대기 이산화탄소 배가에 따른 표층 해양의 pH 변화

Abstract

대기중 이산화탄소 농도가 증가하는 경우, 이러한 대기 이산화탄소 농도의 증가로 인해 표층 해양의 pH가 얼마나 변화하게 되는지에 대한 시나리오를 작성하였다. 표층 해양은 수심 100m의 수층으로 그 아래층과 혼합이 없는 것으로 가정하였으며, 대기중 이산화탄소 농도는 IPCC CIS9 시나리오에 따라 2100년가지 약 790 ppm으로 증가하는 경우에 대한 시나리오를 작성하였다(그림 7a). 대기의 이산화탄소 농도가 증가함에 따라 표층 해수의 이산화탄소 분압과 대기 이산화탄소 분압이 평형에 이를때까지 대기에서 해양으로 이산화탄소 유입이 발생하며, 대기로부터 유입된 이산화탄소에 의해 증가한 표층 해수의 총무기탄소와 알칼라도를 통해 해수의 pH를 계산하였다. 또한 이에 더하여 지구온난화의 영향으로 해수 수온이 증가하는 수온 증가 시나리오 IS92a를 추가하여, 대기중 이산화탄소 농도가 증가함과 동시에 표층해수의 수온이 2100년까지 약 2.5℃ 가량 증가하는 경우의 표층 해수의 pH 변화도 함께 계산하였다(그림 7b). 대기중 이산화탄소의 농도가 약 790 ppm까지 증가한 2100년 표층 해수의 pH는 약 0.45 감소하였으며, 대기 중 이산화탄소 농도 증가와 함께 표층 수온이 증가한 경우 표층 해수의 pH는 약 0.4 가량 감소하는 것으로 나타났다.해양-대기 이산화탄소 교환량에 영향을 주는 수온, 풍속 등이 변화하는 경우, 해수의 pH 변화양상에 차이가 있는가를 살펴보기 위해 위와 같은 조건의 표층 해수 pH 변화를 위도별로 계산하였다. 위도 2도 간격으로 수심 100m인 표층해양의 평균수온과 평균 풍속을 구하였으며(그림 8ab), 표층과 저층의 수직 혼합 및 위도 방향의 혼합은 없다고 가정하여 위와 같은 조건으로 표층 해수의 pH 변화를 계산하였다. 적도 및 중위도 해역에서는 앞의 평균적인 pH 변화량과 유사한 정도로 pH 변화가 나타났으나, 남, 북반구 고위도 해역에서 해수의 총무기탄소량이 알칼리도와 매우 유사한 값을 보이거나 알칼리도보다 커져 pH가 크게 감소하는 것으로 나타났다. 이와같은 표층해수의 pH 변화 시나리오가 표층해수의 수직, 수평 혼합 및 인접한 주변해수와의 대류 등 물성, 물질교환 없이, 또한 해양의 복잡한 생물과정 및 그 영향도 포함시키지 않고 대기 이산화탄소 농도 증가를 완전히 반영한 극단적 경우의 시나리오이므로, 향후 대기 이산화탄소 농도가 두배로 증가하더라도 현실의