“환경보호론자들은 자연은 허약하다고 종종 우리에게 말한다. 그러나 이 책의 교훈은 자연이 결코 허약하지 않다는 것이다. 진실은 훨씬 더 걱정스럽다. 자연은 강력해서, 지체 없이 중대한 반격을 가한다. 인위적인 지구온난화에 대한 자연의 복수는 아마도 이 행성 전체에 영향을 미칠 것이다. 그리고 그 영향력은 점진적이지 않을 것이다. 태양의 흑점에서든 궤도진동에서든 인간의 파괴에서든 자연은 압력을 받으면 급격히 한쪽으로 기울어질 것이다―사실상 하룻밤 사이에.”

이 책의 서론에 나오는 저자의 언급은 기후에 대한 많은 것을 말하고 있다. 특히 마지막 한 문장은 소름을 돋게 한다. ‘사실상 하룻밤 사이에’라는 문장은 인류가 그동안 아무런 생각 없이 축적시켜온 이산화탄소 배출에 대한 자연의 돌이킬 수 없는 단 한 번의 복수가 아닐까?
이 책은 지구온난화의 다양한 원인들을 규명하기 위해 두 가지 측면에서 접근한다. 하나는 20세기 마지막 4반세기 동안 명백하게 드러난 지금까지의 지구온난화가 급격한 온도 상승을 일으켜 돌이킬 수 없는 사태를 낳는, 다시 말해 지구 속에 잠재된 폭발적인 이산화탄소 배출을 야기할 수 있는 것들을 추적한다. 다른 하나는 좀더 전문적인 접근으로 지구의 기후 시스템에 대한 탐구이다. 이를 위해 기후변화를 연구해온 수많은 학자들과 그들의 업적 및 기후변화를 가져올 수 있는 다양한 변수들을 역동적으로 설명한다.

