氣候界 (氣候界)는 地球의 氣候 를 결정짓는 여러 圈域이 相互 作用하는 시스템 이다. ^[1] 氣候시스템 (氣候 system)이라고도 한다. ^[2]

氣候界를 이루는 圈域은 크게 大氣圈 , 受權 , 巖石圈 , 氷河卷 , 生物圈 의 다섯으로 나뉜다. 이들은 서로에게 影響을 주며 地球의 氣候界를 形成하고 있다. ^[1] 氣候界는 代表的인 複雜系 로 季節의 變化에 따라 類似한 패턴이 反復되지만 끊임없이 變化하는 特徵을 보인다. ^[3] 다섯 圈域의 相互 作用 結果 한 地域의 氣候 가 決定된다. 쾨펜의 氣候 區分 은 이 가운데 植生의 成長에 큰 要因을 미치는 季節 에 따른 降雨量 의 程度와 氣溫 을 中心으로 氣候를 區分한 것이다. ^[4] 氣候는 繼續하여 變動하기 때문에 最近 30年 사이의 平均 값으로 現在 氣候의 基準을 삼는다. 이를 氣候 平年값 또는 例年이라고 한다. 最近 들어 氣候의 變化幅이 커지면서 10年 單位의 平均을 따로 算出하여 氣候 變化 指標로 삼고 있다. ^[5]

氣候 變化 는 판 構造 의 變化, 地球의 軌道 變化, 太陽輻射 에 依한 太陽 에너지 의 變化와 같은 自然的 要因과 溫室 가스 , 各種 에어로졸 의 濃度, 土地 의 利用에 따른 地球의 反射率 變化와 같은 人爲的 要因이 한 데 얽혀 氣候界에 影響을 주면 氣候界를 이루는 圈域의 內的 相互 作用에 變化가 일어나 새로운 動的 坪型 을 形成하면서 일어나게 된다. ^[2] 이와 같이 氣候系의 變動에 影響을 주는 要因은 매우 다양하지만 現代의 地球 溫暖化 와 같은 大規模 氣候 變化가 일어난 主要 原因은 溫室 가스 濃度의 上昇이다.

構成 要素 [ 編輯 ]

氣候界는 相互 作用하는 大氣圈 , 受權 , 巖石圈 , 氷河卷 , 生物圈 의 다섯 圈域으로 이루어져 있다.

大氣圈 [ 編輯 ]

地球 大氣圈 은 大部分 窒素 (78%)와 酸素 (21%)로 이루어져 있으며 그 外 아르곤 (0.9%)을 비롯한 여러 氣體가 包含되어 있다. ^[6] 高度에 따라 對流圈 , 成層圈 , 열卷 等으로 區分되며 氣候에 큰 影響을 미치는 것은 對流圈 이다. 最近 對流圈이 漸次 두꺼워 지고 있는 現象이 觀測되어 氣候界에 줄 影響에 對한 硏究가 進行中이다. ^[7]

對流圈은 受權 과 서로 影響을 주면서 水蒸氣 를 交換하고 구름 과 비 를 만들어 물의 循環 이 이루어진다. 물의 循環에 依한 强首는 生物圈 에 直接的인 影響을 주고 高地帶와 極地方에 氷河卷 이 形成되도록 하며, 地下水 가 되어 巖石圈 에도 影響을 준다. ^[8]

受權 [ 編輯 ]

地球의 물은 大部分 바다 에 모여 있어 全體 受權의 97.2 %를 차지한다. 나머지 2.15%는 氷河, 0.62%는 地下水이고 指標를 흐르는 江이나 湖水 等은 0.03%에 不過하다. ^[9] 授權이 다른 여러 圈域에 影響을 주는 물의 循環은 氣候의 形成과 生態系 維持에 絶對的인 影響을 준다.

