“기후변화는 거짓말”이라는 주장을 반복했던 도널드 트럼프가 미국 대통령이 되면서 기후변화 과학에 큰 위기가 닥쳤다. 트럼프 정부는 화석연료 산업으로 경제를 일으키고, 인간의 활동이 기후변화의 직접적인 원인이 아니라는 회의론으로 과학계를 압박하고 있다. <출처: GettyImageBank>

기후변화가 인간의 활동 때문에 발생했다는 가설에 과학자들은 얼마나 동의할까. 답은 약 97%다. 온난화를 주제로 쓴 논문 11만9494편의 초록을 호주, 미국, 영국 등 6개 연구팀이 분석해 얻은 비교적 정확한 숫자다.¹⁾ 이것은 언뜻 모두가 동의하는 것처럼 보이나, 뒤집어 보면 3%의 과학자는 여전히 반대하고 있다는 뜻도 된다. 그들은 “기후가 변하지 않는다”는 것도 아니고 “온실효과 없다”고 섣불리 말하지도 않는다. 회의론자들의 ‘과학적인’ 근거와 그에 대한 재반론을 살펴보자.

1997년 이후 온난화가 없었다? VS 정체와 급상승을 반복 중

2016년 10월 세계기상기구(WMO)는 2015년 전세계 이산화탄소 평균 농도가 400ppmv(단위 부피의 100만 분의 1의 부피, mL/m3)를 넘었다고 보고했다. 이산화탄소 농도는 지난 수십만 년 동안 180~280ppmv 선을 유지하다가 18세기 중반 산업혁명 이후 약 1.5배로 뛰었다. “하지만 그래서?” 기후변화 회의론자들은 이렇게 되묻는다. 그들은 기온이 한동안 정체돼 있었다는 근거를 제시한다.

FACT A

이들이 제시한 근거는 지표와 해수면의 온도를 종합한 온도 데이터인 ‘HadCRUT3’이다. 실제로 2002년 이후 온도가 비교적 일정하다. 그러나 HadCRUT3은 2012년 중반 HadCRUT4로 교체됐다. 이유 중 하나는 온난화가 급속하게 진행되는 북극 지역의 온도를 적절하게 반영하지 못하기 때문이었다. 실제로 같은 기간 미국항공우주국(NASA) 고다드우주센터의 데이터(GISS), 미국해양대기국(NOAA)의 데이터(NCDC), 위성을 사용해서 측정한 온도 데이터(UAH, RSS)를 보면 꽤 차이가 난다. 게다가 기온은 2016년에 역대 최고 기록을 갈아치웠다.

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정체 or 상승?지표와 해수면의 온도를 종합한 HadCRUT3의 온도 데이터(왼쪽). 평균 대비 기온 편차가 2000년대 들면서 일정해진다. 반면 UAH 위성으로 측정한 하층 대기 온도 데이터(오른쪽)는 평균 대비 기온 편차가 점점 커진다. <출처: UK Met Office Hadley Centre, 영국 이스트앵글리아대, 미국 앨라배마대>

FACT B

동일한 지구의 온도를 재는데 결과가 다르게 나오는 이유는 뭘까. 지상에서는 지표나 해수면의 온도를 직접 재지만, 위성은 지표나 대기에서 방출되는 파장이 긴 복사선을 이용해 간접적으로 대류권의 온도를 재기 때문이다.

또한 기온을 측정한 뒤 그 값에서 인간이 유발하지 않은 자연적인 영향을 제거하는데 그 방법이 연구자마다 다르기 때문이다. 지구의 온도에 영향을 줄 수 있는 자연적인 요인은 태양 활동의 주기, 해수면 온도를 변화시키는 엘니뇨 남방진동, 화산 활동 등 다양하다. 온난화 추세가 다르게 해석될 수 있다는 뜻이다. 허창회 서울대 지구환경과학부 교수는 “온난화라고 해서 기온이 항상 올라가야 한다는 것 자체가 넌센스”라며 “온난화 양상은 급격한 상승과 선형적 상승(일정하고 완만한 상승)이 혼재돼 나타난다”고 설명했다. 실제로 허 교수팀이 한반도 12개 관측소에서 측정한 겨울철(12월~2월) 기온은 일정 기간 정체되다 껑충 뛰는 양상을 보였다. 증가 양상은 지역에 따라, 계절에 따라서도 달랐다.

