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  7. 지구 기후 변화

기상과 기후


1. 기상


  • 시시각각으로 변하는 대기의 모든 현상을 말하며, 날씨라고도 한다.


2. 기후와 기후 요소


  • 기후 : 일정한 지역에서 오랜 기간 동안의 평균적인 기상 상태로, 매일의 날씨를 오랫동안 평균하여 나타낸 대기 상태를 말한다.
  • 기후 요소 : 일사량, 일조 시간, 기온, 강수량, 습도, 증발량, 구름의 양, 기압, 바람 등 ➞ 위도, 고도, 수륙 분포, 지형, 식생 등에 따라 달라진다.


3. 기후 변화


  • 기후계가 자연적 요인과 인위적 요인에 의해 점차 변하는 것
  • 자연적 요인 : 대륙 이동에 의한 수륙 분포 변화, 태양과 지구의 천문학적 위치 관계 변화, 화산 분화에 의한 성층권의 미립자 증가 등
  • 인위적 요인 : 대기 오염에 의한 태양 복사 에너지 반사, 온실 기체 증가, 지나친 경작에 의한 삼림 파괴, 도시의 열섬 현상


◇ 온실 기체와 온실 효과

온실 기체는 지표면에서 우주로 복사되는 적외선의 일부를 흡수하여 온실 효과를 일으키는 원인이 되는기체를 말한다. 온실 기체는 지구 대기의 구성 물질로, 지표면과 대기, 구름에서 방출되는 적외선 복사 에너지를 흡수하여 그 열을 저장한 다음, 다시 지구로 방출한다. 이로 인해 지표면과 대기의 온도가 높아지는데, 이러한 현상을 온실 효과라고 한다.

수증기(H2O)와 이산화탄소(CO2), 아산화질소(N2O), 메테인(CH4), 오존(O3), 프레온 가스(CFCs) 등이 온실 효과를 일으키는 대표적인 기체들이다.


온실 효과의 원리


◇ 열섬 현상 : 인구와 건물이 밀집된 도심지의 기온이 주변 교외 지역보다 높게 나타나는 현상


고기후 연구


1. 고기후


  • 과거의 기후. 조직적인 기상 관측 이전, 역사 시대 이전 또는 지질 시대의 기후를 말한다.


2.고기후 조사 방법


  • 과거의 관측된 기록 자료, 화석, 호수나 해양저의 퇴적물, 육상의 퇴적층, 빙하, 꽃가루 화석, 동위 원소의 비율, 나무의 나이테 등을 이용한다.


  • 가까운 과거의 기후는 문헌이나 나이테 등을 통해 알아낼 수 있으며, 지질 시대처럼 먼 과거의 기후는 화석, 빙하의 흔적, 지층의 퇴적물 연구를 통해 알아낼 수 있다.


◇ 고기후 연구

<산소 동위 원소의 비율>

원자 번호는 같지만 원자량이 다른 원소를 동위 원소라고 한다. 보통의경우 산소(16O)는 원자량이 16이지만, 원자량이 18인 산소(18O)가 소량 존재한다. 16O는18O에 비해 조금 무겁다. 따라서 가벼운 16O는 18O에 비해 증발이 잘 되고, 무거운 18O는 16O에 비해 응결이 잘 된다. 기온이 높을수록 분자 운동이 활발해지므로, 기온이 높아지면무거운 원소도 잘 증발되어, 결과적으로 18O/16O의 비율이 커진다. 화석에 포함된 산소의동위 원소의 비율을 비교하면 화석이 퇴적될 당시 지구의 기온을 알 수 있다.


<이산화탄소의 농도 변화>

이산화탄소 같은 온실 기체는 지구 대기에서 우주로 열이 빠져나가는 것을 막아 지구의 기온을 상승시킨다. 남극이나 그린란드의 빙하를 시추하면 얼음층 속에서 과거의 공기를 간직한 공기방울들을 발견할 수 있는데, 이 공기를 분석하면 산소 동위 원소의 비율 외에도 눈이 쌓일 당시의 이산화탄소 농도를 알아낼 수 있다.


<나무의 나이테>

나무는 여름에는 크기가 크고 벽이 얇고 밝은 세포를 만들고, 겨울에는 크기가작고 벽이 두껍고 어두운 세포를 만든다. 이러한 성장 속도의 차이가 나이테를 형성한다. 나이테의 폭은 계절 외에도 기온, 강수량, 일조량, 양분 등 나무의 생장에 영향을 미치는 요인에따라 달라지는데, 이러한 나무의 나이테로부터 과거 기온과 강수량 변화를 알아낼 수 있다.



지질 시대의 기후 변화


1. 선캄브리아 시대의 기후


  • 몇 차례에 걸쳐 온난한 시기와 한랭한 시기가 반복되었으나, 대체로 온난했다.
  • 말기(7억 5천만 년 전~6억 년 전)에는 지구 전체가 거의 동결된 눈덩이 지구의 시기가 있었다.


2. 고생대의 기후


  • 전반적으로 지금보다 기온이 높고 온난했으며, 중기와 말기에 빙하기가 있었다.


3. 중생대의 기후


  • 전반적으로 기온이 높고 온난하여 다양한 생물이 번성했다.


