[지식정보] 기후 미래 가능성 Possible Climate Futures: 유엔 6차 기후보고서

유엔의 6차 기후변화보고서(IPCC의 6차 평가 보고서. AR6) 중에서 기후 미래 가능성 (Possible Climate Futures) 요약 부분을 정리하였다.

유엔의 5차 기후변화보고서(AR5)에서 평가된 것보다 광범위한 온실가스(GHG), 토지 사용 및 대기 오염 물질 미래에 대한 기후 반응을 조사하기 위해 6차 보고서는 5가지 새로운 예시적인 배출 시나리오 세트를 담고 있다. 이 시나리오 세트는 기후 시스템의 변화에 ​​대한 기후 모델 예측을 유도한다. 이러한 예측은 태양 활동과 화산 활동으로 강제되는 배경을 설명하고 있다. 보고서에서 21세기의 기간 구분은 달리 명시되지 않는 한, 1850~1900년에 비해 단기(2021~2040), 중기(2041~2060), 장기(2081~2100)로 구분한다.

기후 미래의 가능성에 주요 내용을 정리한다.

1. 지구 표면 온도는 고려된 모든 배출 시나리오에서 적어도 금세기 중반까지 계속 증가할 것이다. CO2 및 기타 온실가스 배출이 향후 수십 년 동안 크게 감소하지 않는 한, 21세기 동안 1.5°C 및 2°C의 지구 온난화가 초과될 것이다.

2. 기후 시스템의 많은 변화는 증가하는 지구 온난화와 직접적인 관련이 있다. 여기에는 극한의 더운 날씨, 해양 폭염, 집중호우, 일부 지역의 농업 및 생태학적 가뭄, 강렬한 열대성 저기압 비율의 증가, 북극 해빙, 적설 및 영구 동토층의 감소가 포함된다.

3. 계속되는 지구 온난화는 전 지구 물 순환과 변동성, 전 지구 몬순 강수, 우기 및 건기 현상의 심각성을 더욱 강화할 것으로 예상된다.

4. CO2 배출량이 증가하는 시나리오에서 해양 및 육지 탄소 흡수원은 대기 중 CO2 축적을 늦추는 데 덜 효과적일 것으로 예상된다.

5. 과거 및 미래의 온실가스 배출로 인한 많은 변화, 특히 바다, 빙상 및 지구 해수면의 변화는 수 세기에서 수천 년 동안 되돌릴 수 없다.

자료: 유엔 6차 기후변화보고서, “기후변화에 관한 정부 간 패널(IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change)”

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전제 사항 설명: 시나리오, 기후 모델 및 예측

이 보고서는 문헌에서 발견된 기후 변화의 인위적 요인이 미래에 어찌 진행될지를 다루고 있다. 보고서는 그 가능한 미래 진행 범위를 다루는 5가지 예시적인 시나리오를 잡아놓고 기후 반응을 평가하고 있다.

① 시나리오: 2015년에 시작하여 2100년과 2050년까지 각각 현재 수준에서 대략 두 배 증가한다는, 높거나 매우 높은(high and very high) GHG 배출량(SSP3-7.0 및 SSP5-8.5)과 CO2 배출량 가정

② 시나리오: 중간 정도(intermediate)의 GHG 배출량(SSP2-4.5)과 CO2 배출량이 금세기 중반까지 현재 수준 근처에서 남아 있다는 가정

③ 시나리오: GHG 배출량 매우 낮거나 낮은(very low and low) 수준이고 CO2 배출량이 순 제로 내지 2050년경 이후 다양한 수준의 순 마이너스 CO2 배출량(SSP1~1.9와 SSP1~2.6)으로 감소한다는 가정.

④ 시나리오: 배출은 사회경제적 가정, 기후 변화 완화 수준, 에어로졸과 非메탄 오존 선도물질(先導物質(precursors))의 경우 대기 오염 통제 등에 따른 시나리오별로 다르게 나타난다고 가정

⑤ 시나리오: 대안적 가정은 유사 배출과 기후 반응에서 결과를 초래할 수 있지만, 사회경제적 가정과 그 실현성(즉, 개별 시나리오의 실현 가능성)은 평가에서 제외.

