영구적이지 않은 서리

[야크지기]

히말라야 만년설의 급속한 해빙은 거의 연구되지 않은 영구 동토층의 용융으로 인해 더욱 악화되고 있으며, 이는 봉우리를 불안정하게 만든다

2024년 9월 8일

Wilfried Haeberli 및 Alton C Byers

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따뜻해지는 대기는 또한 사계절 내내 얼어붙은 산을 따뜻하게 한다. 얼어붙은 암석의 안정성은 냉장고에서 방금 꺼낸 버터가 더 부드러워지고 칼의 절단력에 덜 저항하는 것과 유사하게 온도가 증가함에 따라 감소한다.

얼어붙은 산을 녹인다는 것은 산을 부드럽게 만들어 중력에 대한 저항력을 약화시켜 작은 부분에서 큰 부분까지 파괴하여 낙석, 암석 눈사태 및 산사태를 초래하는 것을 의미한다.

지구 온난화가 전 세계 산맥의 얼음 봉우리의 안정성에 미치는 영향에 대한 우려가 커지고 있으며, 최근 히말라야에서 발생한 몇 가지 사건이 이를 잘 보여준다.

영구 동토층은 일년 내내 0도 이하의 온도로 유지되는 얼어 붙은 땅에 대한 '영구 서리'의 기술적 약어다. 영구 동토층은 표면 아래에 있고 직접 볼 수 없기 때문에 종종 과학자와 정치 당국의 관심을 벗어난다. 이를 탐사하기 위해서는 시추, 지구물리학적 측심 또는 기후 관련 모델링과 같은 정교한 방법을 사용해야 한다.

현재 네팔 동부의 캉첸중가(Kangchenjunga) 빙하 종착지 부근에 형성되어 있는 이와 같은 작은 빙하 호수조차도 위험할 수 있다. 사진: ALTON C BYERS(저작권: Shristi Karki)

일반적으로 표면 수준과 바로 아래의 온도는 바로 위의 공기 온도와 일치한다. 북위 60도 전후의 극지방과 남위는 연평균 기온과 지반기온이 대부분 0°C 이하다. 영구 동토층은 알래스카, 캐나다 북부 및 시베리아에 널리 퍼져 있다.

마이너스 연평균 기온의 하한선은 유럽 알프스나 뉴질랜드 서던알프스와 같은 중위도 2,000-3,000m, 히말라야 3,000-4,000m, 페루 코르디예라스의 적도 근처 5,000m다.

이 고도 위에서는 영구 동토층이 봉우리에 영향을 미친다. 높은 산에서는 영구 동토층 지역이 빙하로 덮인 지역보다 훨씬 더 큰 경우가 많다. 네팔의 영구 동토층 영향 지역은 빙하 면적보다 약 2-3배 더 크며, 매년 얼어붙은 티베트 고원이 있는 중국에서는 이 비율이 약 30배에 이른다.

고도가 1,000m 상승할 때마다 기온이 6-7°C 감소하며, 가장 차갑고 깊게 얼어붙은 암석은 봉우리의 가장 높은 부분에서 발견된다. 산 내부의 얼어붙은 지역은 수백 미터 깊이에 달할 수 있다. 유럽 알프스나 히말라야 봉우리의 얼음만 얼어붙는 것이 아니라 바위도 일년 내내 얼어붙는다.

참랑산(7,319m)은 빙하에서 솟아오르는 얼어붙은 잔해(바위 빙하, 노란색 화살표)와 빙하에서 나온 464호와 465호(파란색 화살표)가 산기슭에서 후퇴한다. 마칼루 산(8,485m)이 배경에 있다. (사진설명: Shristi Karki)

산의 햇볕이 잘 드는 쪽은 더 따뜻하고 영구 동토층은 산 그늘의 경사면보다 얇다. 기온은 일년 내내 일정하지 않기 때문에 영구 동토층 위에 최대 몇 미터까지의 얇은 표층이 여름에 녹고 겨울에 얼어 붙는다. 영구 동토층의 이러한 계절적 동결 및 해빙 표면층을 '활성층'이라고 한다.

깊고 장기적인 결빙은 산 내부의 지형 과정에 영향을 미쳐 산의 특성을 급격히 변화시킨다. 단단한 암석 내의 균열과 균열에서 얼음이 자라는 것은 이미 존재하는 구멍을 확장하고 심지어 새로운 구멍을 만드는 경향이 있다. 그러나 기반암의 약화는 얼음 충전재 및 관련 저온에 의해 유도된 강한 접착력과 강도 증가로 보상된다.

