온실효과로 인한 지구온난화
겨울철 낮에 창문을 닫고 쏟아지는 햇볕을 받고 있으면 점차 나른해지고 졸음을 느껴본 적이 있을 것이다. 태양에서 오는 자외선, 가시광선이 유리를 통과하여 방안으로 들어온다. 이 빛들이 가구, 옷, 이불 등에 의하여 반사, 산란, 굴절, 흡수되면서 에너지의 일부를 잃고 파장이 긴 적외선(열선)으로 변한다. 생성된 적외선은 유리를 통과하지 못하므로 점점 방안에 쌓여 온도를 올리게 된다. 이것이 온실효과이고 비닐로 만들어진 비닐하우스에서도 같은 현상이 일어나며 계절에 관계없이 언제나 신선한 과일과 채소를 먹을 수 있는 이유이다.
이와 유사한 현상이 지구 대기에서도 일어나며 그 결과로 지구의 온도가 상승하는 것을 지구온난화라고 한다. 사실 온실효과는 지구가 생성될 때부터 있던 현상으로 지구의 온도를 적당히 유지하여 생명이 발생, 진화, 번성할 수 있게 하였지만 근래에 와서 과도한 화석연료의 소비로 인한 이산화탄소의 양이 급증하여 빠른 속도로 대기온도가 증가하는 것이 문제의 초점이다.
지구로 보내진 태양빛이 대기층에 도달하면 일부는 산란과 반사현상으로 사라지며 나머지가 지표에 도달한다. 이 태양빛이 지표를 가열하고 그 후에 대기가 가열된다. 대기의 온도 즉 기온은 고도가 100m 상승하면 습윤한 조건에서 0.5℃ 하강하고 산정에서 비 또는 눈이 내리고 건조해진 공기는 100m하강하면 1℃ 상승하니 봄철에 영서지방에 불어오는 고온 건조한 높새바람이 이런 원리로 발생한다. 지표에서 파장이 긴 적외선이 방출되는데 이 적외선이 대기의 온실기체에 의해 재 흡수되는 현상이 온실효과이며 지구온난화의 원인이다.
대표적인 온실기체로는 이산화탄소 (CO2), 메탄 (CH4), 아산화질소 (N2O), 염화플루오르화탄소 (CFCs), 수증기 (H2O) 등이 속한다. 대부분은 탄소 순환, 질소 순환 등에 의해 발생하지만 산업혁명이후로 인간의 활동에 의한 발생이 점차 증가하고 있다. 이산화탄소는 주로 화석연료의 연소에 의하여 발생하지만 시멘트 산업, 산업용지 및 주택지 개발, 그리고 삼림개발을 통해서도 만들어진다. 시멘트의 원료인 석회석이 시멘트를 제조할 때 가열되면 분해. 시이산화탄소가 생긴다. 삼림이나 초지의 토양이 함유하고 있는 이산화탄소의 양은 최대로 10%까지인데 산업용지 또는 주택용지의 확보를 위해 식택소 파괴하면 땅속의 이산화탄소는 대부분수증기 (으로 방출된다. 이산화탄소는 지구에서 외계로 나가는 파장이 12~18μm인 적외선을 흡수하여 대기의 온도가 올라가게 한다. 이산화탄소가 물에 녹으면 약산이 탄산이 생기므로 오염되지 않은 비의 pH가 5.6로 약산성을 띤다.
아산화질소는 색과 냄새가 없는 기체이며 바다나 땅 속의 생물작용에 의하여 또한 산업 활동, 자동차와 비행기 등의 배출로 만들어진다. 마취작용이 있으므로 수술할 때 마취제로 사용되고 있으며 이런 성질 때문에 웃음가스라는 별명을 가지고 있다.
염화플루오르화탄소 (CFCs)는 냉매, 발포제, 세정제 그리고 에어로졸 분사. 화장품 및 의약산업 등에 많이 사용되는 기체이며 지상에서는 아주 안정한 화합물이지만 높이 올라가 성층권에 도달하면 강력한 자외선에 의해 분해되어 반응성이 큰 염소원자가 생기고 만들어진 염소원자에 의해 오존층이 파괴되므로 큰 문제가 야기되어 생산, 판매, 사용이 금지되고 있다. 한편 대체물질 개발도 활발히 이루어지고 있다.