1904년부터 서울 관측소에서 측정한 겨울철(12월~2월) 기온. 평평한 검은색 선은 해당 기간의 평균을 나타낸다. 평균값이 한동안 정체돼 있다가 갑자기 뛰는 양상을 보인다. <출처: 허창회>

2012~2013년 북극 얼음이 50% 증가했다? VS 줄어들다 잠깐 주춤한 것

회의론자들은 북극의 얼음이 증가하는 것이 기후변화의 역설이라고 주장한다. 그동안 많은 기후변화 학자들이 온난화로 극지의 얼음이 녹고 있다고 경고했기 때문이다. 회의론자들은 북반구의 해빙 면적을 근거로 제시한다.

FACT A

해빙이 2012~2013년 급증한 것은 사실이다. 하지만 허 교수는 “2012년에 해빙 면적이 워낙 크게 감소했기 때문에 2013년에 평균 수준으로 증가한 것”이라며 “1~2년의 변화로 기후변화를 이야기할 수 없다”고 말했다. 또한 회의론자들이 근거로 자주 제시하는 해빙 면적의 변화 그래프는 수백만 km²단위로 나타냈기 때문에 장기적인 추세를 알아차리기 어렵다. 이것을 평균으로부터의 편차로 나타내면 감소세가 명확하게 드러난다. 북극의 해빙 면적은 10년 마다 3%씩 꾸준히 감소해 2016년 2월에는 1422만 km²가 됐다.

위성으로 측정한 해빙 면적. 2012년 9월 16일(위쪽)과 약 일년 뒤인 2013년 9월 12일(아래쪽)을 비교하면 급격히 증가한 것을 알 수 있다. 그러나 2013년 해빙 면적은 30년 평균(노란선)과 유사한 수준이다.

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2016년 5월까지 연도별 북극 해빙 면적의 변화(왼쪽). 같은 기간 해빙 면적을 평균(1979~2008년) 대비 편차로 나타낸 그래프(오른쪽). <출처: 미국 국립설빙자료센터(NSIDC), 미국 일리노이대>

FACT B

한편 남극의 해빙은 북극과 완전히 다른 양상을 보인다. 최근 수십 년 동안 얼음 면적이 꾸준히 증가하고 있다(회의론자들은 이 또한 역설이라고 지적한다). 최근 미국 워싱턴대 연구팀이 <네이처 지오사이언스>에 그 이유를 발표했다. 남반구에서는 수심 수천 m 아래에 가라앉아 있던 차가운 물이 용승해서 해빙을 지속시킨다는 것이다.²⁾

FACT C

남승일 극지연구소 극지고환경연구부 책임연구원은 “기후변화 현상은 온난화뿐만이 아니다”라며 “2015년 연말에 한국에 극심한 한파가 몰아친 것도 기후변화 영향 중 하나”라고 설명했다. 2015년 9월 중순 북극해의 얼음은 1979년 위성관측이 시작된 이후 역대 네 번째로 많이 녹았다. 그 결과 제트기류(대류권 상부~성층권 하부에 수평으로 부는 강한 바람대)가 느슨해지면서 북극의 차가운 공기가 중위도 지역까지 요동치며 남하했다.

온난화는 주기적인 자연 현상이다 VS 그러기엔 너무나 급격한 변화

지난 46억 년간 지구에는 급격한 기후변화가 수차례 일어났다. 회의론자들은 최근의 기후변화도 장기적인 관점에서 이런 자연 주기의 일부일 뿐이라고 주장한다.

대표적인 기후변화 회의론자인 리처드 린첸 전 미국 매사추세츠공대(MIT) 기상학과 교수는 과학동아와의 e메일 인터뷰를 통해 “지구의 평균 기온은 100년에 걸쳐 겨우 1℃ 상승했다”며 “이런 작은 영향에 두려워하는 것은 중세 시대에 미신 같은 전조 증상을 두려워하는 것이나 마찬가지”라고 말했다.

