서남극

서남극(영어: southwestern drama)은 남극을 동서로 나눌 때의 서쪽 지역을 말하며 남극 대륙의 일부로 남극 횡단 산지의 태평양 쪽을 말한다. 마리버드랜드, 엘즈워스랜드, 남극반도 등으로 이루어져 있다. 서남극 전체는 서반구에 속한다. 로스해와 웨들해를 끼고 있으며, 대륙 본체에서 남아메리카 쪽으로 뻗은 반도 모양이다.^[1]^[2]

개요

한국은 1978년 남극해의 크릴 조사를 시작해서 1988년2월17일 서남극의 킹조지섬에 상주과학기지인 세종기지를 건설하였다. 1988년 2월에는 서남극의 킹조지섬에 상주 과학기지인 세종과학기지 (남위 62˚13', 서경 58˚47')를 건설하여 본격적인 남극연구를 시작하였다. 최근 전 세계 해수면의 상승을 초래한 원인의 약 10%를 차지하는 것은 바로 서남극 빙하의 급격한 감소이다. 파인 섬 빙하는 남극으로 가장 빠르게 움직이는 빙하 그 중가장 취약한 지역으로 여겨졌다. 서남극 빙상 붕괴되면 해수면 5m 상승 북극해 빙산이 10년 주기로 3~4%씩 줄다가 21세기에 들어서는 8% 비율로 빠르게 녹는 것으로 나타난다.

지질

서남극은 여러 조각의 작은 땅덩이의 조합이라고 알려져 있다. 곤드와나 대륙이 성숙해져 있었던 고생대 시절에 남쪽의 섭입대를 통해 만들어지고 접합되어온 작은 땅덩어리들이 동남극에 들러붙으면서 서서히 오늘날 서남극을 이룰 땅조각들을 만들어왔다. 고생대가 끝나면서 서남극 땅이 오늘날과 유사한 크기로 성숙함에 따라 중생대에는 동남극이 직접 화산호와 인접하지 않고 남극 반도와 마리버드 랜드(Marie Byrd Land)가 화산호 환경에 위치하게 된다. 이 때문에 서남극 일대에는 화산호 환경에서 만들어진 다양한 화강암이 분포하게 된다. 또한 동남극 서부 끝단을 구성하는 빅토리아랜드 북부[8]에는 섭입대를 따라 지괴가 부딪히면서 만들어진 고압 변성암과 지괴의 접합부들이 늘어서 있다. 이와 같이 섭입대를 끼고 일어나는 고생대의 조산 활동을 "로스 조산 운동(Ross orogeny)"이라고 한다.

한편 무거운 해양판이 서남극 아래로 들어가면서 장력 또한 작용했고, 이 영향으로 비어드 빙하 하부 분지(Byrd Subglacial Basin)가 발달하는데, 이는 오늘날까지 이어지는 서남극열곡대(West Antarctic Rift System)의 시작이자 주요 구조가 된다. 이 넓은 분지는 오늘날 로스 해(Ross Sea)를 이루는 저지대가 되었고, 마리비어드랜드를 본대륙에서 사실상 분리시켰다. 한편, 판게아가 분리되기 시작하면서, 여러 맨틀 플룸이 남극 가장자리에 놓이게 된다. 결국 남극에서 남아메리카, 아프리카, 인도 및 호주, 질란디아[9]가 분리되며 이 영향으로 서남극과 동남극 서부에는 대규모 현무암 지대와 화강암 및 화산암류가 들어서게 된다. 서남극 열곡대의 발달과 맞물려 동남극의 가장 서쪽과 서남극 일부가 들어 올려지게 되는데, 이 거대한 '조륙'으로 말미암마 남극 횡단산맥이 형성되기 시작한다. 남극 횡단산맥의 정확한 형성 원인은 아직도 정확히 파악되지 않고 있지만, 전형적인 조산 운동과 그로 인한 지질학적 현상이 수반되지 않았음에도 불구하고 4천 미터급 산들이 열주할 수 있다는 사실은 놀라운 발견이었다.

