<지구는 어두워지고 있다> 참조 및 설명

(00:00), (1:02:06) 1990년 9월 2일 칼세이건 강연영상 (Emerging Issues Forum, NCSU)

(00:17) 우주정거장 ISS에서 본 대기층의 모습 : File:ISS042-E-24888 – View of Earth.jpg (wikimedia commons)

(01:16) 북반구 폭염에 사망자 속출…인도는 섭씨 50도 (YTM, 2024/06/21), 펄펄 끓는 추석…이번 주말부터 폭염·열대야 꺾여 (KBS, 2024/09/18)

(01:30) 지구평균온도 Global Mean Surface Temperature, GSMT 그래프는 Berkeley Earth의 2024년도 지구온도 보고서에 나온 버전을 사용하였다.

관련하여 부연할 사항이 있다. 첫번째로는 산업화 이전대비 지구온도상승치는 발표기관별로 영점몇도 가량의 차이가 있다는 점이다. 예를들어 Berkely Earth에서는 1850-1900년 대비 2024년 지구온도 상승치를 약 1.6도로 발표한 반면 NASA의 발표는 1.5도보다 약간 아래이다. 이러한 편차의 가장 큰 원인은 과거 바다온도 측정에 대한 불확실성에서 온다.

모든 측정은 측정장비에 의존 할 수 밖에 없고, 처음부터 완벽한 측정은 없다. 태양입사량 Total Solar Irradiance, TSI도 그랬고, 지구온도에서 볼 수 있는 초기편차 또한 그런 측정의 문제에 기인한다. 두 경우 모두 시간이 지나면서 개선되었고, 오늘날에는 독립된 기관들의 data set이 거의 정확히 겹친다.

두번째로는 – 이번 영상에선 다른 기관들 수치를 직접 비교하기위해, 그런 기준온도에 대한 차이를 <Recent global temperature surge intensified by record-low planetary albedo (2025, science)> 이하 <Geosseling> 기준으로 통일시켰다는 점이다. 예를들어, Berkeley Earth는 2023년 GMST를 산업화 이전대비 1.53도 높다고 보지만, <Geosseling>에서는 1.48도 높다고 본다. 그런 차이는 Berkeley Earth의 추산방식으론 산업화 이전 지구온도가 다른 경우에 비해 0.05도 가량 더 낮다고 보기 때문이고, 이런 차이는 앞서 말했듯 과거 바다온도 측정에 대한 불확실성에 기인한다. 이번 영상에서는 <Geosseling> 내용을 설명하는것이 주된 목적이므로, 그러한 차이를 기본적으로 <Geosseling>에 제시된 수치를 기준으로 통일시켰다.

(01:59) Why 2023’s heat anomaly is worrying scientists (2024, nature)

(02:47) CO2 vibrational mode 관련 : Carbon dioxide — Structure, bonding and molecular vibrations (wikipedia)

(02:58) 지구 열복사 스펙트럼 관련 참조글 : Taking the Measure of the Greenhouse Effect (2010, Gavin Schmidt)

(03:17) 하와이 마우나 로아 천문대 CO2 농도 관측 데이터 : Carbon Dioxide – Earth Indicator (NASA)

(03:27) 이산화탄소 분자와 물분자 (wikipedia)

참고로 ‘일산화이수소’라는 표현은 작가 Elizabeth Kolbert의 <화이트 스카이>를 보며 알게된 표현이다. 필자는 기후와 관련하여 전문적인 논문부터 대중서적까지 두루 읽으려 노렸했데, 개인적론 이 책을 추천하지 않는다. 나는 기본적으로 사실을 중심으로 한 전개를 선호하는 반면, 이 책은 개인적 경험에 기반하여 에피소드식으로 전개된다. 그래도 평소 궁금했던 주제들로 구성되어있어 끝까지 읽긴 했지만, 그냥 덮고 싶은 욕구를 수시로 참아야 했다.