많은 기후변화 회의론자들이 이산화탄소 농도가 중요해지기 훨씬 오래 전부터 지구에는 온난화가 있었다고 주장한다. 이런 주장은 지구의 기후가 (대기 중 화학물질이 아닌) 지구 궤도 변수에 의해 크게 좌우된다는 가정에서 출발한다. 실제로 지난 수십만 년 동안 지구 궤도 변수에 의해 빙하기-간빙기 기후가 있었고 대기 중 이산화탄소 농도가 이런 변화에 뒤따르는 양상을 보였다. 이 때문에 기온이 오르고 이산화탄소가 증가하더라도 또 다시 빙하기가 찾아와 상쇄시킬 것이라고 주장하는 사람도 있다.

FACT A

대부분의 지구환경 과학자들은 수천 년 간격으로 발생했던 기후의 요동을 최근 100년 사이 기후변화에 적용하기엔 무리가 있다고 말한다. 특히 최근 이산화탄소 수준은 지난 35만 년 동안의 그 어느 때보다 이례적으로 높았다. 허 교수는 “최근 100년처럼 기온이 급상승하는 현상은 절대로 자연적으로 발생할 수 없다”고 강조했다.

남극대륙 보스토크 지역에서 측정한 이산화탄소 농도(파란선)와, 온도(주황선). 서로 밀접한 관계가 있다. 하지만 현재는 이산화탄소 수준이 지난 35만 년 동안의 그 어느 때보다도 높다. <출처: Marian Koshland Science Museum>

미국이 파리협정을 안 지켜도 상관없다? VS 연쇄 파급효과는 무시 못해

2017년 초 도널드 트럼프 미국 대통령이 캐나다에서 채굴한 원유를 미국으로 운송하는 ‘키스톤 XL 파이프라인’ 건설 계획을 추진하는 행동명령에 서명하면서 전세계가 시끄러웠다. 트럼프 대통령은 2016년 5월 유세에서 ‘파리기후변화협정’에서 탈퇴할 것을 공언하기도 했다. 그런데 최근, 미국이 빠질 경우에도 지구에 치명적인 위기가 닥치지 않는다는 연구결과가 나왔다.³⁾

FACT A

미국국립기상연구소와 스위스취리히공대 연구진은 ‘파리기후변화협정’을 이행하는 몇 가지 시나리오에 따라, 지구의 온도를 산업혁명 이전과 비교해 2℃ 이내로 상승 억제하는 ‘2℃ 목표’ 달성할 수 있는지를 분석했다. 그 결과 위와 같은 결론이 나왔다. 미국의 탄소 배출량이 전세계 배출량의 18%로 전세계에서 두 번째로 많은 데도 말이다.

FACT B

하지만 미국의 이 같은 태도가 파리협정을 이행하지 않아도 된다는 신호를 세계에 전파해 당사국들이 8년 동안 우물쭈물 시간을 끈다면 얘기는 달라진다. 탄소 3500억t이 추가로 배출되고 기온이 0.25℃ 상승하면서 2℃ 목표는 물 건너 가는 것으로 분석됐다. 연구팀은 탄소 포집, 저장과 같은 청정에너지 기술을 개발하는 데 뜸을 들여도 목표 달성은 어렵다고 봤다.

이산화탄소의 영향은 미미하다? VS 이산화탄소는 기후변화의 방아쇠

온실효과의 70~80%가 이산화탄소가 아닌 대기 중 수증기에 의해 발생한다는 것은 모든 과학자들이 동의하는 상식이다. 린첸 교수는 e메일을 통해 “이산화탄소의 온실효과는 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)조차도 중요하지 않은 것으로 인정하고 있다”며 “삶에 필수적이고 농업 생산량을 증가시키는 이산화탄소를 비합리적으로 매도하는 것을 이제는 멈춰야 한다”고 말했다.