서남극의 열곡(rift) 활동은 멈추지 않은 상태로 이어지고 있다. 이 결과로 서남극 일대에는 활발한 화산 활동이 있다. 매우 젊은 화산들이 수십개가 있으며, 빅토리아랜드, 마리비어드랜드, 퀸마우드랜드 그리고 각종 해산들에 분포하고 있는데, 대부분은 로스 해 주변을 따라 놓여 있다. 이 중 로스 해 서쪽 로스 섬(Ross Island) 중심에 있는 에레보스(Erebus) 화산은 4천 미터급 활화산으로 정상에 향암 성분의 용암 호수가 놓여 있다. 한국 장보고 기지가 있는 곳에도 멜버른 화산, 리트만 화산 등이 활동을 보이고 있으며, 모두 열수 활동과 이에 따른 미생물들이 보고되고 있다.

남극의 열곡 활동과, 이에 따른 화산활동은 그 원동력과 메커니즘이 확실하게 밝혀지지 않고 있다. 또한 곤드와나 대륙의 형성, 성장 및 분리에 중요한 단서를 제공하는 지역이며, 특히 오세아니아-태평양-남극이 맞닿아 있는 지역의 지판 복원의 핵심을 이루고 있다. 더군다나 남극 열곡대와 깊은 연관성이 있으리라 생각되는 남극횡단산맥은 상술했듯 그 어마어마한 규모와 미스터리한 생성 원리가 밝혀지지 않고 있다. 남극에 덮여 있는 빙하 아래에는 지열로 인해 얼지 않은 물이 존재하는 곳이 여러군데 있는데 이를 빙저호(subglacial lake)라 한다. 남극에 있는 빙저호 중 대표적인 곳으로 보스토크 호가 있다. 이 보스토크 호의 물은 외부 세계와 수천만년간 고립되어서 지구상의 다른 곳에서는 보기 힘든 특이한 생물이 서식하고 있을것이라는 예측이 제기되었는데 특히 얼음으로 뒤덮인 목성의 위성 유로파나 토성의 위성 엔셀라두스의 얼음층 아래의 바다에 외계생물이 서식하고 있는게 아닐까 하는 가능성과 연계해서 외계생물 연구가들의 주목을 받고 있다. ^[3]