(04:09) 대기 중 이산화탄소의 어는점을 추산하기 위해선 그것의 분압을 고려해야 한다. 미국립 표준기술연구소 NIST 의 증기압식 Antoine Equation 을 이용하여 CO2의 분압0.00042 bar과 같아지는 온도를 역산하면 약 131K -142℃ 가 나온다. 고도가 올라갈수록 압력은 낮아지므로 어는점 또한 고도상승 속에서 떨어진다. 하지만 영상의 설명과 도식에서는 복잡성을 줄이기 위해 대기 중 이산화탄소의 어는점을 영하 140도로 고정시켰다.

(05:28) 1세기 정도의 시간은 지질학적 스케일에서 보면 거의 한 순간이다. 만약 그런 짧은 시간동안 250ppm 수준이었던 CO2 농도가 1,500ppm 수준까지 급증한다면, 그렇게 배출된양의 절반정도는 대략 300년 동안 바다에 의해 흡수되고 나머지는 훨씬 긴 시간속에서 일어나는 Carbonate-silicate cycle을 통해 땅속으로 흡수된다. 이와 관련하여 David Archer가 쓴 <Global Warming>의 도식을 첨부한다 :

(05:31) Atmospheric CO₂: Principal Control Knob Governing Earth’s Temperature (2010, science)

(06:25) 태양에너지 입사량 Total Solar Irradiance, TSI 데이터 : Greg Kopp’s TSI Page

지구온난화가 태양활동 때문이라는 주장은 기후변화 부정론자들이 붙드는 단골소재인데, 특히나 90년대 즈음이 절정이었고 그 논리는 아직까지도 음모론의 강력한 무기로 쓰인다. 하지만 대기상공에서 인공위성으로 태양에너지를 직접 측정한것은 78년 부터 시작되어 거의 50년 가까이 되었다. 결국 그 모든 데이터가 조작이라는 음모론적 주장이 아니라면, 기후변화에 태양탓을 하는건 불가능하다. 관련하여 보다 상세한 내용은 필자의 다음 포스팅을 참조바란다 : <지구온난화의 원인은 태양일까?>

(07:42) 엘리뇨 남방진동 (wikipedia), Niño 3.4 Index (NOAA), 2023년 엘리뇨 사건 (wikipedia)

(08:14) 2022 Hunga Tonga–Hunga Ha’apai eruption and tsunami (wikipedia)

(08:21) The January 2022 Hunga eruption cooled the southern hemisphere in 2022 and 2023 (2025, Communications Earth & Environment)

(08:50) Recent global temperature surge intensified by record-low planetary albedo (2025, science) 이하 <Goessling>

(09:06) 창백한 푸른점 : Pale Blue Dot (wikipedia)

(09:46) Albedo (wikipedia)

(10:13) Earth’s Energy Budget (NASA)

(11:38) 지구온난화의 정도를 히로시마 원자폭탄의 에너지로 수치화 할 땐, 일반적으로 ‘초당 히로시마 원자폭탄이 4개 터지는 꼴’이라는 많이 쓴다. 하지만 이는 이산화탄소 뿐만아니라 (+)와 (-)의 다른 모든 radiative forcing을 포함한 전체 Earth’s Energy Imbalance를 통해 산출된 수치이다. 영상에서 제시한 수치는 오직 산업화 이후 추가된 이산화탄소의 radiative forcing을 히로시마 원자폭탄의 에너지로 나눈 결과이다.

(12:25) 지구 3D 모델 : Earth 3D Model (NASA)

(12:50), (38:13) 북극 얼음면적 위성사진 : Annual Arctic Sea Ice Minimum Area 1979-2022, With Graph (NASA SVS)

(13:35) 북극온도 vs 지구온도 : ARCTIC TEMPERATURES (zacklabe)

(14:50) 고해상도 지구 이미지 : New weather satellite reveals spectacular images of Earth (2023, ESA)

(15:09) 저층구름 면적 그래프 : <Goessling>의 Fig. 2F.