온실효과의 70~80%는 대기 중 수증기가 원인이다. 기후변화 회의론자들이 이산화탄소의 영향이 미미하다고 주장하는 대표적인 이유다. <출처: GettyImageBank>

FACT A

이런 주장이 나온 배경에는 수증기가 이산화탄소보다 훨씬 강력한 온실효과를 일으킨다는 과학적 사실이 깔려 있다. 단순 부피로 계산하면 대기 중에는 수증기가 이산화탄소보다 약 25배 더 많다. 지구 복사 에너지의 상당량을 수증기가 흡수한다. 즉, 지구의 온도가 상승하면 대기 중 수증기가 증가하고(증발), 수증기의 온실효과로 지구에 에너지가 쌓이고, 그로 인해 지구의 온도가 더욱 상승하는 이른바 ‘양의 되먹임’ 현상이 나타난다. 이런 되먹임 현상은 구름이나 얼음이 증가하거나 감소하는 경향을 증폭시킬 수 있다. 요컨대, 이론상으로는 수증기 되먹임이 강하게 지속되면 수증기의 농도가 고정돼 있을 때보다 온도가 2~3.5배 높아진다.

FACT B

허 교수는 이런 수증기 되먹임을 촉발하는 ‘트리거(방아쇠)’가 바로 이산화탄소라고 설명했다. 수증기보다는 양도 적고 효과도 미미하지만, 어쨌든 최초에 지표면의 온도를 상승시키기 때문이다. 그는 “이산화탄소를 지금처럼 계속 배출한다면 100년 뒤엔 어마어마한 영향을 미칠 것”이라며 “인간의 힘으로는 대기 중 수증기의 농도를 바꿀 수 없기 때문에 이산화탄소를 감축하는 수밖에 없다”고 설명했다. 이산화탄소는 생애주기가 80~100년이기 때문에 오늘 당장 배출량을 절반으로 줄여도 효과는 수십 년 뒤에 나타날 것이다.

기후 예측 모델은 믿을 수 없다 VS 수많은 모델을 써서 오차 줄여야

회의론자들은 기후 예측 모델이 온난화를 과대평가하고 있다고 지적한다. 린첸 교수는 32개의 연구 그룹이 102개 대기 모델로 예측한 기온의 평균(주황선)이 실제 지구 방출 복사량보다 훨씬 높게 나왔다고 비판했다(아래 그림 참조).

대기 모델로 예측한 값과 위성 및 기상풍선으로 실제 관측한 값

FACT A

기후 예측 모델을 만들 때, 미래에 온도가 얼마나 올라갈 것인가를 결정하는 가장 중요한 요인은 ‘기후민감도’다. 기후민감도는 이산화탄소가 2배가 될 때의 기온 상승폭을 의미한다. 이는 대기, 지면, 식생, 해양, 빙권들의 상호작용에 의해 결정된다. 현재 사용하고 있는 대기 모델은 보통 기후민감도를 2℃~4.5℃로 두고 있다. IPCC 5차보고서는 이보다 조금 낮은 1.5~4.5°C이다.

이에 대해 일부 과학자들은 과거 기후 모델들의 기후민감도가 지나치게 높게 책정됐다고 비판한다. 우리가 사는 세상은 예상하는 것보다 기후변화에 훨씬 안정적이라는 주장이다. 이같은 주장을 펼치는 최용상 이화여대 환경공학과 교수는 “지구시스템모델을 개발할 때는 대기, 지면, 식생 등 각 분야의 모델을 부분적으로 개발한 뒤 합치는데, 이때 요소 간 상호작용이 의도치 않게 바뀌어 기후민감도가 바뀌는 일이 종종 생긴다”고 설명했다. 최 교수는 린첸 교수와 함께 기후민감도를 새롭게 도출했다. 결과는 0.5~1.3℃였다. 연구결과는 <지오피지컬 리뷰 레터스>에 실렸다.⁴⁾

FACT B

기후민감도를 정확하게 구하는 것은 매우 어려운 일이다. 태양의 복사량을 조절하는 구름이나 해빙과 관련된 물리 과정이 불확실하기 때문이다. 기후민감도는 지역별로도 다르다. 일반적으로 저위도보다 고위도가 훨씬 더 민감하다. 수증기나 이산화탄소가 아닌 에어로졸 같은 기타 온실가스도 고려해야 한다. 허 교수는 “기후 모델 안에 들어있는 요소들이 워낙 많다 보니 어떤 모델을 사용하느냐에 따라 반대의 결과가 나오기도 한다”며 “여러 개의 모델을 함께 사용해서 오차를 줄여나가고 있다”고 설명했다. 실제로 IPCC보고서에는 총 40여 개의 모델 결과값이 적용됐다.

