【지구과학】 16강. 지구온난화

16강. 지구온난화

 

추천글 : 【지구과학】 지구과학 목차 

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1. 온실효과 [본문]

2. 지구온난화 [본문]

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1. 온실효과 [목차]

⑴ 온실효과 (greenhouse effect)

① 온실효과가 없는 대기 온도 : - 6 ℃

② 온실효과를 고려한 대기 온도 : 15 ℃

③ 구분 1. 자연적 온실효과

④ 구분 2. 강화된 온실효과

⑵ 지구 에너지 수지

① 태양으로부터 오는 에너지 중 30 %는 반사 

② 태양으로부터 오는 에너지 중 70 %는 흡수

③ 지구로부터 방출되는 에너지 중 약 30 %는 대기가 흡수

⑶ 역사

① Jean-Baptiste Fourier (1827) : 대기와 온실 유리의 작용 간의 유사성 밝힘

② John Tyndall (1860) : 이산화탄소와 수증기에 의한 적외선 복사 흡수량 측정

③ Svante Arrhenius (1896) : 온실 기체의 농도 효과 계산 (배증할 때 5-6 ℃ 증가)

④ G. S. Callendar (1940) : 화석연료로 인한 이산화탄소의 온난화 정도 산출

⑤ Roger Revelle & Hans Suess (1957) : 이산화탄소에 의한 모형 논문, 측정 시작

⑷ 광학적 창(optical window)

① 정의 : 대기와 상호작용하지 않는 빛의 주파수 영역

출처 : Wikipedia

Figure. 1. 광학적 창^]

 

② 태양의 창 : 빛의 영역 중 대기에 의해 흡수되지 않고 지표로 흡수되는 주파수 영역

③ 대기의 창 : 빛의 영역 중 대기에 의해 흡수되지 않고 외부로 방출되는 주파수 영역

⑸ 온실기체

① 분자 구조의 진동을 통해 에너지 저장

② 전자의 흥분을 통해 에너지 저장

③ 온실기체들의 지구 온난화 계수

④ 영향력 크기 : 수증기 ＞ 이산화탄소 ＞ ···

⑤ 이산화탄소의 배증에 따른 온실효과 : 로그함수적으로 증가함

○ 현재 수준의 CO₂에 의한 지구 평균 기온 : 15 ℃

○ 현재의 두 배 수준의 CO₂에 의한 지구 평균 기온 : 15 + 1.2 ℃

○ 피드백 : 15 + 2.5 ℃

⑥ 메탄 가스, 프레온 가스 : 대기의 창을 차단하여 지구 대기의 방출 방해

⑦ 구름 효과

○ 고층운 : 기온 감소

○ 저층운 : 기온 증가

⑧ 화산 활동 : 지표면으로의 에너지 흡수 방해  ⇔ 기온 감소

 

 

2. 지구온난화 [목차]

⑴ 문제점 1 .바다와 온실효과

① 엘니뇨 현상(el niño) (어원 : 남자 아이)

 

출처 : 2019년 7월 고3 이투스 전국연합모의고사 지구과학 I

 

Figure. 2. 엘니뇨 현상^]

140° W는 태평양 중앙에 해당함

 

○ 1^st. 적도 부근의 무역풍이 약해짐 : 태평양 서부의 온도는 낮아지고 동부의 온도는 높아짐

○ 2^nd. 평년에 비해 태평양 중앙부의 온도가 높아짐

○ 3^rd. 태평양 중앙부의 대류현상이 강해짐

○ 4^th. 태평양 동부의 강수량 증가. 태평양 서부의 강수량 감소 

② 라니냐 현상(la niña) (어원 : 여자 아이)

 

출처 : 2019년 7월 고3 이투스 전국연합모의고사 지구과학 I

 

Figure. 3. 라니냐 현상^]

140° W는 태평양 중앙에 해당함

 