이 보고서는 세계 기후 연구 프로그램의 결합 모델 상호 비교 프로젝트 6단계(CMIP6)에 참여하는 기후 모델의 결과를 평가한다. 이러한 모델에는 이전 IPCC 평가 보고서에서 고려된 기후 모델과 비교하여, 물리적, 화학적 및 생물학적 과정에 대한 새롭고 더 나은 표현과 더 높은 해상도가 포함된다. 이를 통해 기후 변화에 대한 대규모 지표들의 최근 평균 상태와 기후 시스템 전반의 많은 다른 측면의 시뮬레이션을 개선하였다. 물론 관측치와 약간의 차이(예를 들어, 지역 강수 패턴)가 남아 있다. 이 보고서에서 평가된 CMIP6 역사적 시뮬레이션은 대부분의 역사적 기간 중 관측치보다 전체 평균 지구 표면 온도변화가 0.2°C 이내라는 것을 보여주고 있으며, 관측된 온난화는 CMIP6 전체의 가능 범위 내에 있다. 그러나 일부 CMIP6 모델의 시뮤레이션은 관측된 온난화 평가 가능 범위보다 높거나 낮은 온난화를 보여주고 있다.

이 보고서에서 고려된 CMIP6 모델은 보다 넓은 범위의 기후 민감도를 가지고 있다. CMIP5 모델과 AR6에서는 여러 증거 라인을 기반으로 매우 가능성이 높은 범위를 평가했다. 이러한 CMIP6 모델은 또한 CMIP5 및 AR6에서 평가한 최상의 추정치보다 더 높은 평균 기후 민감도를 보여준다. CMIP5에 비해 더 높은 CMIP6 기후 민감도 값은 전체적으로 증폭된 피드백 결과일 수 있다. CMIP6에서 약 20% 더 높아졌다.

IPCC 보고서에서 처음으로 평가된 지구 표면 온도, 해양 온난화 및 해수면의 미래 변화 평가는 기후 민감도에 대한 AR6 평가뿐만 아니라, 과거 모의 온난화에 기반한 관측 제약과 다중 모델 예측을 결합하여 구성된다. 다른 양적 수치의 경우는 예측 통제하는 범위를 넘어가서 제외시키고 있다. 그럼에도 불구하고, 많은 변수를 감안한 지리적 분포 패턴은 지구 온난화 수준을 식별하는 데 도움이 된다. 이는 고려된 모든 시나리오에 공통 적용되며, 지구 온난화 수준에 도달하는 시기와도 관계가 없다.

1. 지구 표면 온도는 고려된 모든 배출 시나리오에서 적어도 금세기 중반까지 계속 증가할 것이다. CO2 및 기타 온실가스 배출이 향후 수십 년 동안 크게 감소하지 않는 한, 21세기 동안 1.5°C 및 2°C의 지구 온난화가 초과될 것이다.

1.1. 1850~1900년과 비교하여 2081~2100년 평균 지구 표면 온도는 매우 낮은 GHG 배출 시나리오(SSP1-1.9)에서 1.0°C~1.8°C, 더 높을 가능성이 매우 높다. 중간 시나리오(SSP2-4.5)에서는 2.1°C~3.5°C, 그리고 매우 높은 GHG 배출 시나리오(SSP5-8.5)에서는 3.3°C~5.7°C 더 높을 가능성이 매우 높다. 역사적으로 가장 최근 지구 표면 온도가 1850~1900년보다 2.5°C 이상 높게 유지된 것은 300만 년 전이었다(중간 신뢰도).

