해양온난화로 변화하는 해양 생태계

바다는 지구의 4분의 3이나 차지하면서 지구환경을 결정짓고 있는데 우리들은 그간 해양문제에 소홀히 하여 지구 온난화라는 기후위기 시대를 맞게 되었다. 그래서 바다를 제대로 알고 이에 대처해 나가는 능력이 필요하다고 여겨진다.

지구 전체의 면적은 5억1천만㎢ 중에 바다의 면적은 3억6천만㎢로 전체의 71%를 차지하고 있다. 거기에 바다의 평균 깊이는 3700m로 육지의 평균 해발고도 800여m보다 4배 이상이나 돼 생물체의 생활영역은 수백배나 넣고 크다.

물은 지구 전체의 97%가 바다에서 저장하고 있어 지구대기가 담지할 수 있는 총에너지에 비해 1000배 이상의 열용량을 가지고 있다. 이는 한마디로 대기 전체를 1℃ 높이기 위해 필요한 에너지량의 1000배의 에너지가 있어야 바닷물 전체를 1℃ 높일 수 있다는 의미다.

그 결과 지구가 흡수한 열의 저장을 바다가 93%, 육지가 6%, 대기는 1%를 저장하고 있다. 따라서 인간이 배출하는 이산화탄소의 30%를 바다에서 저장하고 지구상 산소의 70%를 바다에서 생성하고 있다.

바다에는 다양한 해류(海流)가 존재한다. 해류를 이용해 사람들은 바다를 항해했으며, 바닷물의 흐름을 타고 멀리 이동하는 동물들도 존재한다. 해류는 근본적으로 바람과 물의 무게에 따라서 형성된다. 즉 바람은 수면에서 물을 밀어주고, 소금기가 있는 찬물은 따뜻한 물보다 비중이 크고 무거워 바닷속 깊이 가라앉는다. 이 때문에 형성된 거대한 바닷물의 흐름은 지구의 기후에 지대한 영향을 끼치게 된다. 즉 적도 상에서 더운 물은 북상하게 되고 북극의 차거운 물은 남하하면서 세계 기후변화를 조정해 왔다.

그런데 북극의 해빙으로 해수면과 상승과 함께 바다의 염도가 낮아지면서 대서양 해류 교류가 제대로 이뤄지지 않아 지구의 기상변화는 크게 혼란을 가져오면서 극한 기상이변을 이루고 있다.

2023년 5월에 해수면 온도는 21.1℃를 기록하였다. 이는 1985년 20.1보다 정확히 1℃ 상승했다. 대기온도가 1℃ 오르는 것보다 해수는 1000배의 에너지가 흡수되어야 1℃가 오른다. 물론 21.1℃ 값은 바다 전체의 평균 온도가 아니라 해수면 표면의 온도이므로 정확히 얼마나 많은 열량이 해수로 흡수되었다고 말할 수는 없다. 그렇지만 바다의 저장 에너지는 크게 증가하였을 것으로 추정할 수 있다.

200만 년 전부터 얼음이 얼기 시작해서 대략 1만 년 전 지금의 모습을 형성한 거대한 얼음덩어리. 남극의 얼음 높이는 평균 2.5km이다. 북극 빙하의 면적은 1980년도에 800만㎢였다가 30여 년 후인 2012년에는 380만㎢로 그 면적이 반 이하로 줄었다.(미국 국립빙설자료센터 9월 초 연간 최소치 기준) 그래서 대충 반으로 줄었다고 말하기도 하고 겨울철을 기준으로는 20% 줄었다고 말하기도 한다.

북극 얼음의 면적은 계절에 따라 변동이 크지만 1980년 9월 북극 빙하의 부피는 16000㎦ 였다. 2012년에는 3,200㎦로 그 부피가 5분의 1만 남아있다. 과학자들은 2030년경에 여름철 북극빙하는 전부 사라질 것으로 예측하고 있다.

바닷물 온도가 올라가면 가장 먼저 나타나는 것이 지구온난화의 가속화이다. 지구온난화에서 육지의 비중은 5%밖에 되지 않고, 91%는 해양온난화, 3%는 얼음 손실, 1%는 대기 온난화가 차지하고 있다. 이렇게 엄청난 영향을 주는 바다의 수온이 올라간다면 결국 지구온난화의 속도가 가속될 수밖에 없다.

또한 해수 온도 상승이 중요한 이유는 해양이 가장 주요한 이산화탄소 흡수원이기 때문이다. 바다는 수온이 낮을수록 더 많은 이산화탄소를 흡수해 주는데 바다의 수온이 올라가면 이산화탄소의 흡수량이 줄어들고, 또 습도가 많이 배출된다. 이로 인해 태풍과 비구름대로 인한 강수량이 증가하게 되고 강수량이 늘어나면 해양의 염도가 낮아지면서 저염분수가 늘어나면서 조금만 햇볕을 받아도 더 빨리 수온이 상승하게 된다. 결국, 바닷물 온도가 올라갈수록 더 빠른 해수 온도 상승의 악순환이 반복되면서 해수온난화는 가속화되기 마련이다.

