영국의 새로운 달 탐사 연구 기관이 지구가 기후 변화 지점을 위험할 정도로 넘어서면 경보를 울리는 조기 경보 시스템을 개발하는 데 8,100만 파운드(1억 600만 달러) 규모의 프로그램을 시작했습니다.
기후 변화점이란 특정 생태계나 행성의 활동이 하나의 안정 상태에서 다른 안정 상태로 전환되기 시작하는 한계점을 말하며, 기후 체계에 극적이고 종종 자체 강화되는 변화가 발생합니다.
Advanced Research and Invention Agency(ARIA)는 오늘 두 가지 관련 기후 전환점에 대한 시스템 작업을 위한 제안을 모집한다고 발표했습니다. 하나는 그린란드 빙상의 가속화된 녹는 현상으로, 해수면이 극적으로 상승할 수 있습니다. 다른 하나는 그린란드 남쪽에서 반시계 방향으로 회전하는 거대한 해류인 북대서양 아극소류의 약화로, 14세기경에 소빙하기의 시작에 역할을 했을 수 있습니다.
5년 프로그램의 목표는 이러한 사건이 언제 발생할 수 있는지, 지구와 지구상의 종에 어떤 영향을 미칠지, 그리고 이러한 효과가 어느 기간 동안 발전하고 지속될지에 대한 과학적 불확실성을 줄이는 것입니다. 결국 ARIA는 조기 경보 시스템이 “저렴하고 지속 가능하며 정당화될 수 있다”는 것을 보여주는 개념 증명을 제공하고자 합니다. 오늘날 그러한 전담 시스템은 없지만 이러한 기후적 전환점과 다른 전환점을 넘어설 가능성과 결과를 더 잘 이해하기 위한 상당한 연구가 진행 중입니다.
전환점 연구 프로그램의 프로그램 디렉터인 사라 본디크는 이러한 전환점을 지나면 기후 변화의 영향이 상당히 가속화되고 위험이 증가할 가능성이 있다는 사실을 우리가 과소평가하고 있다고 말합니다. 아마도 앞으로 수십 년 안에 그럴 가능성이 있습니다.
케임브리지 대학교의 생물의학 물리학 교수인 본디크는 조기 경보 시스템을 개발함으로써 “우리는 기후 변화에 대한 생각과 이에 대한 대비책에 대한 생각을 바꿀 수 있을지도 모릅니다.”라고 말했습니다.
ARIA는 세 가지 목표를 향해 노력하는 팀을 지원할 예정입니다. 혹독한 환경을 견뎌내고 이러한 시스템의 상태에 대한 보다 정확하고 필요한 데이터를 제공할 수 있는 저비용 센서를 개발합니다. 이러한 감지 기술과 기타 감지 기술을 배치하여 “이러한 팁 시스템을 모니터링하는 관측 네트워크”를 만듭니다. 물리 법칙과 인공 지능을 활용하여 데이터에서 “팁의 미묘한 조기 경고 신호”를 포착하는 컴퓨터 모델을 구축합니다.
하지만 관찰자들은 두 시스템 모두에 대한 정확한 조기 경보 시스템을 설계하는 것은 간단한 일이 아니며 가까운 시일 내에는 불가능할 수도 있다고 강조합니다. 과학자들은 이러한 시스템에 대한 이해가 제한적일 뿐만 아니라 과거에 어떻게 행동했는지에 대한 데이터는 불규칙하고 노이즈가 많으며 이러한 환경에서 광범위한 모니터링 도구를 설정하는 것은 비용이 많이 들고 번거롭습니다.
그래도 우리는 이러한 시스템과 세계가 직면할 수 있는 위험을 더 잘 이해할 필요가 있다는 데에 폭넓은 동의가 있습니다.
획기적인 발견을 이루다
이 두 시스템 중 하나라도 기울어지면 지구와 그 주민에게 엄청난 영향을 미칠 수 있다는 것은 분명합니다.
최근 수십 년 동안 세계가 따뜻해지면서 수조 톤 그린란드 빙상에서 얼음이 녹아 북대서양에 깨끗한 물이 흘러들었고, 해수면이 상승했으며, 눈과 얼음이 우주로 반사하는 열의 양이 감소했습니다.
녹는 속도는 북극의 온난화가 세계 평균보다 앞서고 더운 바닷물이 육지 빙하를 지탱하는 빙붕을 깎아내리면서 증가하고 있습니다. 과학자들은 이러한 빙붕이 무너지면서 빙상이 점점 더 불안정해질 것을 우려합니다.