얼음 자체뿐만 아니라 암석, 암석-얼음 및 암석-암석 접촉도 온도가 낮을수록 강도가 증가한다. 아마도 가장 중요한 것은 물을 함유하고 있는 바위 사이의 균열을 얼게 하고 얼음으로 채우는 효과일 것이다. 꽁꽁 얼어붙은 암석은 본질적으로 물에 침투할 수 없으며, 산비탈 내부에서 안정성을 결정하는 결정적인 요인이 되는 경우가 많습니다.

높은 산기슭에 있는 풍부한 파편 덩어리에서, 깊고 장기간 얼어붙으면 훨씬 더 극적인 변화가 일어난다. 기공 내부와 그 너머에 얼음이 형성되면 얼음 렌즈를 사용하여 얼음과 파편이 혼합되어 얼음이 풍부한 얼음 덩어리가 산의 경사면을 천천히 내려갈 수 있다. 지난 수천 년 동안 영구 동토층의 변화로 생긴 지형은 용암 흐름처럼 보이며 '암석 빙하'라고 불린다.

해동

깊은 시추공에서 장기간 온도를 측정한 결과, 지난 100-150년 동안 지구의 대기 온도 상승으로 인해 산비탈이 약 100m 아래 깊이까지 따뜻해졌다는 것을 알 수 있다. 이 깊은 온난화의 효과는 동결 및 냉각 효과의 역전이다.

그것은 얼음으로 된 암석이나 파편의 강도를 줄이고 '더 부드럽고' 물에 더 잘 투과되게 만든다. 지난 수십 년 동안 암석 빙하에서 얼어붙은 파편이 크리프(creep)하는 속도가 눈에 띄게 증가했고, 높은 산의 영구 동토층에서 발생하는 대규모 암석 얼음 눈사태의 빈도가 가속화되다.

페루 안데스 산맥에서는 2020년과 2023년에 산 영구 동토층에서 두 가지 주요 사건이 발생했다. 둘 다 1-150만 m3의 부피를 가지고 있었고 경사면 기슭의 호수에 도달했으며 홍수 파도를 일으켰다. 2020년 살칸타이 홍수는 계곡에서 35km 떨어진 산타 테레사에서 인명 손실과 큰 피해를 입혔다. 라삭(Rasac)의 홍수 파도는 다행히도 낮은 고도의 호수 내에 머물렀다.

2012년 5월 5일, 안나푸르나 IV에서 거대한 바위, 얼음, 파편 눈사태가 세티 강 협곡으로 폭포수처럼 쏟아져 내려 낙석으로 둘러싸인 호수로 곤두박질쳤다. 그 충격으로 인해 수천 헥타르의 숲이 무너졌고, 먼지 구름이 시골을 미세한 흰 암석 가루로 뒤덮었으며, 고농축 슬러리 홍수가 발생하여 하류에서 72명이 사망했다.

안나푸르나 IV의 암석 붕괴는 2012년 72명의 목숨을 앗아간 세티 강 홍수로 이어진 일련의 연쇄 사건으로 이어졌다. 지도 : J KARGEL / D REGMI (저작권 : Shristi Karki)

2017년 4월 20일, 바룬 계곡(Barun Valley)의 살딤 봉우리(Saldim Peak, 6,388m)의 동쪽 면에서 단단한 암석이 높은 고도에서 부서지면서 110만 m3의 얼음과 퇴적물이 쏟아져 내려 1,200m 아래의 랑말레 빙하 호수까지 떨어졌다.

호수의 크기는 0.01km2 미만이었지만 호수의 물과 얼음 파편으로 인해 녹은 얼음이 결합되어 대규모 고집중 홍수를 일으켜 바룬과 아룬이 합류하는 지점까지 수십 킬로미터에 걸쳐 숲, 목초지, 트레킹 롯지가 파괴되었다.

네팔과 국경을 맞대고 있는 인도의 우타라칸드 주에서 2021년 2월 7일 발생한 차몰리 사건은 얼어붙은 얼음으로 덮인 봉우리에서 2천만m3에서 3천만m3의 암석과 얼음을 분리함으로써 촉발되었다. 뒤이은 눈사태는 바위, 얼음, 물이 빠르게 흐르는 덩어리로 발전하여 204명이 사망하고 35km 하류에서 건설 중이던 수력 발전 인프라에 큰 피해를 입혔다.

