온실 기체는 지구에서 우주로 방출되는 적외선을 흡수하여 지표로 재복사함으로써 지구를 따뜻하게 하는 물질이다. 온실 기체는 솜이불처럼 지구를 따뜻하게 보온하는 중요한 역할을 한다. 자연 상태에서 수증기(H₂O)와 이산화 탄소(CO₂)가 그 주요 역할을 담당한다.(수증기 기여도 36~70%, 이산화 탄소 9~26%, 참고: 고등학교 지구과학1, 천재교육) 온실 기체 덕분에 신생대 빙하기 이후 지구의 평균 기온은 15℃ 정도를 유지해 왔다.

 그런데 이산화 탄소를 비롯한 여러 온실 기체가 증가함으로써 지난 100년 동안 대기의 평균 온도가 무려 1℃ 상승했다.

 얼음 시추 자료를 분석하여 얻은 자료에 의하면, 1만 년 전 지구 대기 중 이산화 탄소의 농도는 280 ppm이었다. 그러나 18세기 산업 혁명 이후 꾸준히 증가한 이산화 탄소는 현재 400 ppm을 상회한다. 특별한 대책을 마련하지 않는다면 21세기 말에는 그 농도가 550 ppm에 이를 것이며, 이로 인해 발생하는 지구 온난화 속도는 10년에 0.2℃가 될 것으로 국제기후변화위원회(IPCC)가 예측한 바 있다.

 앞으로 100년 동안 2℃가 더 상승한다면 인류를 비롯한 수많은 생물은 멸종 위기에 한 발 더 가까워진다. 지질시대 기후 자료에 의하면 파충류가 지배했던 중생대는 현재보다 5℃ 정도 높았다. 따뜻한 기후를 좋아하는 파충류조차도 오늘날처럼 빠른 기후 변화에 적응할 수 있을지 의문이다. 지구 온난화의 속도가 폭발적 수준이기 때문이다.

 지구 온난화는 폭발적 인구 증가와 맞물려 있다. 1차 산업혁명 시기인 1750년 세계 인구는 6억 명, 1850년 12억 명, 1950년 24억 명, 2000년에는 60억 명을 넘어섰다. 2020년 현재 인구는 78억 명이며, 2056년에는 100억 명을 돌파할 것으로 전망된다.(글로벌 인구 동향 YaleGlobal 보고서)

 석탄과 석유의 소비 증가는 대기 중 이산화 탄소의 농도를 매년 0.4% 비율로 증가시켰다. 메테인(CH₄), 일산화 이질소(N₂O), 할로젠화 가스(CFC:염화 불화 탄소, HFC:수소 불화 탄소, PFC:과불화 탄소, SF6:육불화 황)도 지구 온난화를 일으키는 온실 기체에 해당한다.

 인구 증가로 늘어난 육류 소비는 메테인의 농도를 연간 0.6%의 비율로 증가시키고 있다. 메테인은 소와 돼지 등 가축의 분뇨와 방귀에서 많이 발생한다. 자동차 배기가스에서 발생하는 일산화 이질소는 매년 0.25%씩 증가하고 있다. 할로젠화 가스는 냉장고, 에어컨, 스프레이, 반도체 제조, 기계 장치 등에 널리 사용되고 있다.

 이산화 탄소(CO₂) 분자의 온난화 기여도를 1로 보았을 때, 메테인(CH₄)의 기여도는 21, 이산화 이질소(N₂O)는 310, HFC는 1300, PFC는 7000, SF6는 23900에 이른다.(수증기를 제외하면, 이산화 탄소의 총량이 다른 온실 기체에 비해 훨씬 많기 때문에 지구 온난화 전체 기여도는 이산화 탄소가 가장 높다.)

