최근 UNEP “1.5℃ 초과, 오버슈트” 보고서
캐나다 팀 오버슈트 피해 정량적 분석법 제시
온도-기간 고려 ‘도·년(degree-years)’개념
“기온 회복과 지구시스템 회복은 전혀 달라”
화상 예방처럼 온도 낮추고 초과기간 줄여야
▲지난 23일 프랑스 중동부 샤모니 계곡에 위치한 알프스 몽블랑 산군의 보송 빙하에서 구멍이 난 모습이 촬영됐다. (사진=AFP/연합뉴스)
사람이 뜨거운 물에 손을 잠깐 담갔다 빼면 피부가 다시 정상으로 돌아올 수 있지만, 더 높은 온도에 더 오래 노출될수록 더 심하게 화상을 입고 피부 조직이 손상된다.
기후변화와 지구 생태계도 비슷하다. 지구 평균기온이 1.5℃를 넘어섰다가 다시 내려오더라도 그동안 지구시스템에 축적된 변화가 모두 원래대로 돌아오는 것은 아니다. 특히 영구동토와 해양처럼 느리게 반응하는 시스템은 '오버슈트(overshoot, 기온 한계 초과)'의 흔적을 오랫동안 남길 수 있다.
유엔환경계획(UNEP)은 최근 보고서에서 지구 평균기온이 산업화 이전 대비 1.5℃ 초과가 현실화할 경우 '오버슈트→정점→하강→안정화'라는 경로를 거치게 되며, 정점의 온도가 높고 초과 기간이 길수록 위험이 커진다고 설명했다.
이런 UNEP 보고서를 정량적으로 뒷받침하는 논문이 새롭게 주목을 받고 있다. 이 논문은 UNEP 보고서에는 반영되지 않았다.
◇'얼마나 뜨거웠나'에서 '얼마나 오래 뜨거웠나'로
캐나다 콩코디아대 미첼 디카우 연구원·H. 데이먼 매튜스 교수와 사이먼 프레이저대 커스틴 지크펠트 교수 연구팀은 지난 6월 국제학술지 '커뮤니케이션스 지구와 환경 (Communications Earth & Environment)'에 관련 논문을 발표했다.
연구진이 제시한 핵심 개념은 '도·년(degree-years)'이다. 오버슈트 기간 동안 기준 시나리오보다 높은 온도가 얼마나 오래 지속됐는지를 누적한 값이다. 예를 들어 기준보다 0.5℃ 높은 상태가 10년 지속되면 5℃·년이다.
연구진은 지구시스템모델을 이용해 42쌍의 오버슈트·기준 시나리오를 비교했다. 그 결과 영구동토와 해양처럼 변화가 느린 생태계에서는 최고기온보다 누적된 도·년이 오버슈트 이후의 변화를 설명하는 데 유용한 것으로 나타났다. 일부 변수에서는 도·년과 변화 사이의 선형관계가 매우 강하게 나타났다.
이는 화상과 비슷하다. 같은 뜨거운 물이라도 피부가 얼마나 뜨거웠는지뿐 아니라 얼마나 오래 닿았는지가 손상 정도를 결정한다. 기후에서도 오버슈트의 '높이'와 '시간'을 함께 봐야 한다는 것이다.
▲지구 기온의 일시적 초과(오버슈트)의 가역성과 회복년도까지의 도-년(degree-years) 개념을 보여주는 그림. 그림 A는 기후 변수에 대한 가역성의 정의를 나타낸다. 그림 B는 오버슈트의 도-년을 보여주는데, 이는 오버슈트 시나리오와 기준(baseline) 시나리오 간의 전 지구 지표 기온(GSAT) 차이를 시간에 대해 적분한 값이다. 회복년도는 지구 표면온도가 기준 시나리오와 동일한 수준으로 되돌아가는 시점을 말한다. (자료=Communications Earth & Environment, 2026)
◇'오버슈트' 때 무슨 일이 벌어지나
우선 극지방 영구동토층에서는 탄소 손실이 나타난다. 오버슈트 기간 동안 상승한 열이 지표면 아래 토양으로 천천히 전달되면서 얼어있던 영구동토층이 녹기 시작하고, 억제됐던 토양 미생물의 유기물 분해 작용이 활성화된다. 매장된 탄소가 이산화탄소와 메탄 형태로 대기 중에 다량 방출된다. 오버슈트가 끝난 뒤 지표면 기온이 내려가 얼어붙은 얼음 땅 일부는 다시 얼어붙을 수 있지만 이미 분해돼 대기 중으로 배출된 탄소가 다시 토양 유기물로 쌓여 동결되기까지는 수천 년이 걸린다. 인간의 시간 지평에서는 복구 불가능한 단방향 자산 손실이다. 배출된 탄소는 지구를 계속 데우는 '탄소 채무(carbon debt)'로 남게 된다.