저층구름의 감소는 2020년 즈음 부터 시작되었고 이는 최근 수년사이 발생한 온난화를 설명해 준다. 하지만 지구 전체 반사율은 수십년의 시간 속에서 지속적으로 줄고 있다. 상세한 내용은 다음 논문을 참조바란다 : Global Warming Has Accelerated: Are the United Nations and the Public Well-Informed? (2025, hansen)

(16:35) 2023년 지구반사율감소 지도와 bar graph : <Goessling>의 Fig. 1

(18:17) 설국열차의 CW-7 : CW-7 (Fandom, Snowpiercer Wiki)

(18:41) To mitigate impacts of climate change, some turn to controverial “geoengineering” (2023 Apr 22th, CBS News)

(18:47), (37:32) What is Stratospheric Aerosol Injection? (SRM360)

(18:53) Cloud brightening: First-in-nation tech aims to cool our warming planet (2024 Apr 6th, NBC Bay Area)

(18:57) Cloud Brightening Field Trip 2021 (Southern Cross University)

(20:11) 인간 유발 온난화에 대한 물질별 기여도 : IPCC AR6 | WG1 | Figure SPM.2 | Assessed contributions to observed warming in 2010–2019 relative to 1850–1900

(21:07) 이산화황 (wikipedia)

에어로졸-기후 관계에 대한 전반적인 설명은 다음 글을 참조 바란다 : Aerosols and Their Importance (2015, NASA)

(23:01) 물방울 굴절률 ~1.33 에 대한 Mie Scattering의 지름-산란효율 그래프는 Zangwill 전자기학 교재 788페이지 Figure 21.9을 참조하였다.

(23:21) Mie Scattering (wikipedia)

(24:10) 선박이 만들어낸 구름의 자취 : Ship tracks off the western United States (NASA visible earth)

(24:51) 피나투보 관련 영상 (1) : KBS 6월 10일 뉴스, 6월 15일 뉴스

(25:11) 피나투보 관련 영상 (2) : Mount Pinatubo: Predicting a Volcanic Eruption (PBS)

(25:35), (51:09) 피나투보 화산폭발 직후 NASA의 기후 시뮬레이션 결과 : Pinatubo Climate Investigation (1997, NASA) / How Sensitive Is hte World’s Climate? (1993, hansen)

(26:20) 산업화 이후 이산화황 배출량 : Sulfur dioxide emissions from all sectors (Our World in Data)

(27:43) The Turning Point of the Aerosol Era (2022, Bauer)

(28:53) PM2.5 초미세먼지 : Particulate matter (wikipedia) / 대기오염물질 | 초미세먼지 (서울특별시 대기환경정보)

이번 영상을 제작하면서 알게되었는데, 미세먼지에 대한 명칭은 영어와 한글이 좀 헷갈리게 되어있다. 위키피디아에 보면 PM2.5를 ‘fine particles’, 지름 100nm 이하인 먼지를 ‘ultrafine particles’로 명명하고 있다. 이를 직역하면 PM2.5가 ‘미세먼지’, 100nm 이하가 ‘초미세먼지’일것 같지만 실제는 그렇지 않다. 이게 어디서부터 번역이 엇나갔는진 모르겠는데, 한국에서는 PM10을 ‘미세먼지’, PM2.5를 ‘초미세먼지’라 부른다.

(29:25) The Great London Smog (2017 Dec 14th, BBC)

(30:13) 1953년 발표된 런던스모그 관련 보고서 : Interim report (archive.org)

(30:45) 영국과 미국의 대기청정법 : Clean Air Act 1956 (wikipedia) / Clean Air Act (United States)

(30:56) 이산화황 배출량 그래프 (Our World in Data)

미국과 유럽의 이산화황배출량 관련 시각화는 이번 영상을 만들며 굉장히 불편했던 부분이다. 해당부분 화면상에 나타난 ‘대기청정법’의 주체는 영국이지만 정작 그래프는 영국을 제외한 유럽연합 EU에 대한 그래프이다. 만약 배출량 그래프를 영국으로 한다면 유럽전체를 포함함으로써 아메리카 대륙과 유럽대륙에 대한 큰 흐름을 보여 줄 수 없는 문제가 생기고, 만약 영국을 포함한 유럽전체에 대한 그래프를 표시할 경우 해당 line에 대한 지도 이미지를 하나의 국기로 표현 할 수가 없었다. 나는 정확성을 다소 훼손하더라도 설명의 간명함을 위해 배출량은 영국을 제외한 EU를 기준으로 그렸지만 그 line에는 EU에 포함되지 않은 영국의 대기청정법을 표기하였다.

