아이스-알베도 피드백

Ice–albedo feedback
아이스-알베도 피드백 다이어그램. 얼음은 더 많은 빛을 우주로 반사시키는 반면, 땅과 물은 더 많은 햇빛을 흡수합니다.

얼음-알베도 피드백은 만년설, 빙하, 해빙의 영역의 변화가 행성의 알베도와 표면 온도를 변화시키는 양의 피드백 기후 과정입니다. 얼음은 매우 반사적이기 때문에 다른 유형의 육지 지역이나 개방된 물보다 훨씬 더 많은 태양 에너지를 우주로 반사합니다. 얼음-알베도 피드백은 지구 기후 변화에 중요한 역할을 합니다.[1] 예를 들어, 높은 위도에서, 따뜻한 온도는 빙상을 녹입니다.[2] 그러나 따뜻한 기온이 얼음 덮개를 감소시키고 그 지역이 물이나 땅으로 대체된다면 알베도는 감소할 것입니다. 이는 태양 에너지 흡수량을 증가시켜 더 많은 온난화로 이어집니다.[3] 알베도의 변화는 더 많은 온난화로 이어지는 얼음 지역의 초기 변화를 강화하는 역할을 합니다. 온난화는 얼음 덮개를 감소시키고 따라서 알베도를 감소시켜 태양 에너지 흡수량을 증가시키고 더 많은 온난화를 초래하는 경향이 있습니다. 지질학적으로 최근에는 얼음-알베도 양의 피드백이 플라이스토세(~2.6Ma~~~10ka 전) 빙상의 전진과 후퇴에 큰 역할을 했습니다.[4] 반대로, 더 시원한 온도는 얼음을 증가시키고, 이것은 알베도를 증가시켜 더 많은 냉각으로 이어집니다.

유의성

현재의

그린란드의 알베도 변화.

눈과 얼음 알베도 피드백은 지역 기온에 상당한 영향을 미칩니다. 특히, 얼음 덮개의 존재는 북극과 남극을 그것이 없었을 때보다 더 춥게 만듭니다. 결과적으로 최근의 북극 해빙 감소는 1979년(북극 해빙의 위성 판독이 지속적으로 시작된 해) 이후 지구 평균보다 거의 4배 빠른 북극 온난화의 주요 요인 중 하나입니다.[5] 모델링 연구에 따르면 강력한 북극 증폭은 상당한 해빙 손실이 발생하는 몇 달 동안만 발생하며 시뮬레이션된 얼음 덮개를 고정한 상태에서 대체로 사라집니다.[6] 반대로 남극 동쪽 빙상의 두께가 해수면 위로 4km 가까이 올라갈 수 있는 남극 대륙의 얼음 덮개의 높은 안정성은 이 대륙은 지난 70년 동안 어떤 순 온난화도 경험하지 못했다는 것을 의미합니다:[7] 남극의 얼음 손실과 해수면 상승에 대한 기여는 1970년과 2017년 사이에 모든 해양이 차지한 총 열의 35-43%를 흡수한 남빙양의 온난화에 의해 전적으로 주도됩니다.[8]

얼음-알베도 피드백은 지구 온도에 더 작지만 여전히 주목할 만한 영향을 미칩니다. 1979년에서 2011년 사이에 북극의 얼음 감소는 같은 기간 동안 CO2[9] 증가로 인한 방사능 증가의 4분의 1에 해당하는 제곱미터당 0.21와트의2 방사능 강제력에 책임이 있는 것으로 추정됩니다. 산업혁명이 시작된 이후 온실가스 복사력의 누적 증가량과 비교할 때, 이는 아산화질소로 인한 추정 2019년 복사력(0.21 W/m2), 메탄으로 인한 2019년 복사력(0.54 W/m2)의 거의 절반, CO2 누적 증가량(2.16 W/m2)의 10%에 해당합니다.[10]

미래.

