과학자들은 지구의 탄소 배출에 대한 회복력이 기후 모델이 시사하는 것보다 더 빠른 속도로 풀리고 있다는 징후를 발견했습니다.

국제응용시스템분석연구소( IIASA )가 주도한 새로운 연구에 따르면 지구의 탄소-기후 시스템은 이전에 생각했던 것보다 더 취약할 수 있습니다. 이 연구는 지구가 인간이 유발하는 환경 스트레스에 어떻게 반응하는지 종합적으로 분석하여 더 넓은 시스템 차원의 관점을 제시합니다.

2016년 1월 16일자 Science of the Total Environment 에 게재된  이 연구는 IIASA와 우크라이나 리비우 공과대학교 과학자들이 수행했습니다. 연구팀은 탄소 배출량을 "스트레스"와 "스트레스"의 측정 가능한 지표로 변환하여 인간 활동이 지구에 미치는 영향을 평가하는 혁신적인 방법을 도입했습니다.

"지금까지 과학계는 주로 지구의 상태를 연간 기가톤(gigaton) 단위의 탄소로 측정해 왔습니다. 이는 중요하지만, 물리적 시스템으로서 지구가 우리가 가하는 압력 증가에 어떻게 반응하는지 보여주지는 않습니다."라고 IIASA 선진 시스템 분석 프로그램(Advancing Systems Analysis Program)의 연구원이자 주저자인 마티아스 조나스는 설명합니다. "우리는 지구 시스템 전체가 그 부담 아래 어떻게 늘어나고 늘어나는지 보고 싶었습니다."

이 연구의 주요 결과 중 하나는 인간 활동이 단위 부피당 지구 시스템에 에너지를 추가하는 비율을 나타내는 개념인 "스트레스 파워"의 도입입니다. 2021년 스트레스 파워는 연간 12.8~15.5파스칼로 추산되었습니다. 이는 미풍의 압력과 거의 비슷하여 무시할 수 있는 수준으로 보일 수 있지만, 지구의 육지, 해양, 그리고 대기에 걸쳐 누적되는 영향은 이러한 압력이 지구를 자연적인 평형에서 벗어나게 할 수 있음을 시사합니다. 인간에 의한 기후 변화의 영향을 받지 않는 시스템에서는 스트레스와 긴장 모두 일반적으로 0에 가깝게 유지됩니다.

지구 반응의 숨겨진 전환점

연구진은 또한 지구의 "지연 시간"에서 시간 경과에 따른 변화를 분석했습니다. 지연 시간은 지구의 탄소 시스템이 스트레스에 얼마나 빨리 반응하는지를 나타내는 지표이며, 1925년과 1945년 사이에 전환점이 있음을 확인했습니다. 이는 지구의 시스템이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 일찍 스트레스에 대한 반응을 바꾸기 시작했음을 시사합니다.

"이 초기 전환점은 예상치 못한 것이었습니다."라고 조나스는 말합니다. "이는 지구의 육지와 해양이 20세기 전반기부터 평소의 패턴에서 벗어나 변화하기 시작했을 가능성을 시사합니다. 그 이후로 이러한 시스템은 예전처럼 작동하는 대신 인간 활동에 점점 더 많은 부담을 지게 되었고, 결국 이산화탄소를 효과적으로 흡수하지 못하게 되었습니다."

이는 국가들이 온실가스 배출량을 줄이기 위해 계획보다 빨리 조치를 취해야 한다는 것을 의미합니다.

"미래의 배출량 목표 달성은 중요하지만, 지구가 얼마나 빠르게 취약해지고 있는지에도 주의를 기울여야 합니다."라고 조나스는 말합니다. "목표를 달성하더라도 지구의 자연계가 약화되어 예상보다 일찍 심각한 혼란에 직면할 수 있습니다. 지구가 더 일찍 취약해지는 모습은 아직 기후 모델에 반영되지 않았지만, 반드시 반영되어야 합니다."

연구팀은 이러한 변화를 정량화하고 지구 기후 모델링에 응력-변형률 접근법을 포함하기 위한 추가 연구의 필요성을 강조합니다. 과학자들이 탄소만을 측정하는 것에서 지구가 압력 하에서 물리적으로 어떻게 반응하는지 이해하는 것으로 지구의 상태를 추적하는 방식을 확장함으로써, 세계가 앞으로 닥칠 어려움에 더 잘 대비할 수 있기를 기대합니다.

참고문헌: Matthias Jonas, Rostyslav Bun, Iryna Ryzha, Piotr Żebrowski 공저, "Human-induced carbon stress power upon earth: integrated data set, rheological findings and consequences", 2025년 6월 27일,  Science of The Total Environment .
DOI: 10.1016/j.scitotenv.2025.179922