두 번째는 심해 온난화 및 열팽창 해수면 상승이다. 오버슈트 동안 해수 표면이 흡수한 막대한 열이 해류의 침강과 대류 혼합을 통해 심해에 쌓이게 된다. 이 열은 바닷물 부피를 지속적으로 팽창시켜 열팽창에 의한 해수면 상승을 장기간 유발한다. 다시 기온이 내려가면 대기와 맞닿은 해수 표면은 빠르게 식지만, 심해 열은 수백 년 동안 빠져나가지 못하고 '심해 축적 열 채무(subsurface heat debt)'로 남는다.
세 번째는 심해 산소 결핍이다. 오버슈트 동안 해수 온도가 상승하고 해양 순환이 약화되면서 산소가 결핍되고 이산화탄소가 과다 용해된 표층수가 심해로 하강한다. 심해 산소 농도가 급격히 감소(빈산소화)하면 해양생물 서식지가 크게 축소된다. 심해의 산소 결핍 물 덩어리는 수백 년간 지속될 수 있다.
▲미국 해양대기청(NOAA)이 제공한 이 위성 사진은 지난 26일 동태평양 상공에 위치한 허리케인 폴로(오른쪽), 오달리스(더 북쪽), 놀로(왼쪽)의 모습을 보여준다. (사진=AFP/연합뉴스)
▲지난 27일 태국 방콕의 침수된 지역에서 주민들이 장기간 이어진 폭우로 불어난 물을 헤치며 이동하고 있다. 수도 전역에 홍수를 일으킨 장기 폭우로 인해 방콕 내 50개 구가 모두 홍수 재난 지역으로 선포됐다. (사진=EPA/연합뉴스)
◇기온은 돌아와도 바다와 영구동토엔 상처가 남는다
연구진은 30개 기후변수의 복원성을 분석했다. 영구동토의 토양 탄소, 최대 대서양 자오선 역전 순환(AMOC) 강도는 연구에서 설정한 기온 복귀 시점에 복원성이 거의 0%로 나타났다. 열팽창에 의한 해수면 상승, 해양 온도와 산소의 복원성도 약 20~25% 수준이었다.
특히 해양은 지표면보다 반응이 느리다. 지표 기온이 다시 낮아져도 오버슈트 기간에 흡수한 열이 심해에 남아 해양 온도와 산소, 열팽창에 따른 해수면 상승에 영향을 줄 수 있다. 영구동토 역시 한 번 녹아 손실된 탄소가 단기간에 다시 축적되기 어렵다.
대기 중 CO₂를 줄여 표면 기온을 100% 이전 수준으로 되돌리더라도 심해와 영구동토층 깊은 곳에는 수백~수천 년간 한번 입은 상처가 사라지지 않을 것이란 설명이다. 화상을 입은 피부의 표면 온도가 정상으로 돌아와도 손상된 조직이 즉시 회복되지 않는 것과 비슷하다.
“기온이 다시 내려갔다"와 “지구가 원래 상태로 돌아왔다"는 말이 같지 않다는 것이다.
이번 연구의 의미는 UNEP가 정책적으로 제시한 “오버슈트의 정점과 기간을 줄여야 한다"는 원칙에 구체적인 측정 방법을 제시했다는 데 있다.
오버슈트가 불가피하다면 얼마나 높이 올라가는지만이 아니라 얼마나 오래 그 상태에 머무르는지, 즉 누적된 '도·년'을 줄이는 것이 중요하다는 것이다.
다만 연구에서 말하는 '복원성 0%'는 영원히 회복되지 않는다는 의미는 아니다. 연구진은 금세기 말 기온이 기준 시나리오로 돌아오는 시점의 상태를 비교했으며, 수백~수천 년에 걸친 장기적인 지구시스템의 회복까지 평가한 것은 아니다.
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