남극 빙하 융해로 인한 추가 융해: 9,000년 전 연쇄적 피드백 증거

by 정보시스템연구기구Research Organization of Information and Systems
 

대형 원통형 코어링 장치를 해저에 수직으로 설치하고 회수하여 퇴적물 코어를 얻는다. 출처: 일본 산업기술종합연구소National Institute of Advanced Industrial Science and Technology(AIST)

한 연구에 따르면 약 9,000년 전 동남극 빙상East Antarctic Ice Sheet (EAIS)의 상당한 후퇴는 빙하 융해 ice melt와 해양 순환ocean circulation 사이의 자체 강화 피드백 루프self-reinforcing feedback loop로 발생했다고 한다.

이 연구는 Nature Geoscience에 게재되었다.

이 연구팀은 일본 극지연구소National Institute of Polar Research (NIPR)와 고등연구대학원Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI) 소속 스가누마 유스케Yusuke Suganuma 교수가 이끌었다.

연구진은 따뜻한 심해수가 동남극 연안으로 유입되면서 빙붕이 붕괴되었고, 이로 인해 내륙 빙하 손실이 가속화했음을 발견했다.

이 발견은 남극 빙하 후퇴가 단순히 지역적인 현상이 아님을 시사한다.

오히려 해양 연결을 통해 여러 부문으로 확산될 가능성이 있어, 얼음 손실의 전체적인 규모가 증폭될 수 있다.

한 지역의 융빙수가 다른 지역의 융빙 과정을 가속화하는 이러한 현상을 "계단식 양성 피드백cascading positive feedback"이라고 한다.

이 피드백 고리는 과거와 현재 모두 남극 빙상의 불안정성을 이해하는 데 중요한 요인이 될 수 있다.

과거 빙상 붕괴 메커니즘 규명

본 연구는 과거 빙상 붕괴 메커니즘을 규명하는 것을 목표로 한다.

전 세계 담수 절반 이상을 담은 동남극 빙상은 현재 특정 해안 지역에서 대량 손실을 겪고 있다.

과거 기후 온난화 시기에 상당한 규모의 빙상이 어떻게 반응했는지 이해하는 것은 현재의 지구 온난화 현상과 관련하여 빙상의 향후 안정성에 대한 필수적인 통찰력을 제공하기 때문이다.

이러한 현상을 조사하기 위해 연구팀은 일본 쇼와 기지Syowa Station 인근 소야 해안Sôya Coast에 위치한 뤼초프-홀름 만Lützow-Holm Bay에서 채취한 해양 퇴적물 코어를 분석했다.

이 코어들은 드로닝 모드 랜드Dronning Maud Land 전역에서 수행된 지형학적 및 지질학적 조사와 연계하여 분석되었다.

이 퇴적물들은 1980년부터 2023년까지 여러 차례 진행된 일본 남극 연구 탐사대Japanese Antarctic Research Expeditions (JARE)를 통해 수집되었으며, 최근 쇄빙선 시라세호Shirase에서 채취한 시료도 포함된다.

연구진은 퇴적학, 미고생물학, 지구화학 분석을 포함한 다양한 분석 기법을 활용하여 만과 그 주변 과거 환경 변화를 재구성할 수 있었다. 이러한 재구성은 베릴륨 동위원소 비율beryllium isotope ratios (10Be/9Be) 측정을 통해 더욱 용이해졌다.

연구 결과에 따르면 약 9,000년 전, 만 내부에 따뜻한 환극 심층수warm Circumpolar Deep Water (CDW)가 증가하여 떠다니는 빙붕이 붕괴된 것으로 나타났다.

빙붕이 붕괴되면서 지지력을 상실하여 내륙의 얼음이 바다로 더 빠르게 흘러내렸다.

약 9,000년 전, 지역 해수면이 최고조에 달했을 때, 따뜻한 심층수가 이 지역으로 유입되어 빙붕이 붕괴되었다. 그 결과, 얼음 유출이 가속화되었고, 남극 빙상은 해안에서 내륙으로 상당히 후퇴했다. 출처: 스가누마 유스케(NIPR)

 
모델링은 자기 강화 피드백을 드러낸다

연구팀은 따뜻한 심층수 유입 증가를 촉발한 요인을 파악하기 위해 기후 및 고해상도 해양 모델 시뮬레이션을 수행했다.

이 모델은 로스 빙붕Ross Ice Shelf을 포함한 다른 남극 지역에서 배출된 융빙수가 남극해 전체로 확산되었음을 보여주었다. 이러한 과정은 표층의 담수화freshening와 수직 성층vertical stratification의 강화로 이어졌다.

이러한 현상은 차가운 표층수surface water의 상향 혼합을 억제하여 따뜻한 심층수가 동남극 대륙붕으로 유입되는 것을 촉진하는 것으로 나타났다.

이 과정은 포지티브 피드백 고리positive feedback loop를 형성하여 융빙수가 더 강한 성층을 형성하고, 이는 다시 심층수 유입 증가로 이어져 빙하의 용해를 더욱 촉진했다.

이러한 연쇄적 메커니즘의 존재는 남극의 한 구역에서의 융빙이 해양 원격 연결을 통해 다른 구역에서의 융빙을 촉발하거나 가속화할 수 있음을 시사한다.

과거의 경고

본 연구는 남극 빙상이 자연적인 기후 온난화에 반응하여 자체 강화되는 광범위한 융해에 취약할 수 있다는 현재까지 가장 명확한 증거 중 하나를 제시한다.

이 사건이 마지막 빙하기에 비해 지구 온도가 상승한 홀로세 초기 시기에 발생했음에도 본 연구에서 드러난 물리적 메커니즘은 현대 지구 온난화 현상과 직접적인 관련이 있다.

현재 관측 결과에 따르면 스웨이츠Thwaites 빙하와 파인 아일랜드 빙하Pine Island glaciers와 같은 서남극 빙상West Antarctic Ice Sheet 일부는 이미 따뜻한 심해수 유입으로 빠르게 후퇴하고 있다.

현재 이와 유사한 연쇄적 피드백이 작용한다면, 지역적인 융해 확산과 전체 빙상 손실 가속화로 이어져 지구 해수면 상승 가속화에 기여할 가능성이 있다.

국제 협력 및 중요성

이 연구는 국립극지연구소(NIPR), 일본 지질조사국(AIST), 해양지구과학기술기구(JAMSTEC), 도쿄대학교, 고치대학교, 홋카이도대학교를 포함한 30개 이상 기관과 뉴질랜드, 스페인 등의 국제 파트너 간 협력을 통해 이루어졌다.

이 학제적 연구는 지질 현장 조사, 해양 퇴적물 분석, 우주 기원 핵종 노출 연대 측정, 그리고 기후-해양 연계 모델링을 통합하여 동남극 빙상-해양 시스템의 포괄적인 재구성을 달성하는 것을 수반했다.

스가누마 교수는 "이 연구는 미래 남극 빙상 거동을 더욱 정확하게 예측하는 데 도움이 되는 필수적인 데이터와 모델링 증거를 제공한다.

이 연구에서 확인된 연쇄적 피드백은 사소한 지역적 변화가 잠재적으로 전 지구적인 영향을 미칠 수 있다는 개념을 강조한다"고 결론지었다.

More information: Antarctic ice-shelf collapse in Holocene driven by meltwater release feedbacks, Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01829-7. 

Journal information: Nature Geoscience 
Provided by Research Organization of Information and Systems
 
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https://historylibrary.net/entry/Six-million-year-old-ice

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