 시베리아 영구 동토에는 메테인(CH₄)과 같은 온실 기체가 토양 속에 상당량 매장되어 있는 것으로 알려져 있다. 지구 온난화로 인해 동토에 갇혀 있던 온실 기체가 공기 중으로 빠져나오게 되면 온난화의 속도가 걷잡을 수 없이 증폭될 수도 있다. 눈과 얼음이 녹으면 지표면의 태양복사에너지 흡수율이 더욱 커지게 된다. 증기탕처럼 뜨거워지는 여름 날씨, 초강력 태풍의 빈번한 발생, 그 밖에 일어날 수 있는 모든 기상 이변에 대한 우려는 심각하다.

 도시는 열과 대기오염 물질이 많이 쌓인 뜨거운 섬과 같아서 지구 온난화의 영향이 두드러지게 나타난다. 지난 100년 동안 서울, 도쿄, 뉴욕, 런던과 같은 도시의 평균 기온은 2~3℃ 올라간 것으로 보고되고 있다.

 해안 지대에 인접해 있는 대도시들은 해수면의 상승으로 인해 바닷속에 잠겨버릴 수도 있다. 내륙 빙하가 녹아 해수로 흘러들면서 수면이 높아지며, 더불어 해수 온도 상승에 의한 부피 팽창도 일어나기 때문이다. 또 해수 온도 상승에 의한 해양 생태계의 변화도 연쇄적으로 일어나게 될 것이다.

북극 얼음과 남극 얼음의 차이

 북극 얼음은 해수가 얼어서 생긴 것이고, 남극 얼음은 대륙 위에 쌓여서 생긴 것이다.

 여름이 되면 북극해의 얼음은 상당 부분이 녹는다. 덕분에 북극항로를 통한 무역이나 관광도 이루어진다. 북극해의 얼음에 한정해서만 생각한다면, 북극해의 얼음이 전부 녹더라도 해수면의 상승은 별로 없을 것이다. 물이 얼음으로 변할 때는 분자 구조가 육각형의 형태로 배열되면서 부피가 10% 정도 늘어나지만, 얼음이 물로 녹으면 부피가 원상태로 줄어들기 때문이다. 

 남극 세종기지 극지연구소(KOPRI)의 보고서에 따르면, 남극 대륙 위에 쌓여 있는 빙하의 평균 두께는 2160 미터이다. 만약 남극의 빙하가 모두 녹는다면 바닷물의 높이는 얼마나 상승할까?

 지구 바다의 총면적은 남극 대륙 면적의 26배이다. 2160 미터 두께의 얼음을 식빵에 넣는 슬라이스 치즈처럼 자르면 남극 대륙 넓이에 두께 80 미터인 얼음 27조각이 된다. 

 슬라이스 얼음을 한 장씩 떼어내서 바다 위에 펼쳐놓는다고 하면 전 세계의 바다를 80 미터 두께의 얼음으로 덮을 수 있다. 그 얼음이 모두 녹으면 서울, 인천, 부산, 뉴욕, 런던, 도쿄, 상하이, 홍콩과 같은 도시는 모두 바닷물 속으로 사라지게 된다. 해안선이 얼마나 내륙 쪽으로 침입해 들어올지 정확히 계산하려면 대륙 등고선 데이터와 컴퓨터 시뮬레이션이 필요하다.

 구글 지도사가 여러 변수를 고려하여 계산한 바에 따르면, 남극 빙하가 전부 녹는 경우 전 세계 해수면은 약 66 미터 상승하게 된다. 서해의 평균 깊이가 45 미터 정도이므로, 서해의 수면이 2.5배나 높아지는 셈이다. 

 다행히도 남극은 사시사철 영하의 기온을 유지하기 때문에 단기간에 녹을 가능성은 없다. 

 남극 세종과학기지(남위 62° 13′)의 연평균 기온은 –23℃ 정도이고, 남극점에 비교적 가까이 있는 러시아 보스토크 기지(남위 78° 28′)의 연평균 기온은 –55℃이다. 남극 대륙은 지구가 펄펄 끓어오르지 않도록 하는 최후의 보루라고 할 수 있다.