○ 1^st. 적도 부근의 무역풍이 강해짐 

○ 2^nd. 동태평양에서 서태평양으로 흐르는 해수의 흐름이 강해짐

○ 3^rd. 심해수 용승 : 동태평양 페루 부근에서 심해의 차가운 해수가 표면으로 올라옴

○ 4^th. 태평양 동부 해수의 온도가 1-2 ℃ 낮아짐 : 태평양 서부의 온도는 높아짐 

○ 5^th. 태평양 서부의 강수량 증가

③ 기온이 상승하면 바다로부터 이산화탄소가 방출

⑵ 문제점 2. 빙하와 온실효과 

① 빙하와 해수면의 열적 팽창

○ 0 ℃ 부근 : 부피 변화 거의 없음

○ 5 ℃ 부근 : 1 ℃에 따라 1/10,000 변화

○ 25 ℃ 부근 : 1 ℃에 따라 3/10,000 변화

○ 100 m 수심 기준 약 3 cm 변화

○ 21세기 말까지 약 50 cm 상승 예상

○ 해수면 상승 효과 : 남극 ＞ 그린란드 ＞ 대륙빙하

② 빙하량의 변화에 따른 전지구적 기후 변화

○ 얼음이 녹으면 빙하기 도래 위험

⑶ 문제점 3. 오존 구멍

① 오존 구멍은 남극상공 성층권에 남극의 봄이 시작되는 9월 ~ 10월에 집중적으로 나타남

② 프레온 가스의 역할  

⑷ 문제점 4. 사막화

① 지구온난화와 같은 기후 변화는 다시 사막화의 원인이 됨

② 사막의 면적이 넓어지면 지표면의 반사율은 증가함  

⑸ 기타 현상

① 난방비 감소

② 시비효과 : 식물 생산량 증가

③ 열대 과일에 대한 작물 재배

④ 강수량 불규칙 : 천호지 등을 마련하여 해결하려는 노력이 있음

⑤ 모기나 열대성 질병 증가 : 방역 필요

⑥ 여름철 전기 수요 급증 : 대체 에너지 창출 필요

⑹ 지구온난화에 대한 증거

① 과거 지구의 기온에 대한 분석 : 아이스코어

② 하와이에서의 대기 이산화탄소 농도

 

Figure. 4. Mauna Loa에서 측정한 시간별 대기 이산화탄소 농도

 

⑺ 지구온난화에 대한 반박

① IPCC의 과장된 결과라는 주장

② 밀란코비치 이론이라는 주장 : 세차, 자전축 변화, 태양과의 거리, 흑점 등

③ 지구 기온 변화의 주기라는 주장

④ 인간의 지구온난화 기여 정도가 바다, 화산 등 자연에 의한 효과보다 작다는 주장

⑻ 기후 변화 협약의 역사

① 1972년 : 환경회의와 경제상항의 한계 논의 (인간환경회의)

② 1977년 : 사막화 진행에 대한 발견

③ 1985년 : 오존층의 구멍을 발견

○ "Large losses of total ozone in Antarctica reveal seasonal ClOx/NOx interaction" (1985. 05. 16)

○ J. C. Farman, B. G. Gardiner, J. D. Shanklin

○ 영국의 작은 연구소에서 발견

○ 자신들의 연구결과를 불신하여 5년간 발표를 주저함 

○ "Nimbus 7 satellite measurements of the springtime Antarctic ozone decrease"

○ R. S. Stolarski, A. J. Krueger,  M. R. Schoeberl, R. D. McPeters, P. A. Newman, J. C. Alpert (1986. 08. 28)

○ NASA에서 영국의 선행연구를 검증함

○ 권위주의의 오류에 빠져서 기상 데이터 처리 알고리즘의 중대한 하자를 발견하지 못함

④ 1992년 : 리우 협약을 통한 이산화탄소 감소와 삼림 보호 주장

○ 정식 명칭 : 지구 온난화의 규제 및 방지를 위한 기후변화협약

⑤ 1997년 : 교토의정서를 통한 2012년까지 온실가스 감축 목표 설정

○ 교토 의정서 : 리우 협약의 수정안

○ 2012년까지 배출량의 5%를 2012년까지 감축하기로 결의

○ 미국이 탈퇴하는 등 실제 이루어지지 않음 

⑥ 2009년 : 코펜하겐 협약을 통한 권고 사항 제시

⑦ 2015년 : 탄소배출권 거래제도

○ 2015년 EU에서 처음 탄소배출권 거래제 도입

○ 탄소배출권 : 온실기체(이산화탄소, 메탄, 아산화질소 등)를 배출할 수 있는 권리

○ 제도의 문제점

○ 산업 활동에 대한 비용 지출로 인한 위축

○ 경기 변화에 따른 배출권의 가치 하락

○ 일정 부분 감소 이상의 효과를 거두기 어려움

⑼ 관련 현황

① 주거의 난방으로 인한 이산화타노 방출은 동력 설비로 인한 이산화탄소 방출의 1/5에 해당

 

입력: 2019.06.23 13:30

수정: 2020.10.01 20:11