氷河卷 [ 編輯 ]

氷河는 受權의 一部이지만 地球의 反射率에 影響을 주어 氣候系의 獨自的인 要素로 作用한다. 地球 溫暖化로 氷河의 크기가 줄어들면 反射率이 적어져 太陽 에너지가 地球에 갖히는 現象이 일어난다. 이 때문에 極地方의 얼음이 사라지면 氣候 變化가 加速化 된다. ^[10] 最近 北極海 의 氷河는 여름철에 크게 줄었다가 겨울에 다시 生成되고 있다. 1979年부터 2016年까지 여름철인 9月의 北極海 氷河 크기는 每年 13%假量 줄어들고 있다. 氣候 變化에 關한 政府間 協議體 는 2021年 報告書에서 2050年이 오기 前에 北極海의 氷河가 모두 녹는 일이 벌어질 것으로 내다봤다. ^[11]

한便, 南極의 氷河 亦是 빠르게 줄어들고 있어 氣候 變化 加速化의 原因이 되고 있다. ^[12]

巖石圈 [ 編輯 ]

地球의 巖石은 內核과 外核, 맨틀 , 遲刻 으로 이루어져 있다. 이 가운데 氣候界에 큰 影響을 미치는 것은 판 構造 運動을 하는 맨틀과 知覺이다. 여러 個의 板으로 이루어진 知覺은 맨들의 對流 에 依해 繼續하여 生成되고 沈降하면서 移動하고 있다. 知覺의 이동은 1年에 몇 센티미터 程度여서 ^[13] 짧은 期間에 氣候界에 影響을 미치는 程度는 적지만, 이 過程에서 發生하는 火山 活動은 火山재 를 成層圈까지 뿜어내며 氣候에 影響을 미친다. 또한 數百萬年 程度가 지나면 知覺 위에 놓인 大陸이 移動하여 該當 地域의 緯度 가 變하게 되고 이에 따라 地域의 氣候 亦是 달라지게 된다. ^[14]

大陸 移動에 依한 氣候 變化의 端的인 事例는 南極이다. 南極은 1千4百萬年前 中緯度 地域에 있으면서 툰드라 氣候를 보였으나 劇 地域으로 移動하여 現在의 氣候가 되었다. ^[15]

生物圈 [ 編輯 ]

地球의 거의 모든 地域에 生物이 살고 있다. 生物의 여러 종들은 生態系 를 構成하여 自然 環境 과 相互 作用하면서 스스로 氣候에 影響을 미치는 要素로 作用하여 왔다. 代表的인 事例로 地球 大氣의 成分 變化를 들 수 있다. 原始 地球 大氣에는 酸素가 없었으나 光合成 하는 生物의 登場 以後 酸素를 包含하게 되었다. 또한 이렇게 만들어진 酸素는 물 속에도 녹아들어 酸素 呼吸을 하는 수 많은 生物들이 살 수 있는 環境이 되었다. ^[16] 酸素 形成의 主人公은 主로 高原生代 의 藍藻類 로 이들의 死體는 두터운 黑鉛 層을 形成하였고 以後 褶曲 山脈 形成에도 寄與하였다. 다른 巖石에 비해 黑鉛은 摩擦率이 적기 때문이다. ^[17] 높은 褶曲 山脈은 自體的으로 高山 氣候 를 形成할 뿐만 아니라 大氣의 移動에 影響을 주어 獨特한 氣候를 만든다.

植物의 成長은 구름의 形成과 指標 反射率에 影響을 주어 氣候를 변화시킨다. 2017年 美國 컬럼비아대 地區 및 環境工學科 피에르 젠틴 敎授팀은 植物界가 氣候에 미치는 影響을 全體 要素의 30%로 評價하였다. ^[18]

相互 作用 [ 編輯 ]

氣候界를 이루는 圈域들은 相互 影響을 주며 氣候의 特徵을 決定한다. 特히 大氣 循環 , 물의 循環 은 氣候의 特徵을 決定한다. 이 外에도 海洋의 熱炎循環 亦是 氣候에 影響을 미친다. 炭素의 循環 은 自然的 要素에 依한 循環에 人間의 活動에 依한 二酸化炭素 의 排出이 더해져 氣候 變化에 큰 影響을 주고 있다.