첫 번째 접근을 위해 저자는 이산화탄소에 대해 언급한다. 책의 시작은 북유럽의 화학자 스반테 아레니우스에서 시작한다. 그는 ‘빙하기에 세계가 어떻게 냉각되었을까’라는 당시(1894년경) 유행하던 어떤 수수께끼를 풀어보고 싶은 충동에서 연구를 시작했다. 많은 요소들을 수학적으로 계산한 그는 이산화탄소의 수준이 두 배가 되면 섭씨 5.6도 정도 따뜻해진다는 결과를 내놓는다. 이는 UN의 ‘정부간기후변화위원회(IPCC)’가 내놓은 최근의 보고서에서 이산화탄소의 수준이 두 배가 될 때 가능한 온난화의 범위를 최고 섭씨 6도로 잡은 것을 보면 그 당시로서는 대단한 업적이 아닐 수 없다. 그가 계산한 후 반 세기 동안은 인위적인 이산화탄소 배출이 머지않은 어느 시기에 기후에 중요한 영향을 미칠 가망은 없다는 것이 일반적인 견해였다. 그러한 가운데서도 온실온난화의 전망을 진지하게 받아들인 찰스 데이비스 킬링은 1950년대 초 기상 현상과 오염으로 멀리 떨어져 있는 마우나로나 같은 외딴 장소에서 315ppm의 이산화탄소 배경 농도를 확인했다. 이산화탄소의 주기적 순환은 여름과 겨울 사이에 이 평균값 근처에서 연간 변동을 일으켰다. 광합성을 통해 성장하는 식물과 다른 생물은 특히 봄철에 공기 중의 이산화탄소를 소비한다. 그러나 가을과 겨울 동안은 광합성이 대체로 멈추며, 광합성을 하는 식물은 토양 박테리아와 균류와 동물의 먹이가 된다. 이들은 이산화탄소를 내뿜어 대기의 농도를 다시 밀어 올린다. 지구의 초목 대부분은 북반구에 있기 때문에, 대기는 북반구의 여름에 이산화탄소를 잃고 겨울에 다시 이산화탄소를 얻는다. 지구는 사실상 1년에 한 번 숨을 들이쉬고 내쉰다.
무엇보다 킬링의 가장 극적인 발견은 이 연간 순환이 이산화탄소 농도가 해마다 점차 증가하는 경향―킬링곡선으로 알려진 추세―과 중첩된다는 사실이었다. 킬링이 1958년 마우나로에서 발견한 315ppm의 배경 농도는 꾸준히 증가해서 1965년에는 320ppm, 1975년에는 331ppm, 그리고 오늘날에는 380pm이 되었다. 그는 2005년에 사망할 때까지 마우나로아에서의 꼼꼼한 측정을 직접 감독했다. 그리하여 그는 거의 반세기 만에 처음으로 2002년과 2003년 연속 두 해에 걸쳐 이산화탄소의 배경 농도가 2ppm 이상 증가했음을 밝혔다. 그러면서 그는 “1962년에는, 화석연료의 연소에서 비롯된 이산화탄소의 절반 가량은 자연에 의해 흡수되고, 나머지는 공기 중에 축적되고 있는 것으로 추론할 수 있다”고 썼다. 계속해서 “이것이 어쩌면 지구가 자연의 ‘산소 탱크’인 우림과 토양과 바다에서 탄소를 붙잡아 저장하는 능력이 약화되고 있기 때문일지도 모른다”고 경고했다. 또한 “인간 활동으로 배출된 이산화탄소의 절반을 흡수해온 자연이 어쩌면 그것을 다시 되돌려주기 시작한 게 아닐까” 하고 두려워했다. 그리고 그렇게 되면 “아마 우려할 만한 어떤 일이 일어나게 될 것’이라고 말했다.