1.2 여러 증거 라인의 평가에 기초하여, 1850~1900년에 비해 2°C의 지구 온난화는 이 보고서에서 고려된 높거나(SSP3-7.0) 매우 높은(SSP5-8.5) GHG 배출 시나리오 하에 21세기 동안 초과될 것이다. 2°C의 지구 온난화는 중간 시나리오(SSP2-4.5)에서 초과될 가능성이 매우 높다. 매우 낮거나 낮은 GHG 배출 시나리오에서 2°C의 지구 온난화는 초과될 가능성이 극히 낮거나(SSP1-1.9) 초과(SSP1-2.6)될 가능성이 거의 없다. 중기(2041-2060)에 2°C 지구 온난화 수준을 넘는 것은 매우 높은 GHG 배출 시나리오(SSP5-8.5)에서 발생할 가능성이 매우 높고, 높은 GHG 배출 시나리오(SSP3-7.0)에서도 발생할 가능성이 높다. 중간 GHG 배출 시나리오(SSP2-4.5)에서는 발생하지 않을 가능성이 더 높다.

1.3 이 보고서에서 고려된 중간, 높음 및 매우 높은 시나리오(각각 SSP2-4.5, SSP3-7.0 및 SSP5-8.5)에서 1850~1900년에 비해 1.5°C의 지구 온난화가 21세기 동안 초과될 것이다. 5가지 예시적인 시나리오에서 단기(2021-2040년)에 1.5°C 지구 온난화 수준은 매우 높은 GHG 배출 시나리오(SSP5-8.5)에서 초과될 가능성이 매우 높다. 중간 및 높은 GHG 배출 시나리오(SSP2-4.5 및 SSP3-7.0), 낮은 GHG 배출 시나리오(SSP1-2.6)에서는 초과되지 않을 가능성이 높다. 매우 낮은 GHG 배출 시나리오(SSP1-1.9)에서는 더욱 초과되지 않을 가능성은 더 높고, 지구 표면 온도가 21세기 말까지 1.5°C 아래로 다시 떨어질 가능성이 있으며, 일시적인 초과(temporary overshoot) 현상이 있다 하더라도, 1.5°C 지구 온난화보다 0.1°C 이하로 높아지는 수준에 그칠 것으로 보인다.

1.4 어떤 단일 연도의 지구 표면 온도는 상당한 자연적 변동성으로 인해 인간이 유발한 장기적 경향보다 높거나 낮을 수 있다. 그렇다고 1850~1900년에 비해 특정 수준(예: 1.5°C 또는 2°C) 이상의 지구 표면 온도변화가 있는 개별 연도의 발생은 이 지구 온난화 수준에 도달했음을 의미하지 않는다.

2. 기후 시스템의 많은 변화는 증가하는 지구 온난화와 직접적인 관련이 있다. 여기에는 극한의 더운 날씨, 해양 폭염, 집중호우, 일부 지역의 농업 및 생태학적 가뭄, 강렬한 열대성 저기압 비율의 증가, 북극 해빙, 적설 및 영구 동토층의 감소가 포함된다.

2.1 육지 표면이 해양 표면보다 계속해서 더 따뜻해져 약 1.4~1.7배 더 높아질 가능성이 있다(거의 확실.). 북극은 지구 온난화 속도의 2배 이상의 높은 확신성이 있어, 계속해서 지구 표면 온도보다 더 많이 따뜻해질 것이 거의 확실하다.

2.2 지구 온난화가 추가로 증가할 때마다 극한의 변화가 계속해서 커지고 있다. 예를 들어, 지구 온난화가 0.5°C 추가될 때마다 폭염(매우 가능성 있음), 폭우(높은 신뢰도), 일부 지역의 농업 및 생태학적 가뭄을 포함한 극도로 고온 현상의 강도와 빈도가 뚜렷하게 증가한다(높은 신뢰도). 지구 온난화가 0.5°C 추가될 때마다 더 많은 지역에서 감소보다 증가를 나타내는 기상 가뭄의 강도와 빈도에서 식별 가능한 변화가 일부 지역에서 나타난다(중간 신뢰도). 수자원 가뭄의 빈도와 강도의 증가는 일부 지역에서 지구 온난화가 증가함에 따라 더 커진다(중간 신뢰도). 지구 온난화의 1.5°C에서도 추가적인 지구 온난화와 함께 관측 기록에서 전례가 없는 일부 극도의 현상 발생이 증가할 것이다. 발생 빈도는 더 드문 이벤트 비중을 초과해 높아질 것이다(높은 신뢰도).