2017년 살딤 피크(Saldim Peak)에서 단단한 암석이 크게 부서지면서 호수에 떨어졌고 바룬 강 하류에 홍수가 발생했다. 위 사진은 붕괴 전의 봉우리다. 사진: ALTON C BYERS(저작권: Shristi Karki)

2023년 10월 3일, 시킴 히말라야의 사우스 로낙 호수로 매년 얼어붙은 빙퇴석에서 약 1,500만 m3의 잔해가 붕괴되어 홍수와 토석류가 발생하여 14명이 사망하고 100명 이상이 실종되었으며, 60km 하류에 있는 충탕의 수력 발전 저수지가 파괴되고 주택, 도로 및 농경지가 파괴되었습니다.

2024년 4월 21일 비렌드라 탈 빙하 호수 홍수와 2024년 8월 16일 템 홍수에도 유사한 과정이 관련되었을 수 있다.

위의 각 사례는 특히 빙하 호수 및 인공 저수지의 영향을 받는 이동식 수역과 관련하여 공정 체인과 관련된 장거리에 걸친 잠재적 위험을 보여줍니다.

인식 및 보호 조치를 위한 12가지 팁

높은 고도의 영구 동토층의 변화와 그로 인한 파괴적인 지형 현상은 네팔의 과학계와 정부에 의해 여전히 잘 이해되지 않고 있다. 지진과 폭우는 일반적으로 언론에 의해 재앙적 사건의 주요 원인으로 보도되며, 둘 다 예측이 불가능한다.

그러나 기후 변화와 중력, 히말라야 영구 동토층에 작용하는 두 가지 주요 힘은 상수다. 네팔 히말라야의 가장 높은 고도에서 영구 동토층이 계속 불안정해짐에 따라 점점 더 파괴적인 사건이 발생할 것으로 예상돤다.

2015년 추쿵(Chukung) 인근에 설치된 돌망태는 2014년 로체 빙하(Lhotse Glacier)로 인한 유사한 홍수로부터 마을을 보호했다. 사진: ALTON BYERS(저작권: Shristi Karki)

문제는 우리가 그것에 대해 무엇을 할 수 있느냐는 것이다. 지난 수십 년 동안 유럽 알프스, 페루 안데스 산맥, 네팔 히말라야에서 경험한 경험을 바탕으로 다음과 같은 제안을 제공합니다.

1. 더 많은 영구 동토층 및 위험 연구를 장려한다. 

네팔의 과학자와 실무자들은 고산 환경에서 기후 변화와 관련된 영향이 증가하고 있는 상황에서 영구 동토층 변화의 역할을 더 잘 이해하고 인정할 필요가 있으며, 응용 자연에 대한 더 많은 연구가 필요하다. 지역 주민을 포함하고 참여시키는 학제 간 접근 방식은 일반적으로 가장 유망하고 효과적인 결과를 산출한다.

2. 빙하 호수 위험 평가 방법 표준화. 

현재 과학자들은 다양한 방법을 사용하여 호수의 잠재적인 홍수 위험을 평가하고 있으며, 예측 가능하게 혼합되고 크게 다른 결과가 도출된다. 예를 들어, 쿰부의 임자 빙하 호수는 일부 과학자들은 극도로 위험하다고 생각하고, 다른 과학자들은 낮거나 중간 정도의 위험이 있다고 생각한다. 그 결과 지역 주민, 지방 정부, 과학자 모두 혼란에 빠졌다.

3. 네팔의 잠재적으로 위험한 빙하 호수에 대한 현재 목록을 업데이트하고 수정 

목록에는 0.01km2 미만의 작은 호수를 포함하여 변화하는 영구 동토층 요인을 통합해야 한다. 바룬의 타메와 랑말레 빙하 호수와 같은 매우 작은 빙하 호수조차도 적절한 조건과 계단식 프로세스에서 큰 호수만큼 파괴적일 수 있다.