그런 그의 우려는 현실로 나타났다. 그것은 바로 지구온난화로, 그 기본적인 상황에 대해서는 대단히 높은 수준의 과학적 합의가 이루어진 상태이지만 지구가 어떻게 반응할 것인가에 대해서는 여전히 중대한 불확실성으로 남아 있다. 게다가 문제는 우리가 오늘날 온실가스를 통해 영향을 미치고 있는 지구의 작은 열 변화가 전 세계적으로 그처럼 막대한 변화를 일으킨다는 사실이다. 그렇다면 온실가스를 더욱 증가시킬 수 있는 요소들이 중요하지 않겠는가? 우리가 여기에서 문제로 삼아야 할 것은 인간이 인위적으로 배출하는 이산화탄소가 아니고 그것으로 야기된, 즉 온실가스로 자연의 균형이 일그러졌다는 사실이다. 그것이 오랫동안 평형 상태로 남아 있던 자연 속의 이산화탄소들을 대량으로 배출하게 만들어 지구를 엄청난 소용돌이 속으로 몰아넣기 때문이다.
그 증거들은 수없이 많다. 지구의 육지 표면에서 이산화탄소를 가장 많이 보유한 살아 있는 저장소로서 아마존 숲은 770억 톤의 탄소를 포함하고 있다. 이것은 화석 연료를 인위적으로 20년 동안 태워야 얻을 수 있는 배출량이다. 아마존 우림은 또한 열과 수분을 재순환하는 데 세계 기후의 시스템 엔진이기도 하다. 아마존 우림의 캐노피(canopy) 위로 떨어지는 빗방울은 다시 공기 중으로 증발해 더 많은 비를 내리게 한다. 숲에 비가 필요하지만, 비에게도 역시 숲이 필요하다. 그런데 문제는 아마존이 기후변화의 압박을 받고 있다는 사실이다. 온실가스에 의한 기후변화가 이 우림의 안정성을 깨뜨리면 아마존이 저장하고 있는 많은 양의 이산화탄소가 배출되어 기후변화가 가속될 게 확실하다. 많은 학자들의 연구가 아마존에 집중되고 있는데, 가뭄과 산불 등에 취약하게 만드는 건조화 추세가 아마존 전체에서 발견되고 있다는 사실은 정말 중대하다. 이것은 분명히 이산화탄소의 배출을 가속화한다. 이뿐만이 아니다. 공기 중에서 탄소를 흡수함으로써 수천 년 동안 세계를 차갑게 유지해온 보르네오 토탄 습지의 개발과 불은 불난 집에 부채질 하는 격이었다. 1997년과 1998년의 엘리뇨 사건으로 팔랑카라야가 수개월에 걸쳐 연기에 휩싸이는 동안, 불에 탄 습지가 45센티미터 이상의 토탄층을 잃었고, 8억 8000톤에서 28억 톤 사이의 탄소를 대기 중으로 배출한 것으로 추산한다. 이것은 그해에 전 세계에서 화석연료 연소로 방출된 양의 40퍼센트에 상당하는 수치다.
정말 두려워해야 하는 것은 서시베리아에 얼어붙은 습지에 숨어 있다. 이 습지가 해동되기 시작하면, 토탄이 분해되면서 탄소를 배출할 것이다. 말라가면서 이산화탄소를 생산하는 보르네오의 열대 습지와는 달리, 시베리아의 습지는 영구 동토층이 녹으면서 습한 상태로 붕괴될 것이다. 악취를 내뿜는 늪과 호수에서는 산소가 결핍되고, 메탄을 생산할 것이다. 메탄은 이산화탄소보다 잠재적으로 100배나 더 빠르게 작용하는 강력한 온실가스이다. 그렇게 막대한 양이 그렇게 빨리 배출된다면, 메탄은 대기에 의한 해일을 일으키고 이 행성을 끔찍한 온난화 속으로 몰아넣을 것이다. 2005년 ‘국제 메탄 감시 프로그램’을 감독하는 런던 대학 로열 할러웨이 칼리지의 유안 니스벳은 서시베리아의 토탄 습지의 메탄 방출이 하루에 최고 10만 톤에 달한다고 추산했다. 이는 현재 녹고 있는 북극 지역 영구 동토층의 실제 세계에서는, 단 1도의 지구온난화가 온도를 몇 도 더 상승시킬 정도의 메탄을 풀어놓을 수 있는 것을 의미한다.
이러한 사실들은 바로 지구의 탄소 싱크의 역할을 할 수 있는 장치들의 붕괴를 의미한다. 물론 이러한 사실에 바다의 기온 상승도 한몫한다는 사실도 잊어서는 안 될 일이다.