탄소순환
지구온난화는 전 세계에 영향을 미친다. 기온이 상승하여 북극해와 남극대륙과 히말라야, 알프스 산맥 등의 고산지대의 빙하들이 녹아내림에 따른 해수면이 상승하여 해안가의 도시들이 사라질 것이다. 지금 중요한 도시들의 상당수가 해안에 있으므로 심각한 문제로 대두할 수 있다. 그리고 태평양에 있는 작은 섬나라들이 사라질지도 모른다는 외신보도가 있었다. 지역에 따라 온도변화가 예상된다. 물의 증발량과 강수량의 변화가 지금과는 많이 달라질 것이므로 지역에 따라서 어느 지역은 증발량이 강수량보다 많아져 한발이 심해질 것이고 다른 지역은 강수량이 많아져 비나 눈이 더 많이 내리게 될 것이다. 현재 강수량이 더 많은 적도근처는 계속하여 강수량이 증가할 것으로 예상되며 반면에 지금도 강수량이 증발량보다 적은 아열대나 중위도 지역은 이 경향이 점점 심해질 것으로 예상하고 있다. 겨울에 내리는 눈의 양이 감소하여 스키장 개장에 상당한 차질이 있다고 한다.
사막화가 더 심해진다. 사막화는 기후 변화나 인간에 의해 이미 존재하는 사막이 확대되는 현상이다. 인도 서부의 인더스 강 유역에서 번창하였던 인더스 문명이 과도한 목제의 사용으로 쇠퇴한 후에 사막화가 진행되었다고 한다. 또한 농업 생산력으로 유명하였던 카르타고 일대도 지금은 사막의 일부로 바뀌었다. 물론 기후의 변화도 사막화의 원인이겠지만 인간 활동에 의하여 사막화가 가속화되었고 지금도 진행되고 있다. 가장 큰 사하라 사막은 1986년 이후에 계속하여 한발이 일어나고 있다. 따라서 사하라 사막이 남부에 있는 사헬지대가 매우 빨리 사막으로 변해가고 있다.
우리나라의 경우 남부는 온대몬순기후(Ca), 중북부는 하계고온냉대기후(Da)였지만 지구온난화의 영향으로 점차 아열대로 바뀌는 추세에 있다. 특히 봄, 가을이 짧아지고 여름, 겨울이 길어지고 있다. 도시건설, 도로 확충, 공업단지와 골프장의 조성으로 삼림이 많이 사라지고 있으며 비옥한 땅이 비에 의해 유실되고 과도한 경작으로 인하여 지력이 쇠퇴하고 있다. 지금 논의되고 있는 대운하건설은 경제적, 정치적인 측면만 고려할 것이 아니고 토양, 홍수, 기후 등에 미치는 영향도 반드시 고려해야 할 것이다.
또한 엘니뇨, 라니냐 등의 기상이변 및 재해의 발생빈도가 해마다 증가하고 있다. 생태계와 농업구조의 변화 등으로 인간 환경에도 큰 변화가 일어나고 있다. 모기 등의 해충의 피해도 급증하고 있으며 전염병의 발생도 점점 증가하고 있는 듯하다.
도시에는 공장, 주택 및 발전소등에서 열이 많이 발생하고 땅이 노출되지 않고 아스팔트나 시멘트로 덮여있으므로 발생한 열이 땅에 잘 흡수되지 않고 반사하므로 주변 시골보다 기온이 높다. 이러한 현상을 열섬효과라고 하는데, 직경 10㎞ 이상의 대도시에서 많이 나타난다. 서울의 경우 도심의 연평균기온이 주변지역보다 2∼3℃ 높은 것으로 나타나며 특히 겨울밤에 기온차가 더 심하고 여름철에는 밤이 되어도 기온이 내려가지 않은 이른바 열대야현상이 나타나기도 한다.
온실효과
지구의 자연환경이나 생태계는 일단 파괴되면 복원되기가 아주 어려워 긴 시간과 많은 경비 그리고 우리들의 노력이 필요하므로 되도록이면 파괴되지 않게 하여야한다. 또한 가까운 야산 예를 들면 북한산, 청계산, 광덕산 등은 주말에 등산객으로 인산인해를 이루는데 아직도 몰염치한 사람들이 자주 눈에 뜨인다. 가져온 비닐봉지들을 그냥 버린다든지, 자생하는 약초들을 무조건 따간다든지 하는 행위들이 남에게 피해를 주고 자연환경을 얼마나 훼손하는지에 대한 생각들이 아예 없는 듯하다. 자연환경과 생태계를 보호하려면 국토개발 예를 들면 고속도로 건설이나 새 정부가 공약으로 내세운 대운하 건설 등은 경제논리로만 접근할 것이 아니라 자연환경과 생태계에 대한 심도 있는 고려가 이루어진 후에 결정하여야 할 것이다. 많은 공기, 깨끗한 물, 다양한 동식물들은 무엇과도 바꿀 수 없는 귀중한 자산이지만 지금 우리나라는 개발이라는 명분하에 국토가 크게 훼손되고 있다. 개발보다는 자연보호가 우선이라는 생각들이 널리 퍼지기를 간절히 바란다.