토텐 빙하(Totten Glacier)는 호주에서 가장 가까운 동남극에서 가장 큰 빙하로 길이 65km, 폭은 30km에 달한다. 크기만 144㎞×35㎞에 달하는 세계 최대 규모의 빙하다. 그런데 이 빙하가 최근 급격히 얇아지고 있다.

과학자들은 두께가 수 km에 달하는 이 빙하가 모두 녹을 경우 전 세계 해수면이 적어도 3.5m 높아질 것으로 보고 있다. 상황이 심각한 만큼 과학자들은 이 바다 위에 떠 있는 토텐 빙하가 왜 이처럼 빨리 녹고 있는지 원인을 분석하고 있었다.

그리고 지난 2015년 1월 호주 연구팀을 통해 빙하 밑 바닷물의 온도가 다른 지점과 비교해 3도 더 높다는 사실을 발견했다. 바다에 떠 있는 거대한 얼음덩어리 동남극 빙붕(ice shelf) 아래 따뜻한 물이 흐르고 있다는 것.

강한 바람에 의해 따뜻한 바닷물 이동    

그러나 토텐 빙하 위 빙상(ice-sheet)까지 빠르게 녹아내리고 있었다. 빙하 밑에 따뜻한 물이 있다는 이유만으로 빙하 전체가 녹고 있다는 사실을 전부 설명할 수 없었다. 의문을 갖고 연구를 진행하던 과학자들은 최근 또 다른 원인을 찾아냈다.

거대한 빙하가 녹아내리고 있는 근본적인 이유는 바람(wind)이라는 것. 강한 바람에 의해 온난화에 의해 생성된 따뜻한 해수가 빙하 쪽으로 이동하고 있으며 이 해수로 인해 거대한 빙하 크기가 급속히 줄어들고 있다는 논문이 발표됐다.

이 보고서는 1일 국제학술지 ‘사이언스 어드밴스’에 발표됐다. 논문 제목은 ‘Wind causes Totten Ice Shelf melt and acceleration’이다. 논문 작성자는 텍사스 대학의 지구물리학자 차드 그린(Chad Greene) 교수 연구팀이다.

이들은 지난 14년 간 NASA 위성에 의해 촬영된 1258장의 남극 빙붕 사진을 비교분석하면서 바다에 떠 있는 빙붕 들의 위치와 크기가 바람과 해수온도 등 주변 상황에 따라 어떻게 변화하고 있는지 그 상태를 세밀하게 추적해왔다.

그리고 바람이 해수 움직임에 큰 영향을 미치고 있으며 빙하를 녹이는 원인이 되고 있다는 사실을 발견했다. 흥미로운 사실은 바람의 영향으로 남극 바다 밑으로 흘러내려온 따뜻한 해수가 바다 밑 부분에서 위쪽으로 상승하고 있다는 점이다.

이로 인해 위쪽에 떠 있는 빙하 밑 빈 공간들을 따뜻한 해수가 채워나가면서 프랑스만한 면적 의 토텐 빙하를 밑바닥에서부터 잠식하고 있는 것으로 나타났다. 흥미로운 점은 빙하 밑 해수대가 두 층으로 엄격히 구분돼 있다는 점이다.

토텐 빙하 밑에는 빙하로부터 녹아내린 해빙수(meltwater)가 있어 거대한 빙하를 떠받치고 있다. 그 밑에는 소금기가 있는 따뜻한 바닷물이 흐르고 있는데 온도가 다른 이 두 해수대가 물과 기름처럼 섞이지 않은 채 분리된 상태를 철저히 유지하고 있는 중이다.

지상풍으로 인해 해밍 속도 더 빨라질 수도  

밑에 있는 수온이 높은 해수대는 주기적으로 상승해 빙붕 밑으로 뻗쳐있는 빙식구(氷蝕溝, grooves)를 잠식하고 있는 것으로 나타났다. 빙식구란 빙하 형성초기 형성된 기저부의 폭이 좁고 길게 파인 요철형의 좁고 긴 홈들을 말한다.

텍사스대 과학자들은 이 빙하 밑 해수대 변화가 어떻게 일어나고 있는지 지난 19개월간 그 원인을 분석해왔다. 그리고 동남극 가까이에서 발생하고 있는 지상풍(地上風, surface wind)이 차갑고 따뜻한 두 해수대 흐름에 큰 영향을 미치고 있다는 사실을 발견했다.

지상풍이란 고도 1km 이하의 낮은 곳에서 부는 바람을 말한다. 지표면 부근에서 부는 바람이기 때문이 지표바람이라고도 불린다. 육지 위에서 부는 바람인 만큼 그동안 과학자들은 지구 북반구 중심으로 이 바람의 영향을 분석해왔다.

그러나 이번 연구를 통해 동남극 가까이에서 부는 이 지상풍의 영향으로 해수대에 변화를 일으키고 있으며, 또한 빙하를 녹이는 근본적인 원인이 되고 있다는 사실이 밝혀졌다. 논문은 이 상태가 지속될 경우 남극 빙하의 해빙속도가 더 빨라질 것으로 전망했다.

더 심할 경우 남극 빙하가 모두 녹아내리는 상황을 초래할 수 있다는 것. NASA 제트 추진 연구소(NASA's Jet Propulsion Laboratory)의 지구물리학자 페르난도 파올로(Fernando Paolo) 박사는 “그동안 이 분야에 대해 극히 적은 정보를 갖고 있었다.”고 말했다.

“그러나 지난 14년간의 연구를 통해 마침내 바람에 의한 해수대 변화에 따른 빙하 해빙의 근본 원인이 밝혀졌다.”고 말했다. 그는 “토텐 빙하가 해수 상황에 민감한 영향을 받고 있으며, 다른 빙하들 역시 유사한 상황에 처해 있을 것”으로 보았다.

그동안 남극의 거대한 빙하들은 빠른 속도로 붕괴돼왔다. 올해도 남극에서만 프랑스 국토의  2개 도에 해당하는 면적이 사라졌다는 연구결과가 나오고 있다. 특히 동남극 빙하 위에는 푸른 색 호수들이 대거 생겨나고 있는 중이다.

그동안 남극 북반구 온도가 높은 지역에서 호수가 발견된 적은 있지만 지난해부터 남극 빙하 표면에서도 빙하가 녹아서 생긴 이런 호수들이 다수 생성되고 있다. 이런 상황에서 남극 빙하 해빙의 근본적인 원인을 밝혀내는 일은 매우 중요한 과제였다.

그중에서도 동남극에서 가장 큰 토텐 빙하의 해빙은 지구온난화로 몸살을 앓고 있는 지구 상황을 대변해주고 있는 대표적인 사례로 그동안 과학자는 비롯 많은 사람들로부터 큰 관심을 불러일으켜 왔다.

텍사스대 연구팀을 통해 의문에 싸여 있던 빙하 밑 따뜻한 바닷물 생성의 원인이 밝혀지면서 빙하 해빙의 원인으로 지목받고 있는 지구온난화를 규명하는데 힘을 얻게 됐다. 남극 주변의 지상풍 생성의 원인 등을 규명하려는 후속연구가 이어질 전망이다.