4. 대규모 수력 발전 프로젝트에 대한 새로운 타당성 연구 프로토콜을 개발 

이러한 지침에는 변화하는 영구 동토층 요인과 빙하 홍수의 위협이 높아졌다는 사실을 통합해야 한다. 과학자들은 수십 년 동안 네팔의 주요 수력 발전 프로젝트에 대한 기후 변화의 잠재적으로 재앙적인 영향이 예측되었지만, 수백만 달러 규모의 주요 시설의 건설(및 파괴)은 계속되고 있다. 프로젝트 실행 전에 영구 동토층과 빙하 관련 위험에 대한 보다 자세하고 포괄적인 평가를 통해 수백 명의 생명과 수백만 달러의 인프라를 구할 수 있다.

5. 구역 지정 정책을 개발

이는 알려지고 활동적인 홍수범람원 내에 농장과 인프라(주택, 관광 숙박 시설)의 위치를 ​​억제해야 한다. 일부 과학자들은 2012년 세티 홍수로 인한 사망자의 대부분이 홍수범람원에 직접 위치하지 않았다면 예방할 수 있었을 것이라고 믿는다.

6. 단순함이 아름답다 

바위로 채워진 철조망 케이지(가비온)는 홍수를 효과적으로 분산하도록 설계할 수 있으며 고산 지역에서 계속 홍보되어야 한다. 예를 들어, 사가르마타 국립공원의 로체 빙하 범람원에 바로 위치한 추쿵 마을에서는 2015년 빙하 범람 이후 가비온을 설치하여 같은 빙하에서 발생한 두 번째 유사한 범람이 발생한 다음 해에 마을을 보호했다.

7. 더 높은 다리를 건설

이를 통해 높은 산에서 증가하는 빙하 범람 빈도와 규모를 효과적으로 해결하여 지속적인 재건의 필요성을 없앨 수 있다.

8. 인식을 높임 

네팔의 산은 계속해서 불안정해지고 앞으로 더욱 위험해질 것이다. 산사태, 활발한 급류 또는 잔해로 덮인 빙하를 건널 때 특별히 조심하는 것은 오늘날의 히말라야 고지대에서 흔히 볼 수 있는 사실이다. 마찬가지로 작고 무해해 보이는 빙하 호수 아래에 롯지, 학교 또는 커뮤니티 건물을 짓는 것도 권장하지 않는다.

9. 간단하고 효과적인 조기 경보 시스템을 홍보

재난 완화에 있어서 크게 알려진 역할에도 불구하고, 네팔의 잠재적으로 위험한 빙하 호수에 지금까지 설치된 조기 경보 시스템은 값비싼 실망으로 판명되었다. 이러한 시스템은 일반적으로 멀리 떨어진 정부 기관에서 설치하며, 지역 주민들은 이를 사용하는 방법에 대한 교육을 거의 받지 못하고, 지역 주민들은 경고 사이렌 소리가 어떤지, 사이렌이 울리면 어떻게 해야 할지 전혀 모른다고 말한다.

지금까지 가장 효과적이고 입증된 EWS 도구는 휴대전화였다. 2012년 세티 강 홍수 때 상류 목격자들이 하류 가족 및 친구에게 전화로 경고를 보내 수백 명의 생명을 구했다.

10. 과학자들이 소통할 수 있는 메커니즘을 개선합니다.

영구 동토층 및 빙하 위험 연구 결과는 의사 결정권자에게 직접, 신속하고 효과적으로 전달되어야 한다. 이는 권장하기는 쉽지만 세계 대부분에서 구현하기는 어려운 것으로 입증되었지만, 그럼에도 불구하고 달성하기 위해 우리의 끊임없는 노력이 필요하다.

11. 국경을 넘나드는 영구 동토층 연구 장려. 

네팔, 중국, 인도의 과학자와 연구자 간의 협력을 확대하여 잠재적으로 취약한 국경 간 낙석, 눈사태 및 재앙적 홍수 위험을 파악하는 데 도움이 필요하다.

12. 적응 계획을 개발하고 구현 

영구 동토층 관련 홍수 및 기타 고지대-저지대 위험을 대상으로 하는 계획 및 교육 프로그램을 계속한다. 지역 적응 행동 계획(LAPA)은 기후 영향에 대한 지역 인식을 높이고 완화 조치를 계획하는 데 효과적인 도구임이 입증되었다.

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Wilfried Haeberli 박사는 University of Zurich와 Dr Alton C Byers University of Colorado at Boulder에 있다.

The not-so-permanent frost