(31:21) 베이징올림픽, 대기 오염이 최대 걸림돌 (2008 Mar 13th, KBS), 메달 특명, ‘무더위·오염’을 넘어라! (2008 Jul 30th, KBS)

(32:11) PM2.5 지도 source : earth.nullshool.net

(32:32) 작년 서울 공기질 관측 이래 가장 양호…초미세먼지 농도 최저 (2025 Jan 9th, 연합뉴스)

(32:40) 중국 ‘스모그와 전쟁’…2년 동안 430조 원 투입 (2014 May 17th, KBS)

중국의 ‘대기오염과의 전쟁’이 어떻게 진행되었는지를 이해하는데 다음 다큐멘터리가 도움이 되었다 : <중국 초미세먼지와의 전쟁 (2018, KBS스페셜)>

헌데 다큐멘터리 내용만큼이나 인상적이었던건 혐중으로 가득한 댓글내용이었다. 영상은 중국 대기오염의 심각성을 말함과 동시에, 그들이 얼마나 강력한 규제를 통해 그것과 싸우고 있는지 또한 말하고 있다. 헌데 댓글창에서 그 누구도 후자에 대해선 이야기 하지 않았다.

인구 5천만 이상 국가 중 1인당 CO2 배출량이 대한민국 보다 많은 나라는 러시아와 미국 뿐이다¹. 하지만 나는 기후문제에 있어 이 사실을 들추어보며 스스로를 반성하는 경우를 최재천 교수를 제외하곤 본적이 없다. 만약 이산화황 때문에 중국을 혐오 할 수 있다면, 이산화탄소 때문에 한국을 혐오하는것 또한 정당하다²

(33:40) East Asian aerosol cleanup has likely contributed to the recent acceleration in global warming (2025, communications earth and environment)

(34:51) Sulfur dioxide emissions from international shipping (Out World in Data)

(34:53) IMO 2020 – cutting sulphur oxide emissions

(35:45) 2010년 국제해운 이산화황 배출지도 : Satellites detect effect of shipping pollution on clouds (2024, EUMETSAT), Tracking the impact of shipping pollution on Earth’s climate (2024, EUMETSAT)

(36:37) 자연생성 구름 속에 숨어있는 ship tracks : Ship Tracks Reveal Pollution’s Effects on Clouds (NASA SVS)

(36:52) NASA의 PACE 위성 : PACE – Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem (NASA), Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem (wikipedia)

(37:37) What is Marine Cloud Brightening? (SRM360), Marine cloud brightening (wikipedia)

(37:44) “너무 더워” 인공 비 뿌렸는데…’태풍급 강풍’ 아수라장 된 중국 (2024 Sep 5th, SBS)

(38:20) GEOS-5 Modeled Clouds at 3.5-km Global Resolution (NASA SVS)

(39:14) A sensational discovery: Traces of rainforests in West Antarctica (2020, Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research), Temperate rainforests near the South Pole during peak Cretaceous warmth (2020, nature)

(40:10) ‘지구상 모든 물을 모아 물방울을 만든다면 그 크기는 얼마나 될까’라는 질문에 대해 만들어진 유명한 이미지는 미국 지질조사국 USGS에서 제작 한 것이다. 영상에서 ‘모든 물’과 ‘담수’에 해당하는 물방울의 크기는 이 자료를 참조하였다. 하지만 ‘전세계 연간 취수량’에 해당하는 물방울은 그 실제 값이 연간 약 4조 m³라는 사실을 통해 크기를 계산하여 시각화 하였다.