최근 전 세계 지표 해수의 수소 이온 농도 지수(pH)는 약 8.1로 약알칼리성 수준이다. 그렇지만 이번 세기말까지 더 산성화된 7.7pH에 이를 것으로 전망돼 해양 산성화를 걱정하고 있다.

지난 20～30년간 해외에서 측정된 관측값에 의하면, 1980년대 후반부터 매 10년간 0.017∼0.027pH의 비율로 전 지구 평균 표면 해수 pH는 감소되고 있다. 이는 해양산성화는 과거 5500만 년 동안의 변화보다 10배나 빠른 속도이다. 이런 해양 산성화로 백화현상과 갯녹음 현상이 나타나게 된다.

백화현상이란 식물이 엽록소를 만드는 데 필요한 마그네슘이 부족하면 엽록체가 만들어지지 않아 하얗게 되는 현상을 말한다. 산호의 백화현상의 경우 보라색, 붉은색, 푸른색 등 다양한 빛깔을 내는 산호가 수온이 올라가거나 부유 물질이 많으면, 산호 속에 살던 갈충조류가 산호를 떠나게 되고 그 때문에 산호의 색깔이 하얗게 변하는 백화현상이 일어난다.

다른 하나는 갯녹음 현상으로 석회 조류가 비정상적으로 늘어나면서 다시마나 미역 등 쓸모가 많은 해조류가 자라지 못해 바다가 사막처럼 변하게 된다. 그리고 유용 해조류는 수온이 낮을 때 잘 자라고, 수온이 올라가면 녹아 버린다.

바닷물의 pH변화는 게, 성게, 패류, 갑각류, 산호와 같은 해양 생물의 석회형성 능력을 감소시킨다. 그리고 연어, 대구, 청어의 중요한 영양 공급원인 플랑크톤이 멸종된다. 이에 해양산성화의 피해는 2100년까지 약 1조 3000억 달러로 예측하고 있으며 그중 산호초 파괴에 따른 피해가 1조 달러 이상이라고 한다. 해양생물의 약 25%가 산호초에 의존해서 살아가고 있기 때문이다.

78억의 세계 인구 중 약 26억 명 정도의 인구가 단백질 섭취를 바다에 의존하고 있는데 바다 어류의 멸종은 식량부족을 재촉하는 것이라서 기후 재앙이 되지 않을 수 없다.

한편 해수부는 “우리나라에서 바다 수온 상승에 의한 해조류(1차 생산자)의 양과 서식면적의 감소, 아열대 종의 빠른 확산과 토착종의 변화 등에서 확인되고 있다”고 발표하였다.

손영백 한국해양과학기술원 제주특성연구센터장은 “생태계 범위에 속한 모든생물들은 광합성을 통해 이산화탄소를 흡수해 성장하는 1차 생산자를 먹이로 한다. 그러나 점점 따뜻해지고 있는 우리 바다 환경 때문에 1차 생산자인 해조류는 점점 줄고, 대신 악취를 풍기는 아열대종 큰갈파래가 제주 바다를 덮치고 있다. 충격적인 것은 큰갈파래는 끊어져도 다시 자라는 특성이 있어 이미 손을 쓸 수 없는 지경에 이르렀다”고 밝히고 있다.

북극은 전지구상에서 가장 빠르게 기온이 상승하는 해역으로 지구평균의 2~3배 이상 가파르게 상승하고 있다. 이로 인한 북극의 온난화, 그리고 태평양과 대서양으로부터 유입되는 따뜻한 해수의 영향으로 북극 해빙 면적은 점점 줄어들고 있다.

북극 해빙 면적은 지난 40년 동안 평균 30~40% 감소 한 것으로 보고됐으나 북극의 온난화가 가속화 된다면 빠르게는 2040년 여름철에 북극 해빙이 모두 사라질 것으로 전망하고 있다

북극 해빙의 감소는 북극에 살고 있는 원주민들과 생물들의 서식처을 잃게 하고, 식단에 영향을 줄수 있어 북극 생태계 교란을 가져오게 된다.

그리고 북극과 남극의 얼음이 녹는 것뿐만 아니라 최근 들어 북극권의 영구동토층이 급속도로 녹아내리고 있다. 영구동토층이란 2년 이상 온도가 0°C 이하로 유지돼 1년 내내 얼어있는 땅인데 영구동토층마저 녹아내리면 대기 중 탄소량의 2배에 이르는 다량의 탄소를 함유하고 있는 세계 최대의 탄소저장고에서 대량의 메탄가스가 분출하게 된다

이밖에도 영구동토층에는 냉전시대 핵폐기물과 화학물질들이 갇혀 있고, 기존에 알려지지 않은 고대 바이러스나 세균들이 존재해 해빙으로 이들이 노출될 경우 또 다른 위험요소로 부각될 수 있다.

이같이 해양온난화는 해수상승, 염도 저하로 해류에 악영향을 주면서 해수 산성화, 백화현상, 갯녹음 현상. 영토동토 해빙 등으로 기후재앙을 야기시켜 지구온난화를 촉발시키고 있다.