세계 바다의 색이 변하는 이유

인간이 유발한 기후 변화의 결과로 바다의 식물성 플랑크톤 개체군의 균형이 바뀌고 있으며, 이는 바다를 심오한 방식으로 변화시키고 있습니다.

바다를 그릴 때 반짝이는 청록색 바다를 상상할 수도 있습니다. 그러나 최근 연구에 따르면 전 세계의 바다가 실제로 더 녹색으로 변할 수 있다고 합니다. 그리고 주요 원인은 기후 변화일 수도 있습니다. 

특히 적도 부근의 저위도 지역에서 일부 바다는 점점 더 녹색으로 변하고 있지만, 다른 바다는 지구 온도가 상승함에 따라 점점 더 푸른색으로 변하고 있습니다.

이러한 색상 변화는 육안으로는 볼 수 없지만 위성 연구를 통해 변화를 매핑할 수 있습니다. 

영국 사우샘프턴 국립해양학센터(National Oceanography Center)의 과학자 BB 카엘(BB Cael)은 “색 자체는 인간의 언어로 설명하기 쉽지 않거나 잘 볼 수 있는 것이 아니다”라고 말했다. 대신 이것은 사마귀 새우나 나비가 볼 수 있는 것일 수도 있다고 그는 덧붙였습니다.

유럽 ​​연합의 코페르니쿠스 기후 서비스(Copernicus Climate Service)가 2024년 4월에 발표한 최근 유럽 기후 보고서는 바다에서 얼마나 많은 변화가 일어나고 있는지를 보여줍니다. 식물성 플랑크톤과 녹색 색조를 주는 식물에서 발견되는 광합성 색소인 엽록소는 2023년 4월 노르웨이 해와 영국 북부 대서양에서 평균보다 200~500% 높았고, 60~80% 높았습니다. 이베리아 반도 서쪽 바다에서 더 낮습니다. 지중해에서는 2023년 6월에 초로필 수준이 평균보다 50~100% 높았습니다. 두 경우 모두 평균은 1998~2020년 측정에서 가져온 것입니다.

과학자들은 이러한 색상 변화가 자연적인 해마다의 변화를 넘어  바다 온도가 따뜻해지고 있다는 신호라고 믿습니다 . ( 기록적인 해양 열의 영향 에 대해 읽어보십시오  .)

코페르니쿠스가 수집한 해수면 온도에 대한 BBC 뉴스의 분석 에 따르면 세계 해양이 기록적인 온난화를 겪고 있음이 밝혀졌습니다. 이는 지난 1년 동안 세계 해양의 기온 기록이 매일 깨졌다는 것을 보여주었습니다.

연구에 따르면 2023년 유럽 전역의 따뜻한 바다에 엽록소가 엄청나게 집중되어 있는 것으로 나타났습니다(제공: Copernicus Climate Change Service/ECMWF)

Cael은 Nasa 위성을 사용하여 20년 동안의 데이터를 매핑한  Nature에 최근 발표된 연구의 주요 저자입니다 .

매사추세츠 공과대학(MIT)의 과학자들과 함께 그는 세계 해양 면적의 절반 이상(56%)이 색이 변한다는 사실을 발견했습니다. 이것을 관점에서 보면, 이 지역은 전 세계 육지보다 더 넓습니다.

식물성 플랑크톤의 역할 

과학자들은 이러한 변화의 정확한 원인을 확신하지 못하지만 식물성 플랑크톤의 질량과 확산이 큰 역할을 한다고 믿고 있습니다. 

식물성 플랑크톤은 해양 먹이사슬의 기초를 형성하는 미세한 광합성 유기체로, 크릴부터 고래까지 먹이사슬의 위쪽에 있는 다른 유기체를 유지합니다. 식물이 광합성을 할 때 햇빛으로부터 에너지를 수확하기 위해 사용하는 것과 동일한 녹색 색소인 엽록소를 함유하고 있습니다. 식물성 플랑크톤은 또한 대기에서 해양으로 이산화탄소를 전달하는 데 큰 역할을 합니다. 

더 푸른 물은 엽록소가 풍부한 미세한 식물의 꽃으로 인해 발생합니다(제공: Getty Images)

일반적으로 바다의 색은 상층부에 있는 물질의 결과입니다. 바다에서는 이것이 식물성 플랑크톤 생태계입니다. 짙은 파란색의 물은 생명체가 적다는 것을 의미하며, 푸른 물은 식물성 플랑크톤이 더 많다는 신호입니다. 

과학자들은 바다 표면에 반사된 햇빛의 파장을 연구함으로써 엽록소의 양을 추정할 수 있습니다. "다른 식물성 플랑크톤은 광합성에 사용되는 다양한 색소 조합을 가지고 있습니다. 이러한 색소는 다른 파장의 빛을 흡수합니다"라고 Cael은 말합니다. 

"빨간색 식품 염료가 들어간 물 한 잔은 빨간색이 아닌 파장을 흡수하는 물질이 있기 때문에 빨간색으로 보입니다. 식물성 플랑크톤은 물 속의 입자이기 때문에 빛을 산란시킵니다."라고 그는 덧붙입니다.  

'가상 지구'

Nasa의 Aqua 위성에 있는 장비인 Modis는 7개의 가시 파장에서 측정을 수행합니다. 이는 컴퓨터 모델을 기반으로 한 이전 연구에서 캡처한 것보다 더 완전한 색상 스펙트럼입니다.

이를 통해 Cael은 시뮬레이션을 실행하기 위한 모델을 만들었습니다. "우리는 두 가지 다른 버전의 역사를 가질 수 있는 가상 지구를 가지고 있습니다. 한 경우에는 기후 변화가 없고 다른 경우에는 기후 변화가 있습니다."라고 그는 말합니다.

색상 변화의 스펙트럼을 매핑하기 위해 Cael은 Nasa의 Aqua 위성에 탑재된 Modis( 중간 해상도 이미징 분광복사계 ) 데이터 로 알려진 기기에서 20년 동안 수집한 데이터를 그렸습니다  .

Modis는 이전 연구에서 포착한 것보다 더 완전한 색상 스펙트럼인 7개의 가시 파장에서 측정을 수행합니다. 

이를 통해 Cael은 시뮬레이션을 실행하기 위한 모델을 만들었습니다. "우리는 두 가지 다른 버전의 역사를 가질 수 있는 가상 지구를 가지고 있습니다. 한 경우에는 기후 변화가 없고 다른 경우에는 기후 변화가 있습니다."라고 그는 말합니다. 

Cael은 "우리는 두 개의 가상 지구가 시간이 지남에 따라 어떻게 갈라지는지 볼 수 있으며 거기에서 보는 것은 실제 바다에서 보는 것과 유사한 것"이라고 덧붙입니다. 전 세계 바다 56%의 색깔이 변했다는 사실을 발견한 것이 바로 이 실험이었습니다. 특히 적도 근처의 열대 해양 지역은 식물성 플랑크톤의 증가로 인해 엽록소가 추가되면서 시간이 지남에 따라 꾸준히 녹색이 되었습니다. 

Cael은 "우리는 모든 주요 해양 분지에서 변화를 목격하고 있습니다. 이는 단지 태평양, 대서양 또는 인도양에만 국한된 것이 아닙니다. 이는 우리가 보고 있는 실제로 세계적인 규모의 변화입니다"라고 Cael은 말합니다.

 이는 MIT의 해양 과학자이자  글로벌 변화 과학 센터(Center for Global Change Science) 인 Stephanie Dutkiewicz의 이전 논문 에서 나온 이