온난화로 해수면이 상승하는 이유

음료수에 얼음이 떠 있을 때, 만약 얼음이 녹으면 음료수 양 이 더 많아질까요? 위로 솟아있는 얼음이 녹아 음료수에 합쳐져서 말이죠. 그런데 실제로 테스트해보면 음료수의 수면 높이는 큰 변화가 없습니다.

그렇다면 기후온난화로 바다에 떠 있는 빙하가 다 녹아버리면 해수면이 상승할까요?  우리 경험에 의하면 물에 떠 있는 빙하가 녹아도 해수면이 상승하지 않을 것 같은데 말이죠.

이번에는 기후변화에 따른 해수면이 상승하는 이유에 대해서 살펴볼까 합니다.
 
첫째, 이유는 육지에 있는 얼음이 녹기 때문입니다.
북극은 바다이므로(북극해) 얼음이 바다에 떠 있지만
남극대륙과 그린란드의 얼음은 많은 양이 육지에 있습니다. 그리고 캐나다나 러시아 북부의 얼어있는 땅인 영구동토층에도 엄청난 양의 물이 언 채로 함유되어 있습니다. 기후온난화로 이들 물이 녹아서 바다로 유입되게 되면 고스란히 해수면 상승으로 이어지게 되며 이것이 해수면 상승의 주된 요인입니다.

남극대륙

남극대륙의 펭귄

그린란드

해수면 상승의 두번째 이유로는 수온이 올라갈수록 바닷물의 부피가 커지기 때문입니다.
물은 섭씨 4도에서 밀도가 1g/cm3으로 가장 크고  여기서 온도가 증가할수록 밀도가 감소합니다. 아래 그래프에서 확인해보세요! 동일한 무게에서 밀도가 감소하게 되면 부피가 증가하게 됩니다. 즉 수온이 증가하면 해수의 부피가 커지고(해수의 열적 팽창) 따라서 해수면이 상승됩니다.
 

1기압에서의 물의 밀도

마지막으로, 미미한 영향이긴하나 엄밀하게는 물에  떠 있는 빙하도 녹게 되면 해수면을 상승시키게 됩니다.
그 이유는 빙하와 바닷물의 염분농도가 다르기 때문입니다. 그런데 너무 영향이 작기 때문에 무시할 수도 있습니다. 그래도 알 건 알아야하니 서술해보겠습니다.

먼저 얼음이 물에 뜨는 이유는 얼음의 밀도가 섭씨  0도에서 약 0.9 g/cm3 정도로 같은 온도에서의 물의 밀도(약 1.0 g/cm3)보다 낮기 때문입니다. 이것은 물이 가지는 엄청나게 중요한 특징입니다!

1기압에서의 얼음의 밀도

먼저 담수에 얼음이 떠 있는 경우에는 얼음이 녹더라도 수위는 변화가 없습니다.

 그 이유는 부력의 원리(아르키메데스의 원리)에 의해 얼음 전체의 무게는 얼음이 잠긴 부분의 부피만큼의 물의 무게와 같고 얼음이 녹게되면 결국 잠긴 부분의 부피의 물이 되기 때문입니다.

그런데 바닷물에 떠 있는 빙하가 녹으면 바닷물보다 훨씬 낮은 염분을 가지는 물이 되게 되어 양상이 달라지게됩니다. 빙하가 녹은 물은 염분함유량이 바닷물보다 훨씬 적기 때문입니다. 결론적으로는 해수면이 상승되게됩니다. (바닷물의 밀도, 비중은 지역에 따라 다르지만 약 1.025 g/m3정도입니다.)

즉 이 때의 얼음의 무게는 잠긴 부분의 부피만큼의 바닷물의 무게와 같습니다.  그런데 얼음이 녹게되면 바닷물보다 비중이 낮은 물(거의 담수)이 되므로, 같은 무게라도 부피는 더 큰 상태로 녹게됩니다. ( 동일한 무게에서는  바닷물보다 담수일 경우 부피가 더 큼)

이상 기후온난화로 인한 해수면 상승의 이유에 대해서 살펴보았습니다.