기후 변화는 수십만 년에 걸쳐 서서히 일어나는 것으로 알려져 있지만, 지질학적 기록은 때때로 단 몇 세기 또는 수십 년 만에 대기, 해양, 생태계가 극적으로 변화한 사례들을 보여준다. 이 글에서는 고기후 급변기의 특징과 원인, 이를 증명하는 지질학적 자료들, 그리고 현대 기후위기와의 유사점 및 차이를 분석한다.
지구는 언제나 천천히 변했을까?
기후 변화는 대개 매우 느리고 점진적인 과정으로 여겨진다. 실제로 빙하기와 간빙기의 교차 주기처럼 수만 년 단위로 이뤄지는 기후의 흐름은 지질학적 시간의 전형적인 모습이다. 하지만 과학자들이 분석한 지층과 빙하 코어, 해양 퇴적물, 화석 기록은 때때로 믿기 어려울 정도로 급격한 변화의 흔적을 담고 있다. 수백 년, 때로는 단 수십 년에 걸쳐 지구 평균기온이 수 도 이상 상승하거나 하강한 시기들이 존재하며, 이러한 시기들은 지구 시스템의 불안정성과 복잡성을 여실히 보여준다. 이러한 기후 급변기(abrupt climate change)는 특정 원인에 의해 시스템이 임계점(tipping point)을 넘어서면서 발생하는 비선형적 반응으로 이해된다. 온실가스 농도의 급격한 변화, 해류의 정지, 대륙빙하의 붕괴, 대규모 화산 분출이나 소행성 충돌 등이 주요 원인으로 지목된다. 특히 마지막 빙하기 종료 직후의 북대서양 지역에서는 몇 세기 사이에 다시 냉각이 일어난 '영거 드라이아스(Younger Dryas)' 시기와 같은 예가 잘 알려져 있다. 이 글에서는 이런 기후 급변 기를 입증하는 다양한 지질학적 증거와 함께, 현대 기후위기와의 연결 지점을 탐색해 본다.
땅과 얼음에 새겨진 단서
지질학적으로 기후 급변기를 식별하는 가장 주요한 자료는 빙하 코어, 해저 퇴적물, 동굴 석순, 호수 퇴적층이다. 예를 들어, 그린란드 빙하 코어는 수 미터의 얼음 안에 수천 년의 기후 정보를 담고 있다. 이 코어의 산소 동위원소(O-18/O-16) 비율이 급격히 변화하는 지점을 통해 과거 몇십 년 만에 평균기온이 5도 이상 상승했던 시기를 재구성할 수 있다. 또한 빙하 속 공기방울에는 당시 대기 중 이산화탄소, 메탄, 아산화질소의 농도가 그대로 보존되어 있어, 대기 조성의 변화가 얼마나 빠르게 일어났는지도 확인할 수 있다. 또 다른 증거는 해양 퇴적층에서 확인된다. 해저 코어의 화학 조성 변화, 유공충 및 방산충 화석의 갑작스러운 종 변화, 유기물 함량의 급감 등은 특정 시기에 발생한 해양의 냉각, 산소 고갈, 순환 정지 등을 반영한다. 특히 북대서양 열염순환(thermohaline circulation)의 정지 혹은 약화는 기후 급변의 핵심 메커니즘 중 하나로 거론된다. 이로 인해 유럽과 북미의 기온이 급격히 낮아졌고, 강수 패턴도 대대적으로 변화했다. 동굴 석순이나 호수 퇴적층에서도 유사한 증거가 발견된다. 석순의 성장 속도 변화, 동위원소 비율 변화, 화분 조성의 급변 등은 지역의 기온과 강수 패턴이 단기간에 달라졌음을 보여준다. 이런 다중 자료들은 서로 보완적으로 작용하여, 지구 기후 시스템이 얼마나 민감하고 불안정할 수 있는지를 알려준다. 즉, 기후 변화는 항상 서서히 진행되는 것이 아니라, 임계점에 도달하면 놀라울 정도로 빠르게 전환될 수 있다는 사실을 지질학적으로 입증해 주는 것이다.
급변하는 과거에서 배우는 현재의 방향
기후 급변기의 지질학적 증거는 우리에게 두 가지 메시지를 전달한다. 첫째, 기후 시스템은 선형적으로 작동하지 않는다. 일정 수준의 자극이 누적되면, 갑작스럽고 예측하기 어려운 방식으로 반응할 수 있다. 둘째, 우리는 이미 과거의 급변 속도보다 더 빠르게 기후를 변화시키고 있다는 점이다. 산업화 이후 인류가 배출한 온실가스는 단 몇 세기 만에 대기 조성을 전례 없이 변화시켰고, 이는 과거 수천 년간의 변동성을 능가하는 속도다. 이제 우리는 이러한 지질학적 경고를 정책, 기술, 사회 구조 전반에 반영해야 한다. 탄소 배출을 줄이는 것만으로는 부족할 수 있다. 기후 시스템이 이미 임계점에 가까워지고 있다면, 우리는 기후 적응력 강화, 생태계 복원, 수자원 관리, 기후 난민 대응 등의 종합적인 전략을 갖춰야 한다. 또한 고기후 연구에 기반한 장기 기후 예측과 조기 경보 시스템 강화는 미래의 급변 가능성을 줄이는 열쇠가 될 것이다. 결국, 기후 급변기의 지질학적 증거는 과거의 기록이자 미래의 경고다. 우리는 땅과 얼음이 남긴 단서를 통해, 더 나은 선택의 근거를 마련할 수 있다. 그리고 그 선택이 미래 세대를 위한 회복과 회피의 경로가 될 수 있기를 바란다.