와 환경(Nature Reviews Earth & Environment)』에 게재된 이번 연구는 북극에서 처음으로 얼음이 없는 날(Ice-Free Day)이 이전 예측보다 10년 앞당겨질 수 있음을 시사했다. 이러한 추세는 미래의 모든 배출 시나리오에서 일관되게 나타났다.

북극의 유빙(떠다니는 얼음)은 금세기 중반까지 해빙 면적이 최소가 되는 9월에 없어질 가능성이 높다. 미래 배출 시나리오에 따라 금세기 말에 북극에 빙하가 없는 계절이 1년 중 몇 달이나 지속될 수 있는데, 배출량이 많거나 평소와 같은 수준의 시나리오에서 북극은 일부 겨울철에도 지속적으로 빙하가 없을 수 있다.

여기서 ‘빙하가 없다’는 것은 물 속에도 빙하가 전혀 없다는 것을 의미하지 않는다. 전문가들은 북극에 얼음이 100만㎢ 미만일 때 '얼음이 없다'고 말하는데, 이 기준은 1980년대 계절별 최소 얼음 면적의 20% 미만일 때를 나타낸다. 최근 몇 년간 북극해의 해빙 면적은 약 330만㎢(9월 기준)에 달했다.

알렉산드라 얀(Alexandra Jahn) 콜로라도대 볼더캠퍼스의 북극 및 알파인 연구소(Institute of Arctic and Alpine Research)의 연구원이자 대기 및 해양 과학과 부교수는 해빙 예측에 관한 기존 문헌을 분석했다. 또한 컴퓨터 기후 모델의 해빙 범위 데이터를 분석해 북극의 미래에 대해 평가했다.

연구진은 해빙 면적이 1㎢ 기준치 이하로 떨어지는 첫날은 월평균보다 평균 4년 일찍 발생하지만 최대 18년 일찍 발생할 수 있다는 사실을 발견했다.

얀 교수는 "과학자들이 북극에서 일어날 것으로 예상되는 일을 전달하는 데 있어 북극에서 처음으로 얼음이 없는 상태를 관찰할 수 있는 시기를 예측하는 것이 중요하며, 이는 일일 위성 데이터에 표시될 것"이라고 설명했다.

연구진은 모든 배출 시나리오에 따라 2020년대에서 2030년대 사이 8월 말이나 9월 초에 처음으로 북극해에 얼음이 없어질 수 있을 것으로 예상했다.

얀 교수는 “해빙 감소의 주요 원인은 온실가스 배출”이라고 강조하며, “눈과 얼음 면적이 감소하면 해양이 흡수하는 햇빛의 열량이 증가해 북극의 얼음이 녹고 온난화가 악화된다”고 말했다.

해빙 감소는 물개와 북극곰을 포함해 생존을 위해 해빙에 의존하는 북극 동물에게 심각한 영향을 미친다. 또한 해수면 온도가 높아짐에 따라, 연구진은 외래종 물고기가 북극해로 이동할 수 있다는 점을 우려하고 있다. 이러한 침입종이 지역 생태계에 미치는 영향은 아직 불분명하다.

또한 해빙 감소는 해안 지역에 사는 지역사회에 위험을 야기한다. 얀 교수는 “해빙은 해안 지역에 대한 해파의 영향을 완충하는 데 중요한 역할을 한다”며 “해빙이 사라지면서 해파가 더 커지고 해안 침식을 일으킬 것”이라고 경고했다.

이어 “북극이 얼음 없는 상태가 되는 것은 불가피하지만, 향후 배출 수준은 여전히 이러한 상황이 얼마나 자주 발생할지를 결정하는 주요 요인”이라고 말했다. 현재 사회가 가고 있는 경로인 중간 배출 시나리오에 따르면 북극은 8월 늦여름부터 10월 초가을까지만 얼음이 없어질 것으로 예측된다. 그러나 배출량이 가장 높은 시나리오에서는 금세기 말까지 북극에 최대 9개월 동안 얼음이 없을 수도 있다.

얀 교수는 “이는 북극을 완전히 다른 환경으로 변화시킬 것"이라며, "따라서 비록 얼음이 없는 상태가 불가피하다 할지라도, 우리는 얼음이 없는 상태가 장기간 지속되는 것을 막기 위해 배출량을 가능한 한 낮게 유지할 필요가 있다”고 강조했다.

희망적인 소식은 북극 해빙은 회복탄력성이 뛰어나 대기 온도가 낮아지면 빠르게 원래 상태로 돌아올 수 있다는 것이다.