서식 생물

남방코끼리물범 - 코끼리물범 중 하나이며, 식육목의 종 중에서 가장 무겁고 큰 편에 속한다. 크기로 먼 친척인 북방코끼리물범으로부터 구분할 수 있다. 수컷은 매년 하렘을 차지하기 위해 혈투를 벌이며, 남반구에 서식한다. 천적은 범고래, 상어(백상아리) 다.
웨들해물범 - 물범과에 속하는 물범의 일종으로 비교적 크고 개체수가 풍부한 종이다. 남극 대륙 주변에 분포한다. 웨들해물범은 지구상에서 가장 남쪽에 분포하는 포유류로 서식지가 맥머도 만 (77°S)과 같은 최남단까지 확장된다. 웨들해물범속(Leptonychotes)의 유일종이며,게잡이물범족 중에서 자유롭게 이동하는 유빙(流氷, pack ice) 위의 연안 정착빙(定着氷, fast ice)을 서식하는 것을 좋아하는 유일한 종이다.
얼룩무늬물범 - 물범 중 남방코끼리물범에 이어 2번째로 큰 종이다. 얼룩무늬물범속(Hydrurga)의 유일종으로 표범해표, 표범물개, 얼룩바다표범 등으로도 불린다. 남극의 먹이사슬에 최상에 위치해 있다. 남극연안과 아남극 지역에 흔하지만, 오스트레일리아, 남아프리카, 뉴질랜드 등의 남부에도 발견되기도 한다. 최대수명은 26년이지만 그보다 더 많을 수도 있다. 표범물개의 유일한 천적은 사람을 제외한 범고래뿐이다. 인간에게 잠재적으로 큰 위협이 될 수 있으나, 기록된 공격 사례는 드문 것으로 알려져 있다.
남극물개 - 남방물개속에 속하는 8종의 물개 중 하나이며, 물개아과에 속하는 9종의 물개 중 하나이다. 이름에 나타나는 바와 같이, 남극물개는 남극해에 분포한다. 전세계 개체군의 약 95%가 사우스조지아 사우스샌드위치 제도에서 번식한다.
아델리펭귄 - 젠투펭귄속의 펭귄 종으로, 키가 약 70cm, 몸무게가 최대 6kg까지 자라는 중소형 펭귄 종이다. 남극 대륙 연안 전체에 걸쳐 분포하는 펭귄 가운데 서식지가 가장 넓은 펭귄이며, 또한 황제펭귄과 더불어서 지구상에서 가장 남쪽에 서식하는 펭귄이다.[2] 1840년에 프랑스 탐험가이자 해군 장교 쥘 뒤몽 드위빌(프랑스어: Jules Dumont d'Urville)이 발견해 아내 아델리(Adélie)의 이름을 붙였다.
황제펭귄 - 모든 펭귄들 중에서 가장 키가 크고 체중이 많이 나가는 종이다. 서식지는 남극과 포클랜드 제도이다. 암컷과 수컷은 덩치와 깃털 무늬가 비슷하며, 성체는 최고 120센티미터에 몸무게는 23~45킬로그램까지 나간다. 등은 검고 가슴 부위는 창백한 노란색을 띠고 있으며 귀 부위는 밝은 노란색이다. 다른 펭귄들과 마찬가지로 황제펭귄은 날지 못한다. 이들은 해양 생활에 적합한 유선형의 몸매와 플리퍼(flipper)로 불리는 납작한 날개를 갖고 있다.
모래시계돌고래 - 참돌고래과 낫돌고래속에 속하는 고래의 일종이다.[2] 남극과 아남극 주변 해역에서 서식한다. 드물게 발견되는 종이다.
남극하트지느러미오징어 - 하트오징어과의 연체동물이다. 가장 큰 오징어로 여겨지는 종이다. 2007년 뉴질랜드 어부에게 포획된 종의 크기는 4.2m, 몸무게는 494kg에 달했다.[2] 남극하트지느러미오징어속(Mesonychoteuthis)의 유일종이다.

해수면 상승

현재 지구 가열로 인해 서남극과 그린란드의 빙하가 깨질 수 있는 불안정 상태에 놓여 있다. 이번 세기에 이들 빙하가 무너진다고 해도 이상스럽지 않을 정도다. 그렇게 되면 해수면 상승은 지금처럼 점진적이지 않고 급변적으로 이루어질 것이다. 해수면 상승은 두 가지 요인으로 일어난다. 하나는 남극과 그린란드의 육상 빙하가 녹는 것이고, 또 다른 주요 요인은 열팽창이다. 열팽창이란, 해양이 지구 가열의 90% 이상을 흡수함에 따라 물이 따뜻해져 부피가 팽창되는 것을 말한다.

1900년 이후 해수면은 20㎝ 정도 상승했다. 지금까지 해수면 상승에서 열팽창이 큰 구실을 했다. 그런데 1993년 50%를 차지했던 열팽창의 기여도가 2014년 이후 30%로 줄었다. 반면 해수면 상승 원인으로 빙하가 녹는 비율은 커지고 있다. 빙하가 녹을 때, 단순히 얼음 표면에서만 녹는 것이 아니라 얼음이 깨지는 경우도 발생한다. 깨진 얼음이 바다로 흘러 들어가면, 물에 접하는 얼음 표면적이 넓어지므로 더 쉽게 녹는다. 이는 얼음을 깨뜨려 물그릇에 넣으면 빠르게 녹는 것과 같은 이치다.