(40:37) “숲에서 나타나 ‘탕탕탕’”…테러에 인도·파키스탄 ‘살얼음판’ (2024 Apr 24h, KBS)

(40:43) 파키스탄 인도 갈등, 물 분쟁으로 번지나 (2025 Apr 28th, OBS)

(40:46) 관세에 이어 물 전쟁까지…미국·멕시코 갈등 격화 (2025 Apr 17th, YTN)

(40:50) 폭염이 불러온 물 전쟁…부산·경남 ‘남강물’ 식수원 갈등 (2018 Jul 26th, JTBC)

(40:56) 격해지는 지역 간 ‘물 싸움’…해법 없나? (2022 Oct 9th, TV조선)

(42:33) Kate Marvel에 대한 인용구 출처 : The cloud conundrum (2017) / David Archer에 대한 인용구 출처 : <Global Warming> Chapter 12, 154page / Hans Schellnhuber에 대한 인용구 출처 : <브레이킹 바운더리스> 141 page

Kate Marvel의 <The Cloud Conundrum>은 기후와 구름간 관계를 이해하는데 큰 도움이 되었다. 또한, 그녀는 TED 강연에서 그런 내용을 일반 대중이 쉽게 이해 할 수 있는 수준으로 설명한 바 있다. David Archer의 <Global Warming> 또한 지구온난화의 과학을 일반대중에게 설명 할 목적으로 쉽게 풀어쓴 책이다. 기후변화를 보다 깊이 이해하고자 하는 비전공자라면 이 책으로 시작할것을 추천한다.

(43:58) Global climate changes as forecast by Goddard Institute for Space Studies three-dimensional model (1988, hansen)

만약 기후변화 부정론자들의 주장을 정확히 반박 할 수 없다면, 나는 사람들 앞에서 그런 이야기 할 수 없었을 것이다. 실제로 나는 기후변화를 공부하며, 그런식의 접근을 통해 끝없이 나의 이해를 테스트 해왔다. 부정론자들의 주장을 찾아서 듣고 읽으며, 그것이 자연과학 이론과 관측의 결과로 명명백백히 반론 될 수 있는지 – 혹은 그들의 주장에 어떤 종류의 타당성이 있는것인지를 따져 보았던 것이다. 그런 과정에서 읽은 책이 <지구 온난화 주장의 거짓과 덫>이었는데, 아이러니하게도 나는 james hansen의 1988년 논문을 이 책을 통해 알게 되었다. 2009년에 발간된 책에서 그들은, hansen의 88년 논문을 사례로 들며 기후시뮬레이션의 타당성을 비판하고 있었다. 하지만 결국 시간이 지나며 모든것이 명백해졌다. 그들이 하는 모든 비판은 결론을 정해놓고 하는 cherry picking이었다.

(45:04) Shared Socioeconomic Pathways (wikipedia)

(45:17) SSP 시나리오별 예측온도 : IPCC AR6 | Cross-Section Box.2, Figure 1: Schematic of the AR6 framework for assessing future greenhouse gas emissions, climate change, risks, impacts and mitigation.

(46:07) 오존층 문제와 관련하여 Vox에서 만든 영상이 있는데, 여기엔 70-80년대에 진행된 오존층 연구의 주요인물인 Susan Solomon의 인터뷰가 나온다. 영상의 전반적인 설명도 좋았고, Solomon이 ‘이러한 전지구적 환경문제를 해결하기 위해선 어떤 요소들이 충족되어야 하는지’에 대해 해주는 설명 또한 유익했다.

(47:30) Kármán vortex street (wikipedia)

(47:45), (48:12) Earth from Orbit: von Kármán Vortices (20221, NOAA NESDIS)

(47:49) A Swirl of Clouds over the Pacific (NASA visible earth)

(47:53) A remarkable von-Kármán cloud vortex street (Eumetsat/MeteoGroup)

(48:08), (48:18) 한라산이 만들어낸 카르만 난류 : File:Prapiroon Oct 18 2012 0215Z.jpg (wikimedia commons), 제주도 남쪽 하늘에 나타난 신비로운 소용돌이를 소개합니다! (2025 Feb 20th, 대한민국 기상청)

(49:03) Navier–Stokes equations (wikipedia)

(49:12) Millennium Prize Problems (wikipeidia)

(49:34) Climate change feedbacks (wikipedia)

(49:51) Clausius–Clapeyron relation (wikipedia)

(51:17) Global Cooling After the Eruption of Mount Pinatubo: A Test of Climate Feedback by Water Vapor (2002, science)