大氣 循環 [ 編輯 ]

地球의 大氣圈은 緯度에 依한 溫度 差異와 地球의 自轉 에 影響을 받아 循環하고 있다. 大氣의 對流에 依한 上昇과 下降은 大氣圈의 對流層을 크게 셋으로 나누게 되는데 南北위 60度 附近에서 極點 까지의 極 循環(劇 細胞), 30度에서 60度 까지의 페렐 循環(中緯度 細胞), 赤道에서 30度 까지의 해들리 循環(熱帶 細胞)으로 나뉜다. 循環 細胞 사이에는 제트 氣流 가 形成된다. 極 循環과 페렐 循環 사이에는 極 제트 氣流가 놓이고 페렐 循環과 해들리 循環 사이엔 亞熱帶 제트 氣流가 形成된다. ^[19]

해들리 循環과 極 循環은 더운 空氣가 上昇하고 차가운 空氣가 下降하는 直接 循環이고 이 두 直接 循環 사이에 놓인 페렐 循環은 차가운 空氣가 上昇하고 더운 空氣가 下降하는 間接 循環이다. ^{[20] :6} 해들리 循環과 페렐 循環이 만나는 緯度 30度 附近은 亞熱帶 高氣壓이 形成되어 비구름이 만들어지지 않기 때문에 큰 沙漠이 發達하게 된다. 아프리카의 사하라 沙漠 나 오스트레일리아의 그레이트빅토리아 沙漠 李 代表的이다. ^[21]

大氣 循環은 高氣壓과 低氣壓의 移動에 影響을 주어 날씨 變化의 패턴을 만든다. 例를 들어 北半球 中緯度에 屬한 大韓民國은 그 보다 西쪽에 있는 中國에서 形成된 氣象 現象이 偏西風 을 타고 移動해 오게 된다. 中國 北東部 乾燥 地帶에서 發生한 黃沙는 發生 地域에 따라 하루에서 1週日 사이 大韓民國에 到着한다. ^[22]

물의 循環 [ 編輯 ]

물의 循環은 그 自體가 氣候 區分의 代表的 指標이다. 쾨펜의 氣候 區分 은 强首와 溫度를 基準으로 植生의 特徵을 區分한 것이다. ^[4] 물은 地球의 形成 過程에서부터 存在하였으며 現在 이루어 지고 있는 火山 活動의 마그마에도 물이 包含되어 있다. 地球의 물은 바다 를 形成하였고 全體 受權 의 97.2 %가 바다이다. 물의 表面에서 이루어지는 蒸發散에 依해 水蒸氣가 大氣圈으로 移動하고 凝結點 以下로 溫度가 내려가면 凝縮 하여 구름 을 形成한다. 구름을 이루는 물 알갱이는 여러 要素의 影響을 받아 비가 되어 떨어진다. 이렇게 내린 비는 指標에 고여 湖水 가 되거나 傾斜를 타고 흐르며 江 이 되고 地下로 스며들어 地下水 가 된다. 江물과 地下水는 勁士를 따라 흘러 다시 바다로 合流한다. ^[23]

熱炎循環 [ 編輯 ]

熱炎循環은 물의 循環의 一部이지만 海洋의 對流를 包含하는 바닷물 內部의 循環으로서 氣候系의 獨立的인 要素로 作用한다. 極地에서 차가워져 深海로 下降한 深層水는 低緯度 地域을 向해 움직이고 反對로 低緯度 地域에서 데워져 올라온 表層水는 極地方으로 移動한다. 이러한 熱炎循環은 海洋의 熱交換을 통해 極地方과 低緯度 地方의 과냉과 過熱을 막아 平衡을 維持하게 한다. 最近 加速化 되고 있는 地球 溫暖化는 極地方의 氷河를 녹여 바닷물의 密度에 影響을 주어 熱炎循環을 妨害하고 있다. 氷河의 민물이 섞인 바닷물은 鹽分의 濃度가 낮아져 低緯度 地域의 바닷물을 밀어내지 못하고 있다. ^[24]

炭素 循環 [ 編輯 ]