2.3 일부 중위도 및 반건조 지역, 남미 몬순 지역은 지구 온난화 속도의 약 1.5~2배 정도로 가장 더운 날의 온도가 가장 높게 증가할 것으로 예상된다(높은 신뢰도). 북극은 지구 온난화 속도의 약 3배에 달하여, 가장 추운 날의 온도 상승이 가장 높아질 것으로 예상된다(높은 신뢰도). 추가적인 지구 온난화로 해양 폭염의 빈도는 특히 열대 바다와 북극에서 계속 증가할 것이다(높은 신뢰도, 중간 신뢰도).

2.4 지구 온난화가 가중되면서 대부분 지역에서 집중호우 현상이 심화되고, 더 빈번해질 가능성이 매우 높다. 극단적인 일일 강수 현상은 지구 온난화가 1°C 증가할 때마다 약 7%씩 강화될 것으로 예상된다(높은 신뢰도). 강한 열대성 저기압의 비율과 가장 강력한 열대성 저기압의 최고 풍속은 지구 온난화가 증가함에 따라, 전 지구 차원에서 증가할 것으로 예상된다(높은 신뢰도).

2.5 추가적인 온난화는 영구 동토층 해빙과 계절적 눈 덮임, 육지 얼음 및 북극 해빙의 손실을 더욱 증폭시킬 것으로 예상된다(높은 신뢰도). 북극은 이 보고서에서 고려한 5가지 예시적인 시나리오에 따라 2050년 이전에 적어도 한 번은 9월 31일에 실질적으로 해빙이 없을 가능성이 있으며, 더 높은 온난화 수준에서는 더 자주 발생할 것으로 전망된다. 남극 해빙의 예상 감소에 대한 신뢰도는 낮다.

3. 계속되는 지구 온난화는 전 지구 물 순환과 변동성, 전 지구 몬순 강수, 우기 및 건기 현상의 심각성을 더욱 강화할 것으로 예상된다.

3.1 5차보고서(AR5) 이후, 지구 온도가 상승함에 따라 지구 물 순환이 계속 강화될 것이라는 증거가 강화되었으며(높은 신뢰도), 강수량과 지표수 흐름은 계절별(높은 신뢰도)과 연도별(중간 신뢰도)로 대부분의 육지 지역에서 더 다양해질 것으로 예상된다. 평균 연간 지구 강수량은 1995~2014년 대비 2081~2100년(가능 범위)까지, 매우 낮은 GHG 배출 시나리오(SSP1-1.9)에서 0-5%, 중간 GHG 배출 시나리오(SSP2-4.5)에서 1.5-8%, 그리고 매우 높은 GHG 배출 시나리오(SSP5-8.5)에서 1-13% 증가할 것으로 예상된다. 강수는 고위도, 적도 태평양 및 몬순 지역 일부에서 증가할 것으로 예상되지만, SSP2-4.5, SSP3-7.0 및 SSP5-8.5 시나리오에서 아열대 지역 및 제한된 열대 지역은 감소할 것으로 예상된다(매우 가능성 있음). 계절 평균 강수량에서 감지할 수 있는 증가 또는 감소를 경험하는 지구 토지 부분은 증가할 것으로 예상된다.(중간 신뢰도). 전 세계적으로 눈이 지배적인 지역의 여름 흐름이 희생되고, 더 높은 피크 흐름과 함께 봄철 눈이 녹는 시기가 더 일찍 시작될 것이라는 높은 확신이 있다.

3.2 온난한 기후는 홍수나 가뭄에 대한 영향과 함께 매우 습하고 매우 건조한 날씨와 기후 현상 및 계절을 강화할 것이지만(높은 신뢰도), 이러한 현상의 위치와 빈도는 몬순과 중간-위도 폭풍 추적을 포함하여, 지역 대기 순환의 예상 변화에 달려 있다. 엘니뇨-남방진동(El Niño–Southern Oscillation:)과 관련된 강우 변동성은 SSP2-4.5, SSP3-7.0 및 SSP5-8.5 시나리오에서 21세기 후반까지 증폭될 가능성이 매우 높다. 남방진동은 인도양과 남반구의 적도 태평양 사이의 기압 진동을 말한다.