빙하는 대륙 위에 두껍게 쌓여 있는 빙상(ice sheet)과 그 가장자리로 바다에 돌출되어 떠 있는 빙붕(ice shelf)으로 나뉜다. 빙상은 면적이 5만㎢(남한 면적의 약 절반) 이상인 거대 얼음평원으로 대부분 남극과 그린란드의 육지 위에 펼쳐져 있다. 빙상은 내린 눈이 축적되는 양과 얼음이 녹거나 해안에서 얼음이 깨지는 양과의 균형으로 유지된다. 빙상은 바다를 향해 흘러내려 해안에 도달해 빙붕을 형성한다. 빙붕과 바다가 접하는 곳에서 얼음이 녹는다. 하지만 빙상으로부터 계속 얼음을 공급받기 때문에 빙붕의 크기와 두께(300~900m)를 유지할 수 있다. 빙붕은 해수온도 상승이 빙상에 직접 영향을 미치지 않도록 하는 방벽 역할을 한다. 이는 차량정체를 일으키는 속도가 느린 자동차와 비슷하다. 빙붕은 그 뒤에 있는 빙상이 흘러내리는 속도를 줄이기 때문이다.

한반도 면적보다 약 60배 더 넓은 남극 대륙은 지구 얼음의 90%를 가지고 있다. 남극 빙하의 평균 깊이는 약 2.6㎞, 가장 두꺼운 깊이는 약 4.8㎞에 달한다. 이 빙하가 다 녹으면 해수면이 57m 상승한다. 남극 대기는 따뜻해지고 있으나 여전히 빙하를 유지하기에 충분할 정도로 춥다. 남극 빙하가 녹는 것은 바다가 따뜻해지고 있기 때문이다. 남극 기준에서 “바다가 따뜻하다”는 것은 “얼어붙지 않는 정도”를 의미하지만, 빙붕을 얇게 만들기에 충분하다. 서남극의 많은 지역은 해수면 아래에 있어 빙붕이 잘 발달해 있다. 그중 세계에서 가장 불안정한 스웨이츠 빙하(Thwaites Glacier)가 대표적이다. 이 빙하 넓이는 약 19만2천㎢로 한반도(약 22만㎢)보다 조금 작다.

스웨이츠 빙하는 남극 대륙 안쪽으로 기울어진 기반암 위에 있다. 빙붕 하부와 기반암이 만나는 지점을 접지선(grounding line)이라 한다. 빙붕 아래로 따뜻한 바닷물이 유입되어 빙붕 하부가 녹는다. 이에 따라 접지선이 경사진 기반암을 따라 빙하 안쪽으로 후퇴하여 기반암 위에 있던 빙하는 물 위에 뜨게 된다. 빙하는 기반암 위에 있을 때보다 물 위에 떠 있을 때 더 빨리 이동한다. 결국 내륙 빙상이 바다로 밀려 나오는 속도가 더 빨라진다. 이를 ‘해양 빙상 불안정’(Marine Ice Sheet Instability, MISI)이라 한다.

빙하의 장엄한 모습 중 하나는 바다 위에 노출된 빙하 절벽이 쪼개져 무너지는 것이다. 이 붕괴는 빙붕 밑면이 녹는 것과 함께 빙붕 표면에 녹은 물이 얼음 속으로 스며들어 쐐기 모양으로 깊은 균열을 일으키는 ‘수압-파쇄’(hydro-fracturing)로 인해 일어난다. 얼음 절벽 높이가 해수면 위 100m 정도를 넘는 경우 그 자체 무게를 지탱할 수 없다. 얼음 절벽이 무너지고 난 후 그 안쪽 더 높은 얼음 절벽이 바다에 노출된다. 얼음 절벽이 더 높아질수록 빙하 붕괴도 더 크게 일어난다. 이 과정을 ‘해양 얼음 절벽 불안정성’(Marine Ice Cliff Instability, MICI)이라고 한다.

스웨이츠 빙하는 남극 대륙 안쪽에 인접한 서남극 빙상(West Antarctic Ice Sheet, WAIS)이 무너지지 않도록 한다. 곧 따뜻한 바닷물이 대륙 빙하를 녹이지 않도록 막아 주는 버팀목 역할을 한다. ‘병뚜껑’(스웨이츠 빙하)이 없어지면 병 속에 담긴 ‘내용물’(서남극 빙상)이 밖으로 흘러나온다. 스웨이츠 빙하가 무너지면 해수면을 65㎝가량 끌어 올릴 수 있지만 서남극 빙상이 붕괴하면 3.3ｍ까지 해수면을 높일 수 있다. 이는 지구가열 1.5도에서 2도 사이에서 일어날 수도 있다. 이미 스웨이츠 빙하는 금 간 자동차 유리와 같이 약간의 충격만으로도 산산조각이 나면서 붕괴할 수 있는 상태이다.

