Ⅲ 위기의지구 07. 기후변화 (1) 1. 과거의기후변화 (1) 과거의기후를조사하는방법 1 나무의나이테조사 : 나이테의폭과밀도를이용하면, 과거의기온과강수량을추정할수있다. ( 기온이높고강수량이많은해에는나무들의성장이빨라나이테의간격이넓다 ) 2 산호의성장률조사 : 산호의연간성장선을이용하여과거의수온을알수있다. ( 수온이높을수록산호의성장속도가빠르다 ) 3 빙하시추물연구 시추된얼음의줄무늬로빙하의생성시기를알수있다. 빙하에포함된공기방울을분석하여당시의대기조성 ( 이산화탄소, 산소동위원소비율등 ) 과기후를알수있다. 빙하속물분자의산소동위원소비율 ( 18 O/ 16 O) 을측정하여당시의기온을추정할수있다. ( 기온이높을수록빙하속물분자의 18 O/ 16 O값이크다 ) 2. 기후변화의원인 (1) 지구외적요인 ( 천문학적요인 ) 1 지구자전축방향의변화 ( 세차운동 ) 지구의자전축이기울어진팽이처럼회전하는현상으로그결과지구의자전축의방향이변하게된다. 현재는근일점에서북반구의겨울이나타나고원일점에서여름이나타나지만, 약 13,000 년후에는근일점에서북반구의여름, 원일점에서북반구의겨울이나타나게된다. 북반구에서기온의연교차가커진다. 자전축방향변화 2 지구자전축의경사각변화 지구자전축의경사가약 41,000년을주기로 21.5 ~24.5 로변한다. ( 현재는 23.5 ) 지구자전축의기울기가변하면각위도에서받는일사량이변하게되는데, 기울기가커질수록여름과겨울의태양복사에너지의차이가커지게된다. 기온의연교차가커진다. 3 지구공전궤도이심률의변화 지구공전궤도이심률이약 10만년을주기로변한다. 이심률이커질수록근일점과원일점에서의일사량의차이가커진다. 다른조건이일정할때, 공전궤도가원에가까워질수록 ( 이심률이작아질수록 ) 근일점의거리는더멀어지면서북반구의겨울철은더추워지고, 원일점의거리는더가까워지면서북반구의여름철은더더워진다. 4 지층의퇴적물 퇴적물속의꽃가루및미생물을통해과거의기후변화를알수있다. 화석에들어있는산소의동위원소비율 ( 18 O/ 16 O) 을조사하여기온의변화를추정할수있다. 5 시상화석 : 지층이생성될당시의환경을알려주는화석으로고사리, 산호등이있다. ( 고사리는온난습윤한육지, 산호는얕고따뜻한바다환경 ) (2) 지질시대의기후 1 선캄브리아시대 : 전반적으로온난한기후였으나, 중기와말기에큰빙하기가있었다. 2 고생대 : 초기에는온난하였으며, 말기에는남반구의넓은지역에빙하가분포하였다. 3 중생대 : 전반적으로기온이높고온난하였으며, 빙하기가없었다. 4 신생대 : 전기에는온난하였다가후기부터한랭해지기시작하여, 제4기에 4번의빙하기와 3번의간빙기가있었다. 경사각변화 공전궤도이심률변화 4 밀란코비치주기 : 밀란코비치는빙하기와간빙기의주기적인기후변화가세차운동, 지구자전축의경사각변화, 지구공전궤도의이심률변화에의해나타난다고주장하였다. (2) 지구내적요인 1 수륙분포의변화 : 지질시대동안판의운동에의해수륙분포에변화가있었으며, 이러한수륙분포의변화는육지와해양의비열차이로인해기후를변화시켰다. ( 육지가더많이분포된지역에서기온변화가더크게나타난다 ) 지질시대의기후변화 [ 내신특강 ] 교과서 Base 지구과학 Ⅰ 07 기후변화 1 [ 내신특강 ] 교과서 Base 지구과학 Ⅰ 07 기후변화 2
2 화산활동 : 화산폭발로분출된화산재가성층권에머무르면서태양빛을차단한다. 이로인해지구의반사율이커지면기온이하강하게된다. 3 지표면의상태변화 빙하의면적감소 : 지표면의반사율을감소시켜기온을상승하게한다. 삼림의면적감소 : 지표면의반사율을증가시켜기온을하강하게한다. 4 인간활동에의한요인 : 화석연료의사용등 [ 서술형문제 ] 2013 학년도 11 월고 2 전국연합학력평가 12 번 [OX 퀴즈 ] 1. 중생대는대체로한랭한기후였다. (X) 2. 지구자전축의경사각이커지면여름과겨울의태양의남중고도차이가커진다. (O) [ 기출문제 ] 2012 학년도 11 월고 2 전국연합학력평가 14 번 정답 1 Ⅲ 위기의지구 07. 