3.3 몬순 강수량은 중장기적으로 전 지구적 규모로 증가할 것으로 예상되며, 특히 사하라 서부를 제외한 남아시아 및 동남아시아, 동아시아 및 서아프리카에서 증가할 것으로 예상된다(높은 신뢰도). 몬순 시즌은 북미 및 남미 및 서아프리카에서 지연 시작(높은 신뢰도), 서아프리카에서 지연된 후퇴(중간 신뢰도)로 예상된다.

3.4 남반구 여름 중위도 폭풍 경로의 예상되는 남쪽 이동 및 강화 및 관련 강수는 높은 GHG 배출 시나리오(SSP3-7.0, SSP5-8.5)에서 장기적으로 가능성이 높지만, 단기적으로는 성층권 오존의 영향 회복 효과는 이러한 변화를 중화시킬 것으로 보인다(높은 신뢰도). 폭풍우의 지속적인 극지방 이동과 북태평양의 강수에 대해서는 중간 정도의 신뢰도가 있는 반면, 북대서양 폭풍 경로의 예측된 변화에 대한 신뢰도는 낮다.

4. CO2 배출량이 증가하는 시나리오에서 해양 및 육지 탄소 흡수원은 대기 중 CO2 축적을 늦추는 데 덜 효과적일 것으로 예상된다.

4.1 자연적인 육지와 해양 탄소 흡수원은 절대적으로 더 낮은 CO2 배출 시나리오 대비 더 높은 수준에서 점진적으로 더 많은 양의 CO2를 차지할 것으로 예상된다. 하지만, 그 효과는 누적 CO2 배출이 증가하면서 덜 효과적이 될 것으로 보인다. 이는 대기 중에 남아 있는 배출된 CO2의 더 높은 비율로 귀결될 것으로 예상된다(높은 신뢰도).

4.2 모델 예측에 기초하여 금세기 대기 CO2 농도를 안정화하는 중간 시나리오(SSP2-4.5)에서 육지와 해양이 흡수하는 CO2 비율은 21세기 후반에 감소할 것으로 예상된다(높은 신뢰도). 매우 낮거나 낮은 GHG 배출 시나리오(SSP1-1.9, SSP1-2.6)에서 CO2 농도는 21세기 동안 정점에 도달하고 감소하며, 육지와 해양의 결합된 탄소 흡수원은 대기 CO2 농도 감소에 대응하여 탄소를 덜 흡수하기 시작할 것으로 보이며(높은 신뢰도), SSP1-1.9 시나리오에서는 2100년까지 약한 순 소스(net source)로 전환한다(중간 신뢰도). 순 네거티브 배출을 지키지 못하는 다른 여러 시나리오에서는 2100년까지 지구 육지와 해양이 탄소 흡수원 소스로 전환될 가능성은 매우 낮다.

4.3 기후 변화와 탄소 순환 사이의 피드백 크기는 점점 더 커지면서, 높은 CO2 배출 시나리오에서의 불확실성도 더욱 커진다.(매우 높은 신뢰도). 기후 모델 예측은 2100년까지 대기 CO2 농도의 불확실성이 배출 시나리오 간의 차이에 의해 지배된다는 것을 보여준다(높은 신뢰도). 습지의 CO2 및 CH4 플럭스(메탄 물질), 영구 동토층 해빙 및 산불과 같이 아직 기후 모델에 완전히 포함되지 않은 온난화에 대한 추가 생태계 반응은 대기 중 이러한 가스의 농도를 더욱 증가시킬 것이다(높은 신뢰도).

5. 과거 및 미래의 온실가스 배출로 인한 많은 변화, 특히 바다, 빙상 및 지구 해수면의 변화는 수 세기에서 수천 년 동안 되돌릴 수 없다.

