5천만톤 호수가 2시간에 완전 배수…스며든 물이 쐐기 작용, 호수바닥 당겨 파열

여름바다 수백개 호수 하룻밤 새 사라져, 녹은 빙상이 해수면 상승 불러 주목

» 그린란드에 여름이 오면 수천개의 파란 호수가 빙상 위에 생겨난다. 이 호수물이 순식간에 사라지는 메커니즘이 밝혀졌다. 사진=LAURA STEVENS, WOODS HOLE OCEANOGRAPHIC INSTITUTION

　
해마다 북극 그린란드에 여름이 오면 두터운 빙상 표면 곳곳이 녹아 낮은 곳에 호수가 생겨난다. 이렇게 생긴 수천개의 빙하 위 호수 가운데 13%는 말 그대로 하룻밤 새 사라진다.
　
그린란드 서부 해안 가까운 1000m 깊이의 빙상 위에 형성된 노스 레이크에서 그런 현상이 2006년 7월 발견돼 과학자들을 놀라게 했다. 얼음 위에 깊이 10m에 이르는 파란 물이 폭 3㎞의 호수에 담겨 있었다.
　
그런데 호수에 담겨 있던 5000만t 가까운 용량의 물이 2시간도 걸리지 않아 모조리 사라진 것이다. 나이아가라 폭포를 흐르는 물보다 빠르게 호숫물이 얼음 밑바닥의 틈으로 빠져나갔다.

» 그린란드 노스 레이크에서 물이 모두 빠져나간 모습. 사진=MIT
　
과학자들은 호수 바닥 얼음층에 수압에 의한 틈이 생겨 마치 깨진 욕조에서 물이 빠지는 것처럼 호숫물이 사라진 것임을 곧 알았다. 하지만 어떻게 호수 바닥에 그런 틈이 생기는지는 미스터리로 남았다.
　
미국 매사추세츠 공대(MIT)와 우즈홀 해양연구소 연구진은 노스 레이크 주변 16곳에 범지구위치결정시스템(GPS)을 설치해 정밀 관측했다. 연구자들은 2011년부터 3년에 걸쳐 호수가 사라지기 직전과 배수 과정, 배수 직후의 관측결과로부터 미스터리를 풀 해답을 발견해 과학저널 <네이처> 4일치에 발표했다.

» 미국 매사추세츠 공대와 우즈홀 해양연구소 연구진이 노스 레이크 주변에 지피에스 측정소를 설치하고 위치 변화를 재고 있다. 사진=Laura A. Stevens_MIT
　
연구결과를 보면, 배수 현상은 빙상 표면과 기반암 사이를 수직으로 잇는 기다란 터널 같은 통로를 통해 호숫물이 흘러들어가는 데서 시작한다. 물이 이 통로로 흘러 들어가면서 빙상 바닥과 기반암 사이 공간이 부풀어 오른다.
　
그 결과 호수 바닥은 밑에서 수직 방향으로 솟아오르는 힘을 받아 양쪽으로 잡아당기는 효과가 나타난다. 어느 순간 호수 바닥이 견디지 못하는 순간이 오면 바닥의 얼음층이 파열되는 것이다.

» 호숫물이 배출되는 과정. a. 빙상 위에 호수 형성 b. 수직 통로로 물이 빙상과 기반암 경계에 유입돼 팽창 c.장력을 이기지 못하고 호수 바닥의 얼음층이 파열됨. 하늘색 파열면이 배수구 구실을 한다. 그림=스티븐슨 외 <네이처>
　
측정 결과 그 순간 빙상은 파열의 충격으로 수평으로 45㎝를 이동했다. 이 정도의 에너지는 규모 5.5의 강한 지진에서 분출되는 수준이다. 긴 선 형태로 파열된 틈을 통해 물이 빠르게 새어나간다.

» 2011년과 2013년 호수 바닥이 파열되기 각각 하루와 이틀전 모습. 호수 바닥이 산봉우리처럼 위로 향해 부풀어 오른 것을 보여준다. 그림=스티븐슨 외 <네이처>

» 2011년과 2013년 배수사태 전과 후의 노스 레이크의 위성 사진(a, b). c에서 파란 선은 호수 바닥이 휜 모습. 그림=스티븐슨 외 <네이처>  
　
이번 연구결과는 기후변화와 관련해 중요한 의미를 지닌다. 논문 제1 저자인 로라 스티븐스 엠아이티 박사과정생은 “빙하 위 호수들이 어떻게 왜 배수되는지를 이해하는 것은 그린란드의 빙상이 기후변화 시대에 얼마나 해수면 상승을 일으킬지를 예측하는데 필수적이다.”라고 이 대학 보도자료에서 말했다.
　
연구자들은 이런 갑작스런 호수의 배수현상이 현재로는 그린란드 해안가에서만 관찰된다고 논문에서 밝혔다. 내륙에서는 여름에 호수가 생겨 호숫물이 개울을 통해 크레바스로 흘러들다가 겨울이면 다시 얼어붙는다.
　
그린란드의 빙상이 모두 녹으면 지구의 해수면을 6m 높이는 큰 재앙을 불러오는 것으로 알려져 있다. 최근 그린란드의 해빙 추세는 해마다 기록을 갈아치우고 있어 얼음층의 동태에 큰 관심이 쏠리고 있다.
　
■ 기사가 인용한 논문 원문 정보:
　
Laura A. Stevens et. al., Greenland supraglacial lake drainages triggered by hydrologically induced basal slip, Nature  522, 73~76 (04 June 2015) doi:10.1038/nature14480.

조홍섭 환경전문기자 ecothink@hani.co.kr