두 번째로 지구기후시스템을 다루고 있다. 이를 탐구하기 위해 저자는 두 진영으로 나뉘어 있는 기후 역사를 연구하는 학자들의 연구 주제들을 추적한다. 이를 통해 지구 기후의 동력이 어떻게 작동하고 있으며, 기후변화를 조종하는 것이 무엇인지를 밝히려 시도한다.
그 한편에 극학파가 있다. 이들은 해양 컨베이어(남대서양의 따뜻하고 짠 바닷물을 열대 지역을 지나 멀리 북대서양에다 쏟아놓는 멕시코 만류의 강력한 북쪽 흐름으로 시작되어 일정한 순환을 거친 후 다시 남쪽으로 여행을 시작하는 시스템. 이 과정에서 물의 밀도에 따라 얼음을 형성하기도 하고, 물의 흐름도 변화시킨다)라는 아이디어가 그들의 중심에 있다. 이들은 기후변화가 북반구에서 더 극적이고 돌발적이었던 것을 입증하기 위해, 극지방의 빙하 코어 자료를 이용한다. 그들이 멕시코 만류를 차단하여 해양 컨베이어를 조종하는 장소가 바로 이곳이다. 또한 빙하기의 거대한 빙상이 형성되고 소멸한 장소가 바로 이곳이다. 물론 이들의 말에도 일리는 있다. 빙하기의 거대한 빙상의 형성도 빙하기에 얼음의 형성과 관련한 중요성에 대해서는 거의 의문이 있을 수 없다. 실제로 그때는 세계 전체가 냉각되었고, 그 냉각의 3분의 2는 점점 증가하는 빙상의 피드백과 그 빙상이 태양복사를 우주로 다시 반사했기 때문이다. 그리고 후퇴하는 만년빙에서 녹은 물이 쇄도한 게 아니라면 그 어떤 것도 1만 2800년 전에 소한랭기로 몰아가지 못했을 것이다. 그런데 극학파 학자들은 북아메리카와 유럽의 사건들에 지나치게 관심을 기울이고 있는 것 이외에도 온도에 과도하게 집착한다는 비난을 받고 있다.
극학파의 대척점에 있는 열대학파는 열대 지역에서는 물 순환이 온도보다 중요하다고 역설한다. 그들은 대규모 가뭄이 소빙하기 못지않은 피해를 일으키며, 약간의 온도 상승보다는 비가 더 많은 피해를 가져온다고 주장한다. 5500년 전 사하라의 건조화와 예측을 불허할 만큼 중요했던 아시아 몬순의 변동이 그 증거이다. 이 학파를 지지하는 사람들은 북반구의 극 지역에서 일어난 대규모 기후 사건 대부분이 열대 지역에 기원을 두고 있는데, 따뜻한 물이 열대 지역에서 북대서양으로 흘러감으로써 그곳의 얼음을 녹일 수 있다고 말한다. 인도네시아 주변의 따뜻한 물웅덩이가 그들은 그 근원지라고 말한다. 이곳은 엘니뇨 시스템에 의해서 임계치가 변화하는 경향이 있는 것으로 알려진 지구 표면 최대의 열 저장고이자 분배점이다. 이곳은 또한 유력한 온실가스이자 기후 시스템의 조종자인 대기 최대의 수증기 발생지이기도 하다.
그러나 양측의 주장 모두 어떤 부분에서는 정당하지만 다른 부분에서는 설명이 불가능한 측면을 드러낸다. 이 두 학파에서 객관적인 거리를 둔 학자들이 이제 많아졌다. 그들은 기후 시스템의 조종석의 위치가 시간에 따라 변할 수 있다고 생각한다. 특히 양쪽의 지지를 받는 파울 크루첸은 “행성 전체의 큰 변화는 열대 지역과 고위도 모두에서 일어난다”면서 “열대 지역은 고온이 대기의 화학과 역학의 많은 부분을 조종하는 곳이며, 극 지역은 기후변화를 악화시킬 수 있는 자연의 대형 피드백, 즉 빙하와 영구 동토층이 녹고 해류의 경로가 변경되는 것과 같은 일이 일어나는 발상지”라고 밝힌다. 결국 시스템이 개별적인 부분보다 더 중대하다는 말이다.
그렇다. 기후 시스템이 중요하다는 쪽에 저자의 주장이 기울고 있다. 이를 설명하기 위해 두 학파의 주장들을 하나하나 추적하여 설명하려 노력하는 데 이 책의 가장 큰 매력이 있다. 앞에서 이미 언급한 탄소 싱크 문제를 비롯해 정상적인 궤도를 벗어난 기후에 영향을 끼친다고 여겨지는 모든 요소(물론 학자들의 지지를 어느 정도 받고 있는 것들에 한정)를 거론하면서 그 유효성을 파헤친다. 게다가 최근의 이론이며 지금까지 거의 연구된 일이 없는 성층권과 기후 관계에 대해서도 마지막 장에서 다루고 있다.