4. 신생대의 기후


  • 초기에는 온난했으나, 중기부터 기온이 꾸준히 낮아져서 후기에는 여러 차례 빙하기가 나타났다.
  • 신생대 중기 이후 지속적으로 지구의 기온이 낮아진 것은 남극 대륙이 지금의 남극 부근에 위치하게 되었기 때문이다.

→ 남극에 대륙 빙하가 형성되면서 지구의 반사율이 높아졌고, 지구의 평균 기온이 내려가게 되었다.

  • 마지막 빙하기는 1만 2천 년 전에 끝났고, 지금은 간빙기로 추측된다.
  • 빙하기의 기온은 현재보다 평균 4~5 ℃낮았다.


지질 시대별 지구의 평균 기온 변화


◇눈덩이 지구

최근 과학자들은 선캄브리아 시대가 끝날 무렵인 8억 년 전~6억 년 전 사이에 지구는 유례없는 대규모 빙하 시대를 겪었다고 주장한다. 그리고 이 사건이 선캄브리아 시대 생물의 대량 멸종과 다세포 생물의 진화와 관련 있다고 생각한다. 눈덩이 지구로 불리는 빙하기가 끝난 직후 다세포 동물들인 에디아카라 동물군이 출현했기때문이다. 빙하기가 끝난 것은 화산 폭발에 의한 이산화탄소 증가 때문이라고 추측된다. 눈덩이 지구 시기에 지구의 평균 기온은 -50 ℃에 이르렀는데, 화산 폭발로 이산화탄소가 증가하면서 온실 효과에 의해 기온이 급격히 올랐다고 추측된다. 그 후 바닷물이 이산화탄소를 대량으로 흡수하고, 광합성 식물에 의해 대기 중의 이산화탄소 농도가 감소하면서 기온이 정상으로 회복된 것으로 추정된다.

눈덩이 지구에 대해서는 지구 전체가 완전히 동결되었다는 주장과 적도 부근만 얼지 않았다는 주장이 있다.




지구 온난화


  • 1850~2000년 사이 지구의 평균 기온이 0.6 ℃ 상승했다. 이 기간 동안 우리나라의 기온 상승은 1.5 ℃에 달한다.


  • 최근의 기온 상승은 인간 활동에 의한 온실 기체 증가가 주된 요인


  • 인간에 의한 이와 같은 지구 온난화는 미래 기후 변화를 예측하기 어려운 중요한 요인이 되고 있다.


관련문제

문제

01

다음 중 기상과 기후에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

선택지

① 기상은 날씨나 일기와 같은 의미의 용어이다.

② 오랜 시간 동안의 평균적인 기상 상태를 기후라고 한다.

③ 기상 요소와 기후 요소는 전혀 다른 항목으로 되어 있다.

④ 시시각각으로 변하는 순간적인 대기 현상을 기상이라고 한다.

⑤ 덥고 습한 날씨가 계속되는 지역의 기후는 열대 우림 기후이다.

정답 :

해설 :

기상 요소와 기후 요소는 같은 항목도 있다. 기온, 기압, 구름의 양 등은 기상 요소인 동시에 기후 요소이기도 하다.

순간적인 날씨 상태를 나타낼 때는 기상 요소, 평균적인 날씨 상태를 나타낼 때는 기후 요소가 된다.


  • 기상 요소 : 기온, 기압, 습도, 풍향, 풍속, 강수량과 같이 어떠한 대기 상태를 나타내는 데 필요한 요소
  • 기후 요소 : 기온, 강수량, 바람, 습도, 증발량, 운량 등 기후를 구성하고 있는 여러 가지 요소

문제

01

그림은 지질 시대별 지구의 평균 기온 변화를 나타낸 것이다. 각 지질 시대의 기후에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

<보기>

지질 시대별 지구의 평균 기온 변화

선택지

① 선캄브리아 시대에 지구는 추운 시기를 경험했다.

② 고생대는 대체로 온난했으나, 중기와 후기에 추운 시기가 있었다.

③ 중생대는 전 기간에 걸쳐 대체로 따뜻했다.

④ 신생대는 전 기간에 걸쳐 해수면 높이가 상승했다.

⑤ 신생대 후기에 여러 차례의 빙하기가 있었다.

정답 :

해설 :

기온이 하강하면 해수면 높이가 하강한다. 선캄브리아 시대 후기에 지구는 추운 시기를 경험했고, 고생대 중기와 후기에도 빙하기가 있었다. 신생대 제4기에는 주기적인 빙하기가 있었다.


④ 신생대는 전 기간에 걸쳐 점차 지구의 평균 기온이 하강했다. 평균 기온이 하강하면 육지에 쌓인 눈이 녹지 않아 대륙 빙하가 발달하게 되고 해수면은 하강한다.

참고서 연관목차

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  1. 1.소중한 지구

    1. 1 . 행성으로서의 지구

    2. 2 . 지구의 선물

    3. 3 . 아름다운 한반도

  2. 2.생동하는 지구

    1. 1 . 고체 지구의 변화

    2. 2 . 유체 지구의 변화

  3. 3.위기의 지구

    1. 1 . 환경 오염

    2. 2 . 지구 기후 변화

  4. 4.다가오는 우주

    1. 1 . 천체 관측

    2. 2 . 우주 탐사

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