1.기후 변화
기후란 어떤 지역에서 오랜 기간 동안의 평균적인 기상 상태를 의미합니다.
그러나 기후는 언제나 동일한 것이 아니라 오랜 시간에 걸쳐 변하는 것이 일반적입니다.
이처럼 기후를 변화시키는 요인은 무엇일까?
기후는 복잡한 지구 시스템 속에서 다양한 요소의 영향을 받으며 천천히 변화하고 있습니다.
기후를 일으키는 요인은 크게 자연적요인과 인의적 요인으로 나눌 수 있습니다.
1)자연적요인
기후 변화의 자연적 요인은 크게 지구 내적 요인과 지구 외적 요인으로 나눌 수 있습니다.
지구 내적 요인으로는 수륙 분포 및 빙하 면적의 변화, 생물의 증감 또는 화산 폭발과 같은 대규모 사건 등이 있습니다.
수륙 분포와 빙하 면적이 변화는 호흡과 광합성량을 바꾸어 대기 중 온실 기체량을 변화 주며, 화산 폭발로 대기 중에 방출된 화산재 등은 태양 에너지를 차단합니다.
이처럼 기권, 수권, 생물권의 각 요소들이 상호 작용하며 태양 복사 에너지와 지구 복사 에너지의 출입에 영향을 줍니다.
이러한 과정으로 지구 전체적으로 대기 대순환과 해류의 변화가 나타나며, 이를 통해 지구 기후가 변하게 됩니다.
기후 변화의 지구 외적요인으로는 주기적으로 나타나는 천문학적 요인과 태양활동의 변화가 있습니다.
지구는 자전축의 기울어진 방향과 각도 및 공전 궤도 이심률이 변하고, 그에 따라 태양과 거리 및 태양 에너지의 입사각을 변화시켜 지표에 도달하는 태양 복사 에너지양이 달라집니다.
지구 자전축은 21.5도에서 24.5도까지 약 41,000년을 주기로 변합니다.
지구 자전축 경사가 커지면 계절에 따른 태양 복사 에너지 입사각의 차이가 증가하여 기온의 연교차가 커집니다.
지구 공전 궤도는 거의 원 모양과 타원 모양 사이에서 약 10만 년을 주리고 변합니다.
지구 공전 궤도의 이심률이 커질수록 근일점과 원일점에서 태양까지의 거리 차가 커지고, 그 결과 태양 복사 에너지양의 차이는 최대 23%까지 증가합니다.
한편, 세차 운동은 지구 자전축이 기울어진 팽이처럼 회전하는 현상으로 약 26,000년의 주기로 일어납니다.
현재 북반구는 근일점에서 겨울이고 원일점에서 여름인데, 약 13000년 후에는 자전축 방향이 바뀌어 여름과 겨울의 위치가 반대가 될 것입니다.
지구 자전축의 방향 변화: 1]계절, 위치
2]연교차 --> 문제 출제
지구 공전 궤도 이심률 변화: 이심률이 증가->타원에 가까워짐
이심률이 감소->원에 가까워짐 (반지름, 즉 거리가 같을때 공전주기와 겨울이든지 여름이든지 지구에 입사하는 복사에너지는 항상 같음)
지구 자전축의 기울기 변화: 일사량의 변화는 기후 변화이다
| 남중고도 여름이면 증가 | 낮의 길이 여름이면 증가 |
| 겨울이면 감소 | 겨울이면 감소 |
낮길이랑 자전축이 비례한다
(지구 자전축 경사각이 커질수록 태양 남중고도는 증가하고 낮의 길이도 증가한다(남반구일때도 마찬가지이다)
태양활동의 변화
흑점->개수 증가하면 태양의 활동이 활발하다
극대기, 극소기는 흑점의 개수로 파악한다
2)인위적 요인
인간 활동 역시 지구 기후에 영향을 줄 수 있습니다.
산업 및 발전 시설이나 자동차에서 배출되는 다량의 온실 기체가 대표적인 예입니다.
또한 농지 개간이나 벌목으로 인한 산림 훼손은 식물에 의한 이산화탄소 제거 효과를 크게 감소시킬 뿐 아니라, 물을 비롯한 물질의 순환과 지표의 복사 특성을 변화시켜 강수량에 영향을 줍니다.
이산화 탄소량(by 화산 연료)
에어로졸(1nm~ 100um 작은 액체나 고체 입자) 변화(미세먼지->반사율 증가)
사막화 (by 산림 훼손이나 도시화)
양먹임(기온상승영향이 기온상승 결과를 가져옴) <-> 음먹임
3-1)태양 복사 에너지
가시광선(단파) (0.5um)
3-2)지구 복사 에너지
적외선(장파) (2.5~25um)
대기의 장는 8~13um 지구 복사 에너지 거의 흡수하지 않는층
대기의 선택적 흡수
1]자외선는 성층권에서 흡수
2]적외선은 수증기>>>이산화탄소에의한 흡수
4)지구의 복사 평형과 온실효과
지구에 입사된 태양 복사 에너지는 일부가 반사되어 나가고, 나머지는 대기와 지표면에 흡수되었다가 지구 복사 에너지로 다시 우주로 나갑니다.
이때 지표와 대기의 흡수량과 우주로 방출하는 복사 에너지로 다시 우주로 나갑니다.
이때 지표와 대기의 흡수량과 우주로 방출하는 복사 에너지양이 같게 유지되는데, 이것을 복사 평형이라고 합니다.
한편, 지구에서 우주로 에너지를 방출하는 과정에서 대기에 흡수된 에너지가 다시 지구로 재복사되어 지표의 온도가 높아지는 것을 온실 효과라고 합니다.
자연적인 온실 효과는 지구의 온도를 높여 주고, 일교차와 연교차를 작게 만들어 지구 환경에서 생명체가 존재할 수 있게 해 주었습니다.
지구 온난화
