기후변화와 지구온난화의 과학적 근거 요약

지구 에너지 밸런스 시스템

- 지구에너지는 에너지 밸런스 시스템이 있음

- 태양으로부터 빛이 오는데 이 빛을 지구가 다 흡수한다면 지구는 이미 불덩어리 일것

- 작용 반작용의 원리처럼 지구는 받은 빛 에너지를 적외선이라는 형태로 다시 우주로 반사함

- 아스팔트나 돌을 만지면 뜨거운 이유가 이것

- 이렇게 지구 표면에서 반사한 적외선 열에너지가 우주로 가는 도중에 중간에 어떠한 물질에 흡수가 되고 그 물질이 또 적외선이라는 형태로 열을 재방출함.

- 이 적외선 열에너지 중 일부가 지구표면으로 오게 되는데 이때 이 지구에서 우주로 내보내는 열을 중간에 가로채서 다시 흡/방출을 한 물질을 우리는 온실가스라고 부르고 이렇게 열이 다 빠져나가지 못하고 일부 재반사되어 지구의 에너지 밸런스 시스템의 균형이 깨지는것을 온실효과라고 부름

- 온실가스는 주로 물분자, 이산화탄소, 메탄이 있음

- 산소등의 다른 여러 기체들이 온실가스가 아닌 이유는 물체마다 고유 진동수가 있는것처럼 각 분자가 흡수를 하는 전자기선의 파장폭이 정해져있음

- 산소는 200 나노미터 이하의 전자기선을 흡수함. 즉, 적외선 흡수 안 함

- 온도를 높이는 주 원인인 적외선 열에너지의 파장폭은 700에서 1백만 나노미터 사이임.

- 근데 이산화탄소나 메탄은 분자 특성상 적외선 열에너지와 상응하는 파장폭을 아주 많이 흡수 하고 재방출을 함. 이 중 일부가 우주로 나가지 않고 지구로 다시 돌아오기 때문에 온실효과가 있는것임.

- 물분자(수증기가) 일으키는 온실효과도 큼. 그런데 온실효과의 주 원인이 아닌 이유는 기후변화 아웃컴(결과)이기 때문에 근인이 아니며 액체나 고체상태로 표면으로 되돌아가면서 국지적/전방위적으로 주기적으로 많아졌다 적어졌다 하기 때문

- 이산화탄소는 다른 기체에 비하여 매우 적은건 사실이나 적외선 열에너지를 많이 흡수/방출하는 분자적 특성 때문에 주범으로 여겨짐

- 메탄이 자주 언급되는 이유는 적은 이산화탄소에 비해서도 현저히 적지만 100년 단위로 보면 메탄이 열에너지를 흡방출 하는 양이 이산화탄소에 비해 28배 많기 때문

- 이산화탄소나 메탄등의 온실가스가 증가하면 평균 기온이 높아져서 수증기도 결국 더 많이 만들어서 엎친데 덮친격으로 온난화가 가속되기 때문에 빠른 대응이 필요하다는 의견이 존재함

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관측된 사실

- 150년간의 표면온도 측정과 50년간의 인공위성 지구온도 측정으로 보면 2019년 기준으로 지구 평균 온도 1.1°C 상승

- 2021년기준 지난 세기동안의 가장 더운 해는 차례대로 2016, 2020, 2019, 2017, 2015년

- 지구 표면에 물이 더 많은 만큼 바다가 온실효과로 받는 에너지가 더 많을텐데 표면 2km의 운동에너지를 조사해보면 측정을 시작한 1950년대 이래 꾸준히 상승해서 대략 30 x 10의 22승 줄(J) 만큼의 열 에너지가 상승함

- 이것 외에도 다양한 관측이 있고 모든 관측 데이터와 모델 그리고 코드는 오픈소스로 열려있으나 아직까지 이 메가트렌드를 깰 수 있는 반박이 나온 바 없음