(52:17) IPCC AR6 WG1 | Figure 7.9 | Schematic cross section of diverse cloud responses to surface warming from the tropics to polar regions

(53:35) Estimated cloud-top entrainment index explains positive low-cloud-cover feedback (2022, PNAS), Strong cloud–circulation coupling explains weak trade cumulus feedback (2022, nature)

(54:52) Parametrization (atmospheric modeling) | wikipedia

(56:46) Fossil Fuel Subsidies (IMF), How much in subsidies do fossil fuels receive? (2025, Our World in Data)

(57:18) Stern Review (wikipedia)

(57:53) Yuval Noah Harari and Vanessa Nakate in conversation (2022, Warwick Economics Summit)

(59:41) Charney Report (wikipedia) / Charney Report 전문 : https://geosci.uchicago.edu/~archer/warming_papers/charney.1979.report.pdf

반사도 저감과 관련하여 참조 할 만한 글들을 몇개 더 소개한다 :

기후과학 전반에 대해 이해하고 싶다면, 앞서 추천한 David Archer의 <Global Warming>과 더불어 다음 글들을 읽어보실 것을 추천한다 :

2023년 기준 1위 러시아, 2위 미국, 3위 대한민국, 4위 중국, 5위 이란.[^]
부디 ‘한국은 인구수가 적어서 괜찮다’는 말은 않기를 바란다. 누구나 델 변명이 있다. 미국은 과거 배출량으로 따지면 죄인이지만 현재 배출량으로 따지면 중국을 떠밀 수 있다. 중국은 전체로 따지면 죄인이지만 1인당으로 따진다면 억울함을 호소 할 수도 있다. 중동국가들은 1인당으로 따지면 엄청난 탄소배출량을 자랑하지만, 어쩌면 그들도 ‘우리는 인구가 적어서 괜찮아’라며 변명할지도. 누구나 다 이유가 있다. 그리고 그렇게 서로 책임을 미루는 사이 지구온도는 1.5도가 올랐다. 우리는 이러한 전지구적 문제 앞에서, 다른 누구의 탓을 하기전에 스스로를 돌아 볼 필요가 있다.

또한, ‘어차피 기술이 우리를 구원할 것’이라는 말을 하고 싶다면 우선 나오미 오레스케스의 <Merchants of Doubt>를 일독하기를 권한다. ‘지구온난화’라는 말이 대중미디어에 소개되던 70/80년대 부터, 많은 이들은 ‘결국 자유시장은 마법처럼 그 해결을 위한 기술을 내놓을것’이라 생각했다. 하지만 그들이 믿었던 자유시장이 브레이크 없이 질주한 결과 지구온도는 1.5도 상승을 넘어섰다. 당시 그 선봉에 섰던 많은 이들은 이 세상에 없고, 남겨진 이들은 자신이 하지도 않은 선택에 대한 책임을 지고 산다. 기적적인 탄소포집 기술 같은것이 등장하여 문제를 일거에 해결 해 준다면 얼마나 좋겠는가? – 나 또한 간혹 그런 기적을 상상한다. 하지만 그런 희망에 기대어 관성에 몸을 맞기는건, 매일 담배를 한갑씩 피면서 내가 죽기전에 기적적인 폐암 치료제가 등장하기를 바라는 것과 별 다를바 없다.

아마 ‘자유는 신성하므로 고속도로엔 속도제한이 있어선 안된다!’고 주장할 사람은 없을 것이다. 고속도로의 속도제한이 사라진다면, 아마 그들 스스로의 목숨 또한 위험해질테니 말이다. 2009년, 기후를 연구하는 과학자들은 ‘Planetary Boundaries‘라는 개념을 정립했는데, 이는 인류문명의 존속을 위한 ‘전지구적 속도제한 표지’이다. 이에 따르면 대기 중 이산화탄소농도는 350ppm 이하, 오존층의 오존 농도는 277 DU 이상이어야 하며 이러한 수치를 9개 항목에 대해 설정해 놓았다. 그리고 2025년 기준, 이들 중 7개 항목이 초과된 상태다.[^]