5.1 1750년 이후의 과거 GHG 배출은 지구 ​​해양을 미래의 온난화로 이끌었다(높은 신뢰도). 21세기의 나머지 기간 중 해양 온난화는 1971~2018년 변화의 2~4배(SSP1-2.6)에서 4~8배(SSP5-8.5) 범위다. 여러 증거에 기초하여 해양 상부가 하나의 층(層)으로 변하는 성층화(成層化(upper ocean stratification))(거의 확실함), 해양 산성화(ocean acidification)(거의 확실함) 및 해양 탈산소화(ocean deoxygenation)(높은 신뢰도)는 미래 배출량에 따라 21세기에 계속 증가할 것이다. 이러한 전 지구 해양 온도(매우 높은 신뢰도), 심해의 산성화(매우 높은 신뢰도) 및 탈산소화(중간 신뢰도)의 변화는 향후 100년에서 1000년 사이의 시간 내에서는 되돌릴 수 없다.

5.2 산과 극지방의 빙하는 수십 년 또는 수백 년 동안 계속 녹을 것이다(매우 높은 신뢰도). 영구 동토층 해동 후 영구 동토층 탄소의 손실은 100년 단위로는 되돌릴 수 없다(높은 신뢰도). 21세기에 걸쳐 계속되는 얼음 손실은 그린란드 빙상과 남극 빙상일 가능성이 거의 확실하다. 그린란드 빙상의 총 얼음 손실은 누적 배출량과 함께 증가할 것이라는 높은 확신이 있다. 높은 GHG 배출 시나리오에서 향후 수 세기 동안 남극 빙상의 얼음 손실을 크게 증가시킬 큰 충격적 결과를 초래할 가능성이 낮아진다는 증거는 제한적이다. 이러한 충격적 결과는 심각한 불확실성과 일부 티핑 포인트(tipping points. 작은 변화들이 어느 정도 기간을 두고 쌓여, 이제 작은 변화가 하나만 더 일어나도 갑자기 큰 영향을 초래할 수 있는 상태가 된 단계)를 포함하는 빙상 불안정 과정의 결과 때문이다.

5.3 지구 평균 해수면이 21세기에 걸쳐 계속 상승할 것이 사실상 확실하다. 1995~2014년에 비해 2100년까지 가능한 지구 평균 해수면 상승은 매우 낮은 GHG 배출 시나리오(SSP1-1.9)에서 0.28-0.55m, 낮은 GHG 배출 시나리오(SSP1-2.6)에서 0.32-0.62m, 중간 GHG 배출 시나리오(SSP2-4.5)에서 0.44-0.76m, 매우 높은 GHG 배출 시나리오(SSP5-8.5)에서 0.63-1.01m, 그리고 2150년까지 매우 낮은 시나리오(SSP1-1.9)에서 0.37-0.86m, 낮은 시나리오(SSP1-2.6)에서 0.46-0.99m, 중간 시나리오(SSP2-4.5)에서 0.66-1.33m, 매우 높은 시나리오(SSP5-8.5)에서 0.98-1.88m(중간 신뢰도)다. 매우 높은 GHG 배출 시나리오(SSP5-8.5)에서 2100년까지 2m 및 2150년까지 5m 정도 상승한다는 가능성도 전 지구 평균 해수면 상승도 빙상 과정의 심각한 불확실성으로 인해 배제하기가 힘들다(낮은 신뢰도).

5.4 장기적으로 해수면은 계속되는 심해 온난화와 빙상 용해로 인해 수 세기에서 수천 년 동안 상승할 것이며, 수천 년 동안 상승한 상태를 유지할 것이다(높은 신뢰도). 향후 2000년 동안 지구 평균 해수면은 온난화가 1.5°C로 제한된다면 약 2~3m, 2°C로 제한된다면 2~6m, 5°C 온난화로 제한되면 19~22m, 그리고 이후 천 년 동안 계속 상승할 것이다(낮은 신뢰도). 수천 년에 걸친 전 지구 평균 해수면 상승의 예측은 과거의 온난한 기후 기간 동안을 재구성해서본 수준과 일치하고 있다. 지구 온도가 1850~1900년보다 0.5°C-1.5°C 높을 가능성이 매우 높은 약 12.5만 년 전의 해수면 상승은, 오늘날보다 5-10m 더 높았을 가능성이 있다. 지구 온도가 2.5°C–4°C 더 높았던 대략 300만 년 전에는 5–25m 더 높았을 가능성이 매우 높다(중간 신뢰도).