얀 교수는 “수천 년에 걸쳐 형성된 그린란드의 빙상과 달리, 북극의 얼음이 모두 녹는다 하더라도 온난화를 되돌리기 위해 이산화탄소를 대기권에서 제거하는 방법을 알아내 사용한다면 북극은 10년 안에 다시 돌아올 것"이라고 말했다.

이 연구는 미국 국립과학재단(National Science Foundation), 알렉산더 폰 훔볼트 재단(Alexander von Humboldt Foundation) 및 미국 항공우주국(NASA)에서 자금을 지원받아 수행됐다.

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The Arctic could become ‘ice-free’ within a decade

The Arctic could see summer days with practically no sea ice as early as the next couple of years, according to a new study out of CU Boulder. 

The findings, published March 5 in the journal Nature Reviews Earth & Environment, suggest that the first ice-free day in the Arctic could occur over 10 years earlier than previous projections, which focused on when the region would be ice-free for a month or more. The trend remains consistent under all future emission scenarios.

By mid-century, the Arctic is likely to see an entire month without floating ice during September, when the region’s sea ice coverage is at its minimum. At the end of the century, the ice-free season could last several months a year, depending on future emissions scenarios. For example, under a high-emissions, or business-as-usual, scenario, the planet’s northernmost region could become consistently ice-free even in some winter months.

For scientists, an ice-free Arctic doesn’t mean there would be zero ice in the water. 

Instead, researchers say the Arctic is ice-free when the ocean has less than 1 million square kilometers (386,000 square miles) of ice. The threshold represents less than 20% of what the region’s seasonal minimum ice cover was in the 1980s. In recent years, the Arctic Ocean had around 3.3 million square kilometers of sea ice area at its minimum in September. 

Alexandra Jahn, associate professor of atmospheric and oceanic sciences and fellow at CU Boulder’s Institute of Arctic and Alpine Research, set out to analyze existing literature on sea ice projections. She and her collaborators also analyzed sea ice coverage data from computational climate models to assess how the Arctic might change daily in the future. 

They found that the first day when sea ice coverage dips below the 1-square-kilometer threshold would occur on average four years earlier than the monthly averages, but could occur up to 18 years earlier.  

“When it comes to communicating what scientists expect to happen in the Arctic, it is important to predict when we might observe the first ice-free conditions in the Arctic, which will show up in the daily satellite data,” Jahn said. 

The team projected the Arctic Ocean could become ice-free for the first time on a late August or early September day between the 2020s to 2030s under all emissions scenarios. 

Jahn said greenhouse gas emissions are the main contributors to sea ice loss. A decrease in snow and ice cover increases the amount of heat from sunlight absorbed by the ocean, exacerbating ice melt and warming in the Arctic. 

Sea ice declines have significant impacts on Arctic animals that rely on sea ice for survival, including seals and polar bears. In addition, as the ocean warms up, researchers are concerned that non-native fish could move into the Arctic Ocean. The impact of these invasive species on local ecosystems remains unclear. 

Sea ice loss also poses a risk to the communities living near the coastal region. Sea ice plays a significant role in buffering the impacts of ocean waves on the coastal land, Jahn said. As sea ice retreats, ocean waves would get bigger, causing coastal erosion. 

While an ice-free Arctic is inevitable, Jahn said future emissions levels will still determine how often the conditions occur. Under an intermediate emissions scenario, a path the current society is on, the Arctic might become ice-free only during late summer and early fall from August to October. But under the highest emissions scenario, the Arctic could be ice-free for up to nine months by late this century. 

“This would transform the Arctic into a completely different environment, from a white summer Arctic to a blue Arctic. So even if ice-free conditions are unavoidable, we still need to keep our emissions as low as possible to avoid prolonged ice-free conditions,” Jahn said. 

The good news: Arctic sea ice is resilient and can return quickly if the atmosphere cools down. 

“Unlike the ice sheet in Greenland that took thousands of years to build, even if we melt all the Arctic sea ice, if we can then figure out how to take CO2 back out of the atmosphere in the future to reverse warming, sea ice will come back within a decade,” Jahn said.

This work was funded by the U.S. National Science Foundation, the Alexander von Humboldt Foundation and NASA.

 [출처 = 콜로라도대학교 볼더캠퍼스(University of Cololado Boulder)(https://www.colorado.edu/today/2024/03/05/arctic-could-become-ice-free-within-decade) / 2024년 3월 5일]

[번역 = 배민지 차장]