빙하가 완전히 사라지면 전 세계 해수면이 상승할 것입니다. 20피트 이상 (6미터) 해안선이 물에 잠기고 전 세계적으로 대규모 기후 변화가 시작되었습니다.
하지만 그 과정에서 어느 지점에서든 북대서양으로 물이 유입되면 아극 소용돌이를 움직이는 데 도움이 되는 대류 시스템이 상당히 느려질 수 있습니다. 담수는 밀도가 낮고 가라앉기 쉽지 않기 때문입니다. (염분이 많고 차가운 물은 쉽게 가라앉습니다.)
극지방 소용돌이의 약화로 인해 북서 유럽 일부 지역과 캐나다 동부가 냉각될 수 있으며 제트기류가 북쪽으로 이동하고 유럽 전역에 불규칙한 기상 패턴이 생성되며 농업과 어업 생산성이 저하될 수 있다고 합니다. 한 연구 작년.
아극지 순환은 또한 지구 전역으로 엄청난 양의 열, 소금 및 이산화탄소를 이동시키는 해류 네트워크인 대서양 경도 순환(AMOC)의 강도에 영향을 미칠 수 있습니다. 약화된 아극지 순환이 AMOC에 어떤 영향을 미칠지에 대한 구체적인 내용은 여전히 다음과 같습니다. 진행 중인 연구 주제그러나 그 시스템의 극적인 둔화 또는 중단은 가장 위험한 기후 변화 지점 중 하나로 간주됩니다. 상당히 시원하다 북유럽 등 다른 광범위한 영향도 미쳤습니다.
하지만 AMOC 자체의 기울어짐은 ARIA 연구 프로그램의 초점이 아닙니다.
작년에 “과학적 기술적 혁신을 열어내기 위해” 설립된 이 기관은 미국의 DARPA와 ARPA-E 연구 프로그램에 대한 영국의 대응입니다. 이 기관이 자금을 지원하는 다른 프로젝트에는 정밀 신경 기술 개발, 로봇 손재주 개선, 보다 안전하고 에너지 효율적인 AI 시스템 구축이 포함됩니다. ARIA는 또한 합성 식물을 개발하고 태양 지구 공학을 포함하여 지구를 식힐 수 있는 기후 개입을 탐구하기 위한 프로그램을 설정하고 있습니다.
본디크와 다른 사람들 프로그램 디렉터 전환점 프로그램의 젬마 베일(Gemma Bale)은 케임브리지 대학의 조교수이며, 둘 다 이전에는 의료 기기 개발에 집중했던 의료 물리학자입니다. ARIA에서 그들은 처음에는 의료를 분산화하려는 노력에 집중할 것으로 예상했습니다.
하지만 Bohndiek은 “기후 변화가 정말로 이런 큰 한계를 넘으려면 개인 건강 수준에서 바뀌어야 할 이런 것들 중 많은 것이 무의미할 것”이라는 것을 곧 깨달았다고 말합니다. 그녀는 “우리가 세상이 훨씬 더 따뜻한 사회에 이르게 된다면… 건강 관리를 분산화하는 문제가 더 이상 중요할까요?”라고 덧붙입니다.
Bohndiek과 Bale은 이 프로그램이 전통적으로 기후 변화에 대해 연구하지 않은 연구자들의 지원을 받기를 바란다고 강조합니다. 그들은 그린란드에서 또는 주변에서 일하기를 제안하는 모든 연구팀이 지역 사회, 정부 및 기타 연구 그룹과 교류하기 위한 적절한 조치를 취해야 한다고 덧붙입니다.
팁 위험
아극지 소용돌이와 그린란드 빙상에 대한 이해를 높이기 위한 노력이 이미 진행 중이며, 여기에는 두 빙상이 다른 상태로 기울어질 가능성, 시기, 그리고 그 결과에 대한 이해가 포함됩니다.
예를 들어, 그린란드의 얼음 손실 모델링을 측정하고 개선하기 위한 정기적인 현장 탐험이 있습니다. 다양한 연구 그룹이 센서 네트워크를 설정하다 대서양의 다양한 지점을 가로질러 현재 시스템의 변화하는 조건을 보다 면밀히 모니터링합니다. 그리고 여러 연구에서 이미 강조됨 일부의 모습 “조기 경고 신호“앞으로 수십 년 안에 AMOC가 붕괴될 가능성이 있습니다.