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화석 연료가 기후변화의 이유인 이유

- 탄소는 동위원소라는게 있음. 같은 탄소인데 무게가 다르다고 보면 됨

- 가장 유명한 동위체들로는 탄소-12, 탄소-13, 탄소-14가 있는데

- 가장 가벼운 탄소-12는 유기체들이 이산화탄소 형태로서 호흡할때 사용되고

- 탄소-13은 자연상태에서 안정적으로 존재하지만 무거워서 유기체의 호흡에 사용되지는 않고

- 탄소-14는 우주전자기선에 의해 생성되는데 불안전한 형태로 대기권 위 성층권에서만 존재함

- 가벼운 탄소-12를 호흡하며 살았던 유기체들이 죽어서 만들어진것이 화석연료인데 이것을 불로 태우면 호흡했던 탄소가 산소와 반응하여

이산화탄소 형태로 공기중으로 방출됨

- 따라서 공기중에 탄소12가 탄소13보다 점점 많아지고 있으면 화석연료가 이유인것.

- 일부 의견으로 소빙하기에서 소간빙기로 넘어가는 사이클안에 우리가 있어서 원래 따뜻해지는것이다 라는 의견인데 이것이 기각된 이유는 약 200년전 소빙하기의 바닥 즈음에 도달해서 다시 올라갈 시기가 맞을 확률이 존재함. 그러나 소간빙기에서 소빙하기까지 넘어가는데 대략 1만년이 걸렸고 이때 100년마다 약 0.06°C 정도가 내려갔는데 2019년 기준 불과 100여년만에 1.1°C 오른것은 자연적 사이클로 설명할 수 없음. 대략 18배 빠른 속도임.

- Intergovernmental Panel on Climate Change라는 UN산하의 연구협의체는 1988년부터 연구를 시작했고 1990년부터 보고서를 내기 시작했음

- 1차 보고서의 결론: 지난 세기간 기후변화가 관측되었다. 자연현상일 수 있으나 이 중 일부 이유를 인간이 제공했을 수 있다. 앞으로도 기후변화가 있을지는 미지수이다.

- 2차 보고서의 결론: 지난 세기간 기후변화가 관측되었다. 눈에 띄는 인간의 기여가 있으며 자연현상의 가능성을 배제할 수 없다. 앞으로도 기후변화가 지속될것으로 보인다.

- 3차 보고서의 결론: 지난 세기간 기후변화는 사실이다. 90년대는 관측이래 가장 더운 시기였고 50년대 이후의 대부분의 온난화는 인간이 이유일 확률이 크다. (66%)

- 4차 보고서의 결론: 지난 세기간 기후변화는 명백한 사실이다. 지난 50년 동안의 대부분의 온난화는 인간이 이유일 확률이 높다. (90%)

- 5차 보고서의 결론: 1차 산업혁명 이후 기후변화는 명백한 사실이다. 지난 50년동안의 대부분의 온난화의 원인이 인간일 확률이 매우 높다. (95%)

- 6차 보고서의 결론: 1차 산업혁명 이후 기후변화는 명백한 사실이다. 산업혁명 이후 대부분의 온난화의 원인은 인간이다. (100%) 지금 당장 조치를 취하지 않으면 돌이킬 수 없는 지점을 지나게 된다.

- 6차 보고서의 경우 270명의 과학자가 34,000편 이상의 논문을 활용했고 62,418번의 리뷰 코멘트를 거쳐서 6년만에 내놓은 보고서로서 신빙성이 굉장히 높음

 

기후변화가 일반적인 위기와 다른 이유

<회복 불가능성>

- 얼음이 녹아서 에너지 반사량이 적어지면 지구가 뜨거워 지는 속도가 다시 얼음이 만들어지는 시간보다 더 빠름

- 지구 온난화로 수증기가 많아지면 비선형적으로 온실효과가 더 빨리 가속화 됨

- 지구 온난화로 만년설이나 빙하가 녹는데 이때 녹는 얼음과 눈은 수백 수천 수만년 이상 밀도가 올라간것이라서 예전과 같은 강도를 유지할 수 없음

등등의 이유가 있음