1℃ 상승은 식물 생장에 이롭다 VS 기온 상승의 무서움 간과한 것

회의론자 중 일부는 기후변화로 인해 지상에 파라다이스가 올 것이라고 기대한다. 기온이 ‘약간만’ 상승한다면 중위도 지역의 식물 생장에 오히려 좋은 조건이 될 수 있다는 것이다.

FACT A

평균 1℃ 상승의 의미를 지나치게 과소평가한 것이다. 예를 들어 4월의 평균 기온이 1℃ 상승했다고 할 때 30일 중 25일 정도는 온도가 전년과 같을 가능성이 높다.

결국 평균 온도 1℃ 상승은 나머지 5일 동안 기온이 급격히 높아져서 나타난 결과다. 허 교수는 “기후변화가 무서운 진짜 이유는 한파, 열파, 태풍, 호우와 같은 극한의 기후가 나타나기 때문”이라고 설명했다.

FACT B

기온이 상승하면서 나타나는 연쇄 효과도 간과해서는 안 된다. 기온이 상승하면서 지중해 지역과 같은 무더운 나라에서는 가뭄이 증가하고, 북극에서는 해빙이 녹아 해수면이 상승한다. 허리케인과 같은 열대 사이클론도 최근 20년 사이 더 강해졌다. 이것은 열대 바다의 수온이 겨우 0.5℃ 증가해서 나타난 결과일 수 있다.

회의론 목소리 내기 어렵다 VS 건설적인 논쟁 기회 열려있어

대부분의 과학자들은 인간에 의한 기후변화를 뒷받침하는 연구 결과를 내고 있다. 이들이 공고한 ‘카르텔’을 형성하고 있어서 기후변화에 회의적인 연구는 상대적으로 주목받기 어렵다는 비판이 나온다. 국내에서는 특히 찾기가 어렵다.

FACT A

허 교수는 주제에 대한 접근 방식이 충분히 새롭다면 논문을 게재하는 데 어려움은 없다고 일축했다. 기후변화에 대해 회의적인 논문이 이미 다수 출판돼 있다는 것이 이유였다. 실제로 허 교수팀은 대서양에서 강한 허리케인이 발생하는 위치가 점점 북상하는 것이 기후변화 때문이 아니라는 논문을 <사이언티픽 리포트>에 실었다.

FACT B

하지만 그런 그도 소위 ‘SCI’급 저널에 논문을 투고할 때는 상당한 벽이 있다고 인정했다. 논문을 심사하는 과학자들이 대부분 기후변화에 동의하는 과학자들이기 때문이다. 최용상 교수는 “사이언스, 네이처와 같은 저널에서는 낮은 기후민감도, 지구의 안정성에 대한 논문은 거의 찾아볼 수 없다”며 “논문의 질을 피인용 지수(IF)로만 따지는 오늘날의 학계 분위기에서 낮은 기후민감도를 연구하는 것은 연구비를 수주하는 데 불리할 수 있다”고 말했다.

FACT C

한편 기후변화에 따른 극지와 연안의 지형변화를 연구하는 최경식 서울대 지구환경과학부 교수는 “트럼프 대통령 취임 이후 다시 등장한 회의론은 과학이 한 단계 발전할 수 있는 기회가 될 것”이라고 말했다. 그는 “가령 빙하 후퇴, 엘니뇨, 라니냐와 같은 현상에서 기존과는 다른 경향이 보인다면, 우리가 놓치고 있는 것이 무엇인지 되짚어봐야 한다”고 덧붙였다.