그러나 ARIA 프로그램의 목표는 이러한 연구 노력을 가속화하고 전환 사건을 예측하는 능력을 향상시키는 데 분야의 초점을 맞추는 것입니다.
마이애미 대학에서 AMOC 관측에 중점을 둔 해양학자 윌리엄 존스는 아극지 소용돌이나 AMOC와 같은 시스템이 정상적인 자연적 변동의 범위를 넘어 약화될 것이라고 확신을 가지고 말하기는커녕, 언제 그럴지 정확하게 말하기는커녕, 아직은 분야가 멀다고 말합니다.
그는 이런 종류의 질문에 대한 모델 간에 여전히 폭넓은 의견 불일치가 있으며, 고대에 기울기 전에 무슨 일이 일어났는지에 대한 증거가 제한적이기 때문에 가장 면밀히 감시해야 할 신호가 무엇인지 아는 것조차 어렵다고 강조합니다.
로드아일랜드 대학의 해양학과 조교수인 제이미 팔터는 아극 소용돌이 기울기에 초점을 맞춘 연구 프로그램에 자금을 지원하는 것이 “당혹스러운” 선택이었다고 덧붙였습니다. 그녀는 연구자들이 대류보다 바람이 시스템을 더 많이 움직인다고 믿고, AMOC와의 연결은 잘 이해되지 않았으며, 후자의 시스템이 둔화되는 것이 이 분야의 더 많은 부분이 집중하고 있으며, 더 많은 세계가 걱정하고 있다고 지적합니다.
하지만 그녀와 존스는 둘 다 이러한 시스템을 보다 면밀히 모니터링하기 위한 자금을 제공하는 것이 시스템의 작동 원리와 시스템의 변화에 대한 과학적 이해를 높이는 데 중요하다고 말했습니다.
급진적인 개입
그러면 ARIA나 다른 누군가가 높은 신뢰도로 이러한 시스템 중 하나가 예를 들어 다음 10년 내에 새로운 상태로 전환될 것이라고 예측할 수 있는 시스템을 개발한다면 세상은 무엇을 할 수 있을까?
본디크는 전환점에 도달하는 효과가 즉각적으로 나타나지 않을 것이며, 세계는 그러한 시스템의 붕괴를 막거나 그러한 시스템이 가져올 변화에 적응하기 시작할 조치를 취할 수 있는 수년 또는 수십 년이 더 있을 것이라고 강조합니다. 빙상이 폭주적으로 녹는 경우, 더 높은 방파제를 건설하거나 도시를 이전하는 것을 의미할 수 있습니다. 아극 지류가 약화되는 경우, 유럽의 많은 지역이 식량 공급을 위해 세계의 다른 지역을 찾아야 할 수도 있습니다.
더욱 신뢰할 수 있는 예측은 빙붕을 지탱하거나 엄청난 비용이 드는 엔지니어링 프로젝트와 같은 더욱 극적인 개입에 대한 사람들의 생각을 바꿀 수도 있습니다. 빙하를 얼리다 미끄러지는 기반암 위에 더 안정적으로 놓이게 됩니다.
마찬가지로, 기후 변화의 위험성과 태양 지구공학과 같은 개입의 위험성 사이의 균형을 일부 사람들이 어떻게 평가하는지 바꿀 수도 있습니다. 태양 지구공학은 대기 중에 입자를 방출하여 더 많은 열을 우주로 반사시키는 것을 포함합니다.
하지만 일부 전문가들은 대서양으로 충분한 양의 담수가 흘러들어 해류가 약화되고 대서양 해류 체계가 상당히 느려진다면 세계가 이를 막을 수 있는 방법은 거의 없다고 지적합니다.
“제가 보기에 당신이 취할 수 있는 조치는 없습니다.” 존스가 말했다. “모든 담수를 진공 청소할 수는 없습니다. 실현 가능하지 않을 테고, 우리가 해야 할 규모로 녹는 것을 막을 수도 없습니다.”
베일은 그들이 해결하기 매우 어려운 문제를 선택했다는 것을 기꺼이 인정하지만, ARIA 연구 프로그램의 요점은 “가능성의 한계”에서 일하는 것이라고 강조합니다.
“우리는 이러한 시스템을 위한 조기 경보 시스템이 가능한지 진정으로 모릅니다.” 그녀는 말합니다. “하지만 가능하다면 사회에 가치 있고 중요할 것이라는 것을 알고 있으며, 그것이 우리 사명의 일부입니다.”
