빙하시대 시리즈(4) 빙하시대 조건들과 화산폭발
이재만, ACT뉴스 2010년 5월
빙하는 눈이 쌓여서 이루어졌기 때문에 결국 빙하시대의 핵심은 “눈(snow)”에 있다. 즉 빙하시대는 광역적으로 눈이 많이 내렸으며 녹지 않았던 시기를 의미한다. 대기는 당연히 눈을 만들 만큼 낮은 온도를 유지했어야 한다. 그러나 전 지구의 기온이 지금의 극지방과 같이 아주 추울 필요까지는 없을 것이다. 눈이 내리고 녹지 않을 기온만으로 충분하다.
다른 하나는 선선한 여름이다. 오늘날 극지방 일부를 제외하고 겨울에 쌓였던 눈들은 여름을 넘지 못하고 모두 녹아버린다. 그러므로 빙하시대 동안에는, 겨울에 내린 눈을 녹지 않게 할 수 있는 지금과 사뭇 다른 ‘선선한 여름’이 필수적이다. 실제로 여름에 빙하가 녹지 않기 위해서는 오늘날의 여름보다 기온이 섭씨 10-12도가 낮아야 한다는 것으로 나타났다(Williams, 19791).
위의 두 조건과 함께 반드시 필요한 것이 있는데 바로 눈을 내리게 하는 습기의 근원이다. 지구 전체가 춥다고 해도 눈의 근원인 습기의 공급처가 없으면 광역적인 강설이 어렵기 때문이다. 그러므로 광역적으로 눈이 내리기 위해서는 바다물의 증발이 필수적이다. 물의 순환을 볼 때 오늘날에도 비나 눈을 내리는 습기의 근원은 대부분 바다이기 때문이다. 즉 빙하시대가 도래하기 위해서는 눈 결정을 만들 만큼 기온이 낮아야 하지만, 반면에 증발이 빨리 일어날 만큼 바다의 온도는 높아야 한다. 이런 특이한 조건이 필요하기 때문에 과학자들이 빙하시대를 그려보기가 어려운 것이다. 실제로 모든 빙하시대 이론은 바로 추운 날씨에만 초점이 맞추어져 있다는 것이 문제점이다.
그러므로 빙하시대는 기본적으로 아래 세 가지 조건이 동시에 만족해야 된다고 요약될 수 있다.
1. 차가운 기온 - 눈을 만들 수 있는 조건
2. 선선한 여름 - 쌓인 눈을 유지시킬 수 있는 조건
3. 따뜻한 대양 - 다량의 증발을 일으킬 수 있는 조건
이제부터 위의 세 조건을 자세히 다루어볼 것이다. 세 조건 중에 1, 2번인 차가운 기온과 선선한 여름은 낮은 기온이라는 점에서 같은 맥락으로 함께 취급해도 될 것이다.
광역적으로 지구의 기온이 내려가게 하는 자연과정으로는 화산 활동을 들 수 있다. 화산 활동은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 하나는 주로 화산재가 분출하는 화산이며, 다른 하나는 주로 용암이 분출하는 화산이다. 화산재를 분출하는 화산은 폭발 규모가 훨씬 크며 지구 기온에 더 큰 영향을 준다. 화산재를 분출하는 화산이 폭발할 경우에는 화산재와 먼지가 한동안 공중에 떠 있어 태양 복사에너지를 차단시키므로 대기 온도를 낮추기 때문이다. 실제로 커다란 화산폭발이 일어날 때마다 지구의 연평균 기온이 약 1도 낮아졌으며, 이 낮은 기온은 1-3년 동안 지속되었다. 예를 들어 1883년 인도네시아 크라카토아(Krakatoa) 화산이 분출될 때 약 1억톤의 먼지가 성층권으로 분출된 적이 있었는데, 그 후 수년 간 눈에 띄는 낮은 기온의 날씨 변화를 보여주었다.
아마도 지구의 기후에 가장 큰 영향을 주었던 화산을 꼽으라면 1815년 인도네시아에 위치한 탐보라(Tambora)화산폭발일 것이다. 이는 비교적 최근에 폭발했기 때문에 자세히 기록된 화산 중에 가장 대규모의 화산이다. 지질학자들은 화산폭발 지수를 1-8로 나누는데 7에 분류될 정도의 큰 화산폭발이었다. 이때 분출 여파가 너무 커서 다음 해인 1816년은 ‘여름이 없어진 해’로 불릴 정도였다. 그 변화의 기록을 보면 가히 놀랄 만하다. 미국의 북동부와 캐나다 남동부는 다른 지역보다 기온이 비교적 안정된 지역인데 매년 평균 섭씨 20-25도를 유지하는 곳이다. 그러나 그 해는 섭씨 5도로 떨어졌다. 여름에는 거의 눈이 내리지 않는 지역임에도 그 해 여름에는 눈보라가 치기도 했다. 캐나다 동부와 뉴잉글랜드 주에서는 6월의 강설로 많은 사망자도 생겼다. 캐나다의 퀘벡(Quebec)시는 6월 초에 30cm의 적설량도 기록했다. 펜실베니아 남부는 7, 8월에 호수와 강에서 얼음을 볼 수도 있었다. 6월에 미 동부에서 서리가 내리고 이런 날씨가 약 3개월간이나 발생하며 농작물의 피해가 연달아 일어났다. 그 화산은 북아메리카뿐 아니라 유럽까지 춥게 만들었는데 6월에 눈을 내리고, 7,8 월에 농작물이 얼도록 하였다. 영국과 근방에서는 추운 날씨와 폭우로 농작물이 피해를 입었으며 어떤 사람들은 먼 거리로 피난을 가야 할 정도였다.
과학자들은 위의 추위는 단지 1815년의 탐보라 화산폭발이 독단적으로 일으킨 것이 아닌 것으로 생각한다. 이는 1812년의 La Soufriere(대서양 쪽 중미)와 Awu(인도네시아), 1813년의 Suwanosejima(일본), 1814년의 Mayon(필리핀)의 대형 화산 들이 연이어 폭발했기 때문으로 보고 있다. 이들 기존의 화산에서 분출된 먼지들이 탐보라 화산이 터지기 전에 이미 공기 중에 떠 있었으며, 거기에 초대형 탐보라 화산이 가세함으로 극도의 추위가 왔던 것이다.
실제로 빙하시대는 화산활동과 연관이 있는 것으로 추정되는데, 위의 화산보다 더 규모가 큰 화산이 연달아 일어났던 것으로 보인다. (실제 빙하시대를 이끌었을 것으로 추정되는 화산에 대한 내용은 다음 호에 계속됩니다)
1 Williams, L. D. An energy balance model of potential glacierization of northern Canada. Arctic and Alpine Research 11:445-456.