炭素의 循環은 地球上의 生物圈, 巖圈, 受權, 棄權 사이에서 行해지는 炭素의 生化學的인 循環이다. 炭素는 山불과 같은 火災, 火山 活動, 生物의 呼吸과 같은 自然的 原因과 人間의 産業 活動과 같은 人爲的 原因에 依해 大氣中으로 排出되며, 植物의 光合成을 통한 成長 過程에서 다시 生物圈으로 回收된다. ^[25] 또한 大氣와 海洋 사이의 二酸化炭素 均衡을 통해 바닷물 속으로도 녹아들어 간다. ^[26]

數十億年의 時間 동안 地球에는 小行星의 衝突이나 마그마의 噴出과 같은 事件을 통해 二酸化炭素가 輩出되었고 ^[27] , 高原生代의 藍藻類나 石炭紀 의 羊齒類와 같은 生物들이 蓄積한 炭素는 地層 사이에 堆積되었다. ^[28] 現在海底와 地層으로 蓄積된 炭素의 量은 184景 5000兆 톤으로 推定되고 있다. ^[27]

炭素를 包含하는 二酸化炭素 나 메탄 과 같은 機體는 大氣 中에 매우 적은 量이 있지만 溫室 效果 를 일으키기 때문에 氣候 變化 의 가장 큰 原因으로 指目된다. 炭素는 自然的 原因으로도 다시 大氣 中에 排出되지만, 産業革命 以後 人間의 活動에 依한 炭素 排出은 地球의 歷史에서 類例가 없는 量이다. ^[29]

氣候系의 變化 [ 編輯 ]

氣候界는 끊임 없이 變化한다. 氣候系의 變化를 일으키는 要素는 自然的 原因과 人爲的 原因으로 나눌 수 있다. 自然的 原因에는 板構造 運動을 통한 大陸의 移動과 火山 活動, 地球 軌道의 變化, 太陽 强度의 變化 等을 들 수 있고, 人爲的 原因으로는 溫室가스의 排出, 待機 中 微細 粒子인 에어로졸의 排出, 土地 利用에 따른 숲의 減少와 같은 生物圈의 變動을 들 수 있다. ^[2] 이러한 外部의 强制的 壓力을 받은 氣候系의 各 要素는 相互 作用에서 內的인 變化를 겪고 그 結果 氣候 變化 를 보이게 된다.

눈덩이 地球 假說은 地球가 한 때 全 地域이 氷河로 뒤덮여 있었다고 推定한다. 地球 全體가 氷河로 뒤덮여 있을 때엔 地球의 反射律이 매우 커서 太陽 에너지가 大氣 中에 붙잡혀 있지 못하고 다시 宇宙 空間으로 放出되기 때문에 매우 추운 氣候가 維持되었을 것이다. 이러한 狀態는 板構造 運動에 依한 火山 活動으로 地球 內部의 二酸化炭素가 噴出되면서 생긴 溫室 效果에 依해 解消되었다고 보고 있다. ^[30] 以後로도 地球는 氷河期 와 間氷期 를 오갔으며 가장 最近의 마지막 빙기 는 11萬年 前에서 10萬年 前 사이에 始作되어 1萬 5千年 前 무렵 끝났다. ^[31]

이렇게 週期的 變化를 보이던 氣候界는 19世紀 以後 急速한 地球 溫暖化 現象을 겪고 있다. 最近의 氣候 變化는 自然的 原因도 있겠지만 産業革命 以後의 人爲的 要因이 더욱 重要하고 큰 原因으로 指目되고 있다. 人間의 産業 活動을 위해 炭素의 循環 을 통해 땅 속에 묻혀 있던 化石 燃料 를 發掘하여 使用하였기 때문이다. 2004年 測定結果 1770年에 비해 待機 中 二酸化炭素量이 70% 增加했다. ^{[20] :30} 또한 人口의 增加와 함께 숲이 都市와 耕作地, 産業 團地 等으로 바뀌면서 二酸化炭素의 吸水量度 줄어들고 있다. ^[26]

只今과 같은 趨勢로 地球 溫暖化가 加速化 되면 生態系의 均衡이 무너져 回復되지 못하는 티핑 포인트 를 맞을 수 있다. ^[32]

各州 [ 編輯 ]