그린란드 빙하는 한국 면적의 17배 규모로 전 세계 담수의 약 8% 정도를 가지고 있고 모두 녹을 경우 해수면이 7m 상승할 수 있다. 이 빙하는 1990년부터 녹기 시작하여 2000년 이후 가속화되고 있다. 최근 몇 년 동안 그린란드의 얼음 손실은 2000년 이전보다 약 4배 더 커졌다. 그린란드 빙하는 남극 빙하와 다른 방식으로 줄어들고 있다. 그린란드 빙하 대부분은 육지 위에 있고 물 위에 떠 있는 부분은 거의 없다. 즉 서남극처럼 빙붕이 발달하지 않아 해수온 상승으로 빙하가 무너지는 부분이 상대적으로 적다. 그린란드는 대기가 따뜻해져 빙상 표면이 녹아 해수면을 상승시킨다. 얼음이 녹은 물은 빙상 위에만 머물지 않는다. 그 녹은 물이 빙하의 갈라진 틈새로 스며든다. 물은 얼음보다 밀도가 높으므로 일단 틈새 안으로 들어가면 그 틈새를 더 벌리는 압력으로 작용해 결국 빙하가 깨진다. 한 번 부서진 빙하는 더 많은 틈새가 생기고 또다시 무너져 내린다. 어떤 곳에서는 녹은 물이 1500m 이상 아래의 기반암까지 떨어진다. 빙상 바닥까지 스민 물이 윤활작용을 하여 빙상 자체가 거대한 썰매처럼 바다로 미끄러진다. 이에 따라 그린란드 빙하가 녹는 속도가 더욱 빨라질 수 있다.

자연적인 기후변화로도 해수면 높이가 변했다. 커다란 얼음덩이를 여름철 땡볕에 놓아두어도 바로 다 녹지는 않는다. 마찬가지로 빙하는 깊이가 수 ㎞인 거대한 얼음덩이이므로 기온상승과 평형을 이뤄 녹는 것이 멈추기까지는 수천 년이 걸린다. 빙하가 녹는 수천 년 동안은 해수면 상승이 계속된다. 지구 평균기온이 1850~1900년보다 0.5~1.5도 더 높았던 지난 마지막 간빙기인 약 12만년 전에는 해수면이 현재보다 5~10m 높았고 2.5~4도 더 높았던 약 300만년 전에는 해수면이 5~25m 더 높았다. 이는 기온이 1도 상승한 현재 상태에서 기온이 더 오르지 않는다고 해도 해수면 상승이 21세기 이후에도 지속한다는 것을 의미한다. 2만년 전 빙기에서 간빙기로 변하는 과정은 1만년이 걸렸다. 이때 전 지구 평균 기온은 4~5도 상승했고 해수면은 약 120m 높아졌다. 이 과정에서 빙하가 붕괴하여 해수면이 100년에 4.5m나 되는 빠른 속도로 상승하기도 했다. 인류는 화석연료를 태워 빙기에서 간빙기로 바뀔 때보다 이미 20배 이상 더 빠르게 지구를 데우고 있다. 빠른 기온 상승만큼 빙하 붕괴도 그 가능성도 커지고 있다.

최근 해수면이 빠르게 상승하고 있다. 평균 해수면 상승률은 1901~1971년에 연간 1.3㎜였고 1971~2006년에는 연간 1.9㎜로 높아졌으며 2006~2008년에는 연간 3.7㎜로 가파르게 상승했다. 정부간기후변화협의체(IPCC) 6차 보고서에서 1995~2014년 대비 2100년 해수면은 미래 시나리오에 따라 0.5~0.9m 상승할 것으로 전망했다. 이 전망은 지구가열에 따라 빙하 표면이 점진적으로 녹는 경우이다. 여기에 빙하 붕괴를 함께 고려한 고배출 시나리오(SSP5-8.5)에서는 2100년까지 2m 그리고 2150년까지 5m 상승할 가능성이 있다고 추정했다.