만약 1.5 °C (2.7 °F)에 도달하면 산악 빙하, 그린란드 빙하, 서남극이 결국 사라지고, 6월부터 매년 여름 북극 해빙이 녹는다면, 이것은 알베도와 2차 피드백의 손실로 인해 특정 지역이 경험할 추가적인 온난화입니다.[11] 이 결과는 그럴듯하지만, 그러한 얼음 손실이 완전히 끝나려면 수천 년이 걸릴 것입니다.[12][13]

모든 기후 변화 시나리오에서 2050년 이전에 적어도 한 번 이상 북극 여름이 끝날 때 해빙 덮개가 거의 완전히 사라질 가능성이 있는(100만km2 이하로 떨어지는) 북극 해빙 감소가 더욱 두드러질 것으로 예상됨에 따라, 얼음 알베도 피드백이 기온에 미치는 영향은 앞으로 더욱 심화될 것입니다.[10] 그리고 온실가스 배출을 지속적으로 가속화하는 시나리오 하에서 2025년경.[14] 그러나 미래의 영향에 대한 더 나은 관점은 아래에서 논의되는 바와 같이 시간적인 관점, 즉 9월의 달, 또는 6월과 9월 사이의 기간 또는 겨울 시간에서만 인식될 수 있습니다.

9월은 북극 여름의 끝을 의미하기 때문에, 그것은 또한 북극 겨울에 시작되는 매년 회복 과정과 함께 현재 기후에서 해빙의 최하층을 나타냅니다. 연속적으로 얼음이 없는 9월은 가까운 미래에 매우 가능성이 낮은 것으로 여겨지지만 지구 온난화 수준이 높아짐에 따라 그 빈도는 증가할 것입니다: 2018년 논문은 얼음이 없는 9월이 1.5°C(2.7°F)의 온난화 하에서 40년에 한 번 발생하지만 2°C(3.6°F)의 온난화 하에서 8년에 한 번, 그리고 1명당 한 번 발생할 것이라고 추정했습니다.3°C(5.4°F) 이하에서 5년.[15] 이는 여름철인 9월이나 그 이전에 북극 해빙이 손실되는 것은 되돌릴 수 없을 것이며, 지구 온난화가 역전되기 시작하는 시나리오에서는 연간 빈도도 감소하기 시작할 것이라는 것을 의미합니다. 따라서 기후 시스템의 티핑포인트 중 하나로 간주되지 않습니다.

특히, 9월의 해빙 덮개의 손실은 북극곰과 같은 북극 야생동물에 중대한 영향을 미치는 역사적인 사건이 될 수 있지만, 9월에 북극이 받은 태양 에너지의 총량이 이미 매우 낮기 때문에 얼음 알베도 피드백에 대한 영향은 상대적으로 제한적입니다. 반면, 6월은 북극 여름의 절정이자 태양 에너지의 가장 강렬한 이동을 나타내기 때문에 6월 해빙 범위가 상대적으로 조금만 줄어들어도 훨씬 더 큰 효과가 있을 것입니다.[9] CMIP5 모델은 6월부터 9월까지 북극 해빙이 완전히 사라지면 지구 기온이 0.19°C(0.34°F) 상승하고 지역 기온은 1.5°C(2.7°F) 이상 상승할 것으로 추정합니다. 이 추정치에는 얼음 알베도 피드백 자체뿐만 아니라 이러한 해빙 손실이 소멸률 피드백, 수증기 농도 변화 및 지역 구름 피드백에 미치는 영향과 같은 2차 효과도 포함됩니다.[11] 이러한 계산은 이미 모든 CMIP5 및 CMIP6 모델의 일부이기 [16]때문에 모든 기후 변화 경로에서 온난화 예측에 포함되며 기존 예측 위에 "추가적인" 온난화의 원인을 나타내는 것은 아닙니다.

매우 높은 수준의 지구 온난화는 북극 겨울 동안 북극 해빙이 개혁되는 것을 막을 수 있습니다. 얼음이 없는 여름과 달리, 이 얼음이 없는 북극 겨울은 돌이킬 수 없는 티핑포인트를 나타낼 수 있습니다. 빠르면 4.5°C(8.1°F), 늦으면 8.7°C(15.7°F)에서 발생할 가능성이 가장 높습니다.[12][13] 북극의 해빙은 1년 내내 사라지지만, 그것은 북극이 햇빛을 받는 몇 달 동안, 즉 3월부터 9월까지에만 얼음 알베도 피드백에 영향을 미칠 것입니다. 이 해빙의 전체 손실과 1979년 상태의 차이는 1조 톤의 CO2 배출량에[9] 해당합니다 - 1850년과 2019년 사이의 누적 배출량 2.39조 톤의 약 40%이지만, 이 [10]영향의 약 4분의 1은 이미 현재 해빙 손실에서 발생했습니다. 지금과 비교하면, 얼음이 없는 겨울은 0.6°C (1.1°F)의 지구 온난화 영향을 미치고, 지역적인 온난화는 0.6°C (1.1°F)와 1.2°C (2.2°F) 사이일 것입니다.[13]

