‘탄산가스 빠진 따뜻한 사이다’처럼…더워진 바다 CO₂ 흡수량 줄었다

해양이 인위적 CO₂ 배출 4분의1 흡수
해양폭염 등 바닷물 온도 급격한 상승
2023년 바다 흡수량 CO₂ 10억톤 감소
온난화 계속 땐 흡수원 역할 못할 수도

인류가 배출하는 이산화탄소(CO₂)의 4분의 1을 흡수해 지구온난화를 늦춰주는 해양이지만 온난화로 바닷물 온도가 상승하면 CO₂를 흡수하는 양도 줄어들 것으로 우려되고 있다.

스위스 취리히 연방공과대학교 등 국제연구팀은 최근 '네이처 기후변화(Nature Climate Change)'에 발표한 논문에서 “해양 폭염(marine heatwave)로 기록적인 바닷물 온도가 상승했던 지난 2023년 해양의 CO₂ 흡수량이 10% 감소했다"고 밝혔다.

연구팀은 “2023년에 전세계 해양 표층 온도가 급격히 상승하면서 북대서양 등 여러 해역에서 기록적인 수준을 넘어섰다"면서 “특히 열대 태평양은 강력한 엘니뇨 현상으로 인해 수온이 많이 상승했다"고 지적했다.

연구팀은 전 세계 관측망의 해양 CO₂ 측정 결과를 바탕으로 해수온도의 급격한 상승이 해양의 CO₂ 흡수에 어떤 영향을 미쳤는지를 조사했다.

그 결과, 2023년 전 세계 비(非)극지 해양의 이산화탄소 흡수량은 예상보다 약 10% 줄어든 것으로 나타났다. 수치로는 약 0.28 페타그램 탄소(PgC, 1PgC=10억 톤 탄소)가 줄었다. 이는 대기 중으로 추가로 약 10억톤의 이산화탄소(CO₂)가 방출된 효과와 맞먹는다. 한국이 2024년 배출한 CO₂ 양 6억9158만톤의 1.4배 수준이다.

세계 해양은 매년 인위적으로 배출되는 CO₂의 약 4분의 1을 흡수해 지구 기후 시스템을 안정화하고 있다. 해양이 없었다면 대기 중 CO₂ 농도는 지금보다 훨씬 더 높았을 것이고, 지구 온난화는 이미 파리 기후협정에서 정한 1.5℃ 마지노선을 크게 초과했을 것이라고 전문가들은 판단하고 있다.

현재 인류는 매년 약 9~10 PgC의 탄소를 화석연료와 산업 활동으로 배출한다. 이 중 약 25%인 2.3~2.5 PgC를 바다가 흡수하면서 지구 온난화 속도를 늦추는 역할을 해왔다.

과학자들은 2023년 해양의 CO₂ 흡수량 감소 원인을 바다 표면 수온 상승에서 찾는다. 따뜻해진 바닷물은 CO₂를 잘 녹이지 못한다. 기체는 물이 따뜻할수록 덜 녹는다. 사이다를 데우면 탄산 가스가 빠져나가는 것과 같다.

2023년의 경우 북반구 아열대와 아한대 바다에서 CO₂ 방출(outgassing) 현상이 두드러졌다. 이에 비해 평소 CO₂를 많이 배출하는 열대 동태평양의 경우 2023년에 오히려 CO₂ 흡수를 높이는 역할을 했다.

엘니뇨 현상이 나타나면 열대 동태평양 해역에서 해류가 역전돼 따뜻한 표층수가 남미 연안에 쌓이고, 깊은 바다의 차갑고 CO₂가 풍부한 해수가 표면으로 올라오지 못해 CO₂를 거의 배출하지 않는다. 결과적으로 엘니뇨는 해수 온도를 높이는 작용을 함에도 불구하고 CO₂ 흡수를 높이는 역할을 한다.

연구팀은 해양이 CO₂를 흡수하거나 방출하는 것이 단순하지만 않다고 말한다. 온도에만 의존하지 않는다는 것이다. 실제로 수온 상승으로 인한 CO₂ 용해도 감소만 고려한다면, 2023년 고온으로 인한 CO₂ 방출량은 10배 이상 증가했어야 하고, 그렇게 됐다면 전 세계 해양 탄소 흡수원이 거의 완전히 붕괴되었을 것이다. 실제로는 흡수원이 10%만 감소했다.

연구팀은 수층이 안정적인 상태, 즉 성층화 현상로 인해 CO₂가 풍부한 물이 심층에서 표층으로 상승하는 것이 막혔고, 한편으로는 식물플랑크톤이 DIC를 흡수해 심해로 지속적으로 운반하면서 표층의 CO₂를 줄인 덕분에 대기 중의 CO₂가 흡수될 수 있었다고 설명했다. 빛이 닿는 층의 광합성 생물이 CO₂를 흡수하고 성장한 후 죽어 심해로 가라앉는 과정을 '생물학적 펌프'라고 한다.

취리히 연방공과대 환경물리학 교수인 니콜라스 그루버는 “결과적으로 2023년의 극심한 기온에 대한 해양의 반응은 온도로 인한 가스 방출과 용존 CO₂의 흡수 사이의 끊임없는 줄다리기 결과로 이해될 수 있다"고 말했다.

연구팀은 “아직은 해양이 여전히 많은 CO₂를 흡수하고는 있지만, 이 중요한 탄소 흡수원의 미래에 어떻게 발전할지는 불확실하다"면서 “장기적으로 지구 온난화나 더 극단적인 해수면 온도 상승이 이어질 경우, 바다의 탄소 흡수 기능이 지속적으로 약화될 수 있다"고 경고했다.

2023년 기록적인 고온 이후 전 세계 해양은 거의 식지 않았고 지구는 계속해서 온난화되고 있다. 해양폭염은 점점 더 빈번해지고 강해지고 있다. 바다가 더 이상 안정적인 '지구의 완충 장치' 역할을 하지 못한다면, 인류의 온실가스 감축 노력은 더욱 절실해질 수밖에 없다는 것이다.

강찬수 기자 kcs25@ekn.kr