해수면 상승은 해안 범람, 기반 시설 파괴와 대형 폭풍해일을 일으키고 바닷물이 스며들어 저지대 농경지를 파괴한다. 인류의 3분의 1 이상이 해안선에서 100㎞ 이내에 살고 있다. 6억명이 넘는 인구가 해발고도 10m 아래, 이 가운데 1억5천만명은 1m 이내에서 산다. 전 세계 강 하구 삼각주 비옥한 땅에 3억명 이상이 거주한다. 이들 중의 상당수는 개발도상국 사람이므로 식량 부족을 겪을 수 있다. 특히 해수면이 1m 상승하면 태평양과 인도양 섬나라에서는 사람이 살 수 없게 될 것으로 전망한다. 많은 나라가 전쟁으로 사라진 적은 있었지만 물리적 변화에 의해 나라가 지도에서 사라진 적은 없었다. 그러나 바로 이런 일이 일어날 수도 있게 되었다.

세계에서 가장 큰 도시 20개 중 13개가 해안에 있다. 그 대부분은 해상운송에 의존하던 시기에 건설됐기 때문에 해발 3m 미만의 강 하류에 자리잡고 있다. 해수면이 0.3~1m 올라가도 저지대 해안의 수많은 도시가 만조와 폭풍해일로 위험에 처할 수 있다. 해수면이 1.3m 상승하면 베네치아와 뉴올리언스처럼 고도가 낮은 도시가 바닷물에 잠기게 될 것이다. 3m까지 올라가면 샌프란시스코, 암스테르담, 마이애미 등 해안 도시들이 소멸할 전망이다. 해발 3m 이상에 자리잡은 도시라 할지라도 해수면 상승으로 훨씬 자주 훨씬 큰 피해를 보게 될 것이다. 한반도 주변 해수면이 1m 상승할 경우 남한에서는 서울의 1.6배 되는 면적이 침수될 것으로 전망한다. 국제 지속가능성 자문기관 ‘에이아르이’(Asia Research and Engagement, ARE)는 아시아·태평양 지역의 53개 주요 항구들이 직면한 기후변화로 인한 위험을 분석했다. 2100년에 해수면이 0.3~0.8m 상승하고 더 강력해진 태풍으로 폭풍해일이 닥치는 상황을 고려했다. 이 경우 항만시설 제방을 1.6m~2.3m로 높일 때 들어가는 비용을 추정했다. 광양항이 아시아 항구 중 가장 큰 비용인 16억1400만~35억6400만 달러가 필요하고, 중국 톈진항에 이어 부산항도 9억4000만~14억8800만달러로 3위를 차지했다.

인류는 매년 약 400억톤의 이산화탄소를 배출해 그린란드에서 약 2800억톤과 남극에서 약 1250억톤의 빙하를 녹이고 있다. 이는 전 세계 인구 80억명 각자가 매년 그린란드 빙하 35톤과 남극 빙하 16톤을 녹이는 양이다. 기온 상승만큼 점진적으로 녹는 수준에서도 그러하며 이것조차 중단하기 쉽지 않다. 그런데 온실가스 배출량을 줄이지 않는다면 빙하가 무너져 급변적으로 해수면이 상승할 것이다. 우리는 빙하에 영향을 미치지만, 빙하는 우리에게 그보다 더 큰 영향을 미칠 수 있다. 이 세상 대부분은 해수면을 따라 구축되었기 때문이다. 빙하가 무너지면 우리 세상도 무너진다. 지속할 수 있는 미래 희망이 무너질지는 무너지는 빙하를 우리가 어떻게 다루느냐에 달려 있다.^[4]

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개요

지질

서식 생물

해수면 상승

서남극 지도

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