여기에서 무엇보다도 중요한 것은 현재 살고 있는 우리 인류가 그래도 비교적 안정적인 전 지구적 기후 환경 속에서 마음 놓고 활동할 수 있는 마지막 세대라는 것을 인식하는 일이다. 우리는 지구 기후 시스템 내에 존재하는 여러 변수들에 대해 모르는 것이 너무 많다. 또한 이 행성의 어떤 부분이 우리 미래의 열쇠를 갖고 있는지도 확인된 바 없으며, 어떤 피드백이 우세할지도 분명하지 않다. 그만큼 우리 인류는 현재 새로운 상황에 직면해 있다. 그것은 다름 아닌 우리의 문명과 우리 종의 생명부양 시스템 전체의 위기다.

주요 등장인물
보급판 서문
머리말: 굴뚝

서론

제1부 인류세에 오신 것을 환영합니다
01 개척자: 이 행성의 숨결을 측정한 사람들
02 불쑥 나타난 열: 한 회의론자의 기후변화 가이드
03 그해: 1998년의 거친 날씨가 어떻게 모든 기록을 깼을까
04 인류세: 새로운 지질시대의 새로운 이름
05 감시탑: 북극 섬의 기후를 감시하다

제2부 얼음의 단층선
06 북위 90도: 북극 지역에서는 왜 얼음이 끝없이 녹고 있는 걸까
07 위험한 비탈길에서: 그린란드가 바닷속으로 가라앉고 있다
08 빙붕: 남쪽에서는, 부서지는 얼음이 남극의 마개를 뽑다
09 머서의 유산: 세계의 하부에 있는 아킬레스건
10 밀물: 투발루여, 안녕히

제3부 탄소 순환
11 정글에서: 우리는 아마존이 사라지는 걸 알아챌까
12 보르네오의 산불: 불타는 습지 때문에 곤경에 처한 기후
13 탄소 흡수원에서 탄소원으로: 탄소 순환은 왜 U턴을 하는가
14 지구 종말 장치: 치명적 비밀이 영구 동토층을 자극하다
15 산성 목욕: 이산화탄소는 바다에 어떤 작용을 하는가
16 변화의 바람: 심해의 해일, 대량 가스 분출 그리고 해령

제4부 온난화에 대한 생각
17 와트는 무엇일까: 행성 지구의 에너지 불균형
18 구름의 양면: 기후모델의 결함을 발견하다
19 10억 개의 불: 갈색 안개가 몬순을 멈추게 할 수 있을까
20 수산기의 공휴일: 지구의 청소부가 출근하지 않는 날

제5부 빙하기와 태양의 진동
21 골디락스와 세 개의 행성: 지구는 왜 생명체에 ‘딱’ 알맞을까
22 대빙결: 우리의 궤도진동이 어떻게 빙하기를 일으켰을까
23 해양 컨베이어: 조만간 닥칠 실제의 미래
24 북극의 꽃: 기후 전향의 단서들
25 진동: 태양이 어떻게 기후변화를 일으킬까

제6부 열대의 열
26 몰락: 아프리카 황금기의 끝
27 해양의 시소: 사하라 사막이 아마존을 어떻게 초록으로 만드는가
28 열대성 고기압: 얼음 인간이 왜 기후 역사를 다시 쓰고 있을까
29 아카드의 저주: 환경결정론의 이상한 부활
30 산호 덩어리: 엘니뇨의 감추어진 생명체 탐사
31 아시아 부양: 몬순이 멈춘다면 어떤 일이 벌어질까

제7부 천년기에
32 폭염: 유럽이 지구온난화를 느꼈던 해
33 하키 스틱: 왜 지금이 정말로 다른가
34 허리케인 계절: 카트리나 이후 폭풍 경보구(警報球)를 올리다
35 온실의 오존 구멍: 수백만이 왜 복사 위협에 직면하는가

제8부 피할 수 없는 기습
36 춤: 극 지역일까, 열대 지역일까. 기후의 춤은 누가 주도할까
37 새로운 지평선: 성층권의 피드백

결론: 또 다른 행성

부록: 1조 톤의 도전
감사의 글
기후변화 연대표
용어 설명
참고 문헌
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