기후변화 (2) 3. 지구온난화 (1) 태양복사에너지와지구복사에너지 1 태양복사에너지 감마선, X선, 자외선, 가시광선, 적외선, 전파등으로구성되어있으며, 가장많은에너지는가시광선영역 (0.4μm ~0.7μm, 0.5μm부근 ) 에집중되어있어단파복사라고한다. 대기의선택적흡수 : 파장이짧은자외선은주로성층권의오존에의해대부분흡수되고, 파장이긴적외선은수증기, 이산화탄소에의해흡수된다. 가시광선의대부분은지표에도달한다. 반사율 ( 알베도 ) : 태양복사에너지의일부는지표, 구름, 대기등에의해반사, 산란되어우주로되돌아가는데이것을반사율이라고한다. ( 약 30%) 정답 4 태양복사에너지의반사와흡수 [ 내신특강 ] 교과서 Base 지구과학 Ⅰ 07 기후변화 3 [ 내신특강 ] 교과서 Base 지구과학 Ⅰ 07 기후변화 4
2 지구복사에너지 지표와대기에서방출되는에너지로, 대부분적외선 (10μm) 으로되어있어장파복사라고한다. 대기의흡수 : 주로수증기와이산화탄소에의해흡수된다. 대기의창 : 지구복사에너지중파장 8~13μm의적외선은대기에거의흡수되지않고우주공간으로빠져나간다. 대기의창 3 대기가없는경우와있는경우 대기가없을때 대기가있을때 지구대기에의한온실효과는밤과낮의일교차를작게하고, 평균기온을적당하게유지시켜준다. (2) 지구의복사평형 1 지구의복사평형 : 지구는전체적으로입사하는태양복사에너지와방출하는지구복사에너지의 양이같아복사평형상태를이루고있어연평균기온이일정하게유지된다. (4) 지구온난화 1 지구온난화 : 주로인간의활동으로인해대기중온실기체의양이증가하여지구의평균기온이높아지는현상을말한다. 2 원인 : 화석연료사용량의증가로대기중온실기체의농도가높아졌다. 3 지구온난화의결과 지구의평균기온이높아지면해수의온도상승으로인해해수의열팽창이일어나고, 육지의빙하가녹아바다로흘러들기때문에해수면의높이가상승한다. 해수면의상승은해안저지대의침수를일으켜육지면적을감소시킨다. 지구의복사평형 태양복사에너지 (100) = 지표면의흡수 (45) + 대기와구름의흡수 (25) + 지구의반사 (30) 지표면 : 지표면의흡수 (45) + 지표면의흡수 (88) = 대류와전도 (8) + 잠열 (21) + 지표면의복사에너지 (104) 대기 : 대기와구름의흡수 (25) + 대류와전도 (8) + 잠열 (21) + 지표면의복사에너지 (100) = 대기와구름의방출 (66) + 대기의재복사 (88) 우주공간 : 태양복사에너지 (100) = 지구의반사 (30) + 지구에서방출하는지구복사에너지 (70) 2 위도별열수지 : 지구는전체적으로복사평형상태이지만, 위도에따라에너지불균형이나타난다. 이불균형은대기와해수의순환을일으킨다. 지구온난화의연쇄반응 이상기후 : 위도별에너지불균형이심화되며엘니뇨, 가뭄, 홍수, 한파, 혹서등의이상기후현상이나타난다. 4 우리나라의변화 지구온난화와도시화로인해지난 100년동안약 1.5 상승하였다. 겨울이짧아지고, 여름이길어졌으며, 여름철에서울의열대야일수도증가하였다. 난류성어종이북상하였다. (3) 온실효과 1 온실효과 : 지구의대기는짧은파장의태양복사에너지는잘통과시키지만, 긴파장인지구복사에너지는대부분흡수한후지표로재복사하여지구의온도를높이는데이를온실효과라고한다. 2 온실기체 : 이산화탄소, 수증기, 메테인등으로적외선을잘흡수하는성질을가지고있다. [ 내신특강 ] 교과서 Base 지구과학 Ⅰ 07 기후변화 5 [ 내신특강 ] 교과서 Base 지구과학 Ⅰ 07 기후변화 6