주목할 만한 4개의 얼음 덩어리와 그 알베도의 잠재적인 소멸로 인한 지구 온난화의 양. 이 그림은 1.5°C(2.7°F)의 지구 온난화를 가정한 것입니다. 온실 효과의 로그 증가로 인해, 그 영향은 지금은 더 크지만, 더 높은 수준의 온난화에서 더 낮을 것입니다.[11]

빙하-알베도 피드백은 산악 빙하, 그린란드 빙상, 서남극 및 동남극 빙상과 같은 지구 표면의 다른 큰 얼음 덩어리에도 존재합니다. 그러나, 그들의 대규모 용융은 수 세기 또는 심지어 수천 년이 걸릴 것으로 예상되며, 현재에서 2100년 사이에 면적의 손실은 무시할 수 있을 것입니다. 따라서 기후 변화 모델은 21세기 기후 변화 예측에 포함하지 않습니다. 그들의 소멸을 모델링하는 실험은 그린란드 빙상의 전체 손실이 지구 온난화에 0.13 °C (0.04–0.06 °C 범위)를 가중시키는 반면, 서남극 빙상의 손실은 0.05 °C를 가중시키는 것으로 나타났습니다.090 °F) (0.04–0.06 °C), 산악 빙하의 손실은 0.08 °C (0.14 °F) (0.07–0.09 °C)를 더합니다.[11] 남극 동쪽 빙상은 5~10°C(9.0~18.0°F)의 매우 높은 지구 온난화에 도달할 때까지 완전히 사라질 위험이 없으며, 그 때에도 전체 융해가 완전히 사라지는 데 최소 10,000년이 걸릴 것으로 예상되기 때문에 이러한 평가에서 거의 고려되지 않습니다. 만약 그렇게 된다면 지구 기온에 대한 최대 영향은 0.06 °C (0.11 °F) 정도가 될 것으로 예상됩니다. 그린란드 빙상이 완전히 사라지면 북극의 지역별 기온은 0.5°C(0.90°F)에서 3°C(5.4°F)까지 상승하고, 남극의 지역별 기온은 서남극 빙상이 사라진 후 1°C(1.8°F), 동남극 빙상이 사라진 후 2°C(3.6°F)까지 상승할 가능성이 있습니다.[13]

눈덩이 지구

폭주하는 얼음-알베도 피드백은 스노우볼 어스에도 중요했습니다. 지질학적 증거는 적도 근처의 빙하를 보여주며,[17] 모델들은 얼음-알베도 피드백이 역할을 했다고 제안했습니다. 더 많은 얼음이 형성되면서, 들어오는 태양 복사의 더 많은 양이 우주로 반사되어 지구의 온도가 떨어졌습니다. 지구가 (완전히 얼어붙은) 완전히 단단한 눈덩이인지, 아니면 얇은 적도 물띠를 가진 슬러시 공인지는 여전히 논쟁 중이지만,[18] 얼음-알베도 피드백 메커니즘은 두 경우 모두 중요합니다.

외계행성에 대한 얼음-알베도 피드백

지구상에서 기후는 태양 복사와의 상호작용과 피드백 과정에 의해 크게 영향을 받습니다. 다른 항성 주위의 외계 행성들도 지구의 기후에 영향을 미치는 항성 복사에 의한 피드백 과정을 경험할 것으로 예상할 수 있습니다. 다른 행성들의 기후를 모델링할 때, 연구들은 얼음-알베도 피드백이 자외선에 가까운 높은 별들(별 분류 참조)을 도는 지구 행성들에서 훨씬 더 강하다는 것을 보여주었습니다.[19]

참고 항목

참고문헌

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