14세기 초부터 18세기 초까지 약 400년 동안은 약 1만8000년 전의 마지막 빙하기 이후 기후면에서 가장 특이했던 시기다. 소빙하기로 알려진 이 시기 동안 평균기온이 2℃나 떨어졌기 때문이다.

그로 인해 잘 얼지 않던 영국의 템스강이 꽁꽁 얼어붙었으며, 우리나라에서도 철 아닌 눈과 서리 등을 비롯한 자연재해가 잦았다. 특히 북대서양 지역에서 두드러진 이 한파는 유럽 전역에서 기근과 전염병을 초래해 수백만 명의 목숨을 앗아가기도 했다.

지금까지 이 혹독한 기후 상태를 초래한 메커니즘은 아직 결론이 나지 않은 채 기후학, 환경사, 지구과학 분야의 오래된 의문으로 남아 있다. 그런데 미국 매사추세츠대학 애머스트캠퍼스의 지구과학자들은 이에 대한 새로운 연구결과를 발표했다. 놀랍게도 소빙하기는 그 직전에 비정상적으로 따뜻해진 해수 온도 때문이었다는 연구 결과가 바로 그것이다.

매사추세츠대학의 저명한 지구과학 교수인 레이몬드든 브래들리(Raymond Bradley) 박사팀은 지난 3000년간의 북대서양 해수면 온도에 대한 조사를 하던 중 놀라운 사실을 발견했다. 1300년대 후반에는 매우 따뜻했던 온도가 불과 20년 후인 1400년대 초반에는 전례 없는 추운 조건으로 갑작스럽게 변했기 때문이다.

나이테 분석해 당시 태양 활동 추적

많은 해양 기록을 검토한 결과 연구진은 1380년경에 정점을 찍은 따뜻한 물이 비정상적으로 강하게 북쪽으로 이동했음을 알아냈다. 그 결과 그린란드 남쪽과 북유럽 해역은 평소보다 훨씬 따뜻해졌다.

일반적으로 따뜻한 물은 열대지방에서 북극으로 항상 이동한다. 이는 ‘대서양 대규모 해양순환(Atlantic Meridional Overturning Circulation ; AMOC)’으로 널리 알려진 과정이다.

이 순환 과정에서 열대지방의 따뜻한 물은 북유럽 해안을 따라 북쪽으로 흐르다가 고위도에 도달해 차가운 북극해와 만나면 열을 잃고 밀도가 높아져 바다 밑으로 가라않게 된다. 그 후 심해로 가라앉은 물은 북미 해안을 따라 남쪽으로 흘러 계속 전 세계를 순환한다.

그러나 1300년대 후반에 AMOC는 크게 강화되었다. 이는 평소보다 따뜻한 물이 훨씬 더 많이 북쪽으로 이동했음을 의미하는데, 그로 인해 북극 얼음이 급속히 손실됐다. 1300년대 후반과 14000년대에 걸쳐 수십년 동안 엄청난 양의 얼음이 북대서양으로 밀려나면서 해당 수역을 냉각시키고 염도가 희석되자 결국 AMOC가 붕괴됐다.

그럼 대서양의 따뜻한 물이 왜 그처럼 갑자기 늘어나 북유럽해로 흘러들었던 걸까. 그것은 그린란드 대기의 지속적인 고기압과 관련이 있었다. 연구진은 1380년대에 그 같은 고기압을 촉발시킨 원인을 나무의 나이테에서 찾아냈다.

나이테 속의 방사성 탄소 수를 세어보면 당시의 태양 활동을 알 수 있는데, 실제로 1300년대 후반에 태양 활동이 비정상적으로 높았음을 알아낸 것이다. 그 같은 태양 활동은 그린란드에서 고기압을 유발하는 경향이 있다.

소빙하기 사건이 현대에도 일어날까

동시에 지구에서는 화산 폭발이 더 드물게 발생했다. 이는 대기 중에 화산재가 적었으며, 더 깨끗한 대기는 지구가 태양의 변화에 더 잘 반응한다는 것을 의미한다. 연구진은 높아진 태양 활동이 북대서양 대기 순환에 특히 강한 영향을 미쳤다고 주장했다.

이 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 최신호에 발표됐다.

그럼 소빙하기 같은 사건이 기후변화가 심해지고 있는 현대에 다시 일어날 수 있을까. 이에 대해 연구진은 현재 지구온난화로 인해 북극의 해빙이 줄어들고 있으므로 1400년대 초반의 해빙 이동과 같은 사건이 일어날 가능성이 낮다고 밝혔다.

그러나 연구진은 지난 20년간 40%나 증가한 알래스카 북부의 보퍼트 해를 주시할 필요가 있다고 말했다. 그런 현상은 해양 순환에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 또한 연구진은 지난 10년간 그린란드 상공에서 고기압이 지속되는 기간이 훨씬 더 자주 발생했는데, 이는 기록적인 빙하 용해와 관련이 있다고 주장했다.

하지만 기후모델은 이러한 사건들을 안정적으로 포착하지 못하기 때문에 빙하로부터의 얼음 손실을 과소평가할 수 있으며, 더 많은 담수가 북대서양으로 유입되어 AMOC가 약화되거나 붕괴될 가능성이 있다. 연구진은 이러한 불확실성을 우선적으로 해소할 필요성이 있다고 결론지었다.