4. 엘니뇨와라니냐 (1) 엘니뇨 1 엘니뇨 : 태평양적도부근을따라남아메리카해안에서태평양중앙부에이른넓은범위에서표층수온이평상시보다높게유지되는현상을말한다. 2 엘니뇨의발생 평상시 : 태평양적도부근의해역에서무역풍에의해따뜻한해수가서쪽으로이동한다. 페루연안해역에서찬해수의용승이일어난다. 페루연안해역의표층수온이낮아지고, 영양염류가증가하여좋은어장이형성된다. 표층수온이낮은동태평양은하강기류가발달하여날씨가맑고건조한반면, 표층수온이높은서태평양은상승기류가발달하여비가많이내린다. 엘니뇨발생시 : 태평양적도부근의무역풍이약해진다. 페루연안해역의용승이약해진다. 태평양적도부근의따뜻한해수가서쪽에서동쪽으로이동한다. 태평양중앙부에서페루연안에이르는해역의표층수온이높아진다. 페루연안해역의어장이황폐화된다. 표층수온이높아진동태평양은상승기류에의해강수량이증가하여홍수가발생하고, 서태평양은강수량이감소하여가뭄피해가발생한다. 평상시 엘니뇨발생시 (2) 라니냐 : 엘니뇨와반대로무역풍이강해, 동태평양의용승이강해지고표층수온이평년보다낮은상태로유지된다. 5. 오존층파괴 (1) 오존층의역할 : 성층권에분포하는오존층은유해한자외선을흡수하여지상의생명체를보호한다. (2) 오존층파괴 : 염화플루오린화탄소 (CFCs, 프레온가스 ) 가성층권에도달하면, 자외선에의해염소원자가분리된다. 이염소원자가오존을파괴한다. CCl 3F CCl 2F + Cl ( 자외선에의해 ) O 3 + Cl ClO + O 2 ClO + O Cl + O 2 염소원자는이과정을계속반복하게된다. 염소원자 1개가약 10만개의오존분자를파괴한다. (3) 오존층파괴의영향 1 피부암, 백내장, 유전자변형, 인간면역체계손상 2 식물의광합성량감소 (4) 오존구멍 : 남극상공에서오존의농도가매우낮아져구멍이뚫린것처럼보이는현상이다. 6. 사막화와황사 (1) 사막화 : 목축이나농사를지을수있었던땅이건조해지거나황폐화해져더이상사용할수없는불모의땅으로바뀌는현상이다. 1 원인 : 강수량의감소가직접적인원인이지만, 인간에의한과잉경작, 과잉방목, 삼림벌채등이사막화를촉진시킨다. 2 영향및피해 사하라사막주변은수년간지속된가뭄에의해사막이계속확장되고있다. 중국의사막화로인해우리나라에심각한황사피해가나타나고있다. 사막화과정 식생파괴, 토양침식등으로식수와식량이부족해진다. (2) 황사 : 우리나라에서황사는몽골이나중국북부의황토지대에서강한바람에의해날려올라간미세한모래먼지가상공의편서풍을타고한반도부근까지운반되어서서히하강하는현상이다. 1 발생시기 : 우리나라에서황사는대부분봄철에발생해왔으나최근에는겨울황사도종종일어나고있다. 2 피해 : 호흡기질환등각종질병을유발하고, 정밀기기의고장발생률을높이는등산업활동에제약을준다. 7. 지구환경보존을위한노력 (1) 지구환경변화 : 지구환경변화로인해발생하는지구온난화, 오존층파괴, 산성비, 사막화, 황사증가, 엘니뇨, 라니냐등의환경문제는자연적인원인뿐만아니라인간활동이원인이되어발생하기도하는데, 인간활동은이러한지구환경변화에매우빠르게영향을미친다. [ 내신특강 ] 교과서 Base 지구과학 Ⅰ 07 기후변화 7 [ 내신특강 ] 교과서 Base 지구과학 Ⅰ 07 기후변화 8
(2) 지구온난화방지를위한노력 1 대기중의온실기체의양을줄인다. 화석연료의대체에너지를개발한다. 2 국제협약 : 기후변화에관한국제연합기본협약 ( 리우협약 ), 교토의정서 (3) 오존층보존을위한노력 1 오존층파괴물질을줄이고대체물질을개발한다. 2 국제협약 : 몬트리올의정서 (4) 사막화방지를위한노력 1 무분별한삼림파괴를방지한다. 2 국제협약 : 국제연합사막화방지협약 (5) 황사방지를위한노력 1 중국과몽골의사막화를억제한다. 2 국가간협력을통해황사의발생과이동을분석하고황사에의한피해방지를위해힘쓴다. 2012 학년도 11 월고 2 전국연합학력평가 20 번 [OX퀴즈] 1. 빙하의융해로지표면의반사율이감소하면지구온난화는가속된다. (O) 2. 엘니뇨가발생하면적도부근서태평양의강수량은증가한다. (X) 3. 오존층이파괴되면지표에도달하는자외선의양이증가한다. (O) [ 기출문제 ] 2014학년도 11월고2 전국연합학력평가 14번 정답 1 [ 서술형문제 ] 평상시와비교하여엘니뇨가발생한시기의서태평양과동태평양해역의수온과강수량변화를서술하 시오. 정답 3 [ 내신특강 ] 교과서 Base 지구과학 Ⅰ 07 기후변화 9 [ 내신특강 ] 교과서 Base 지구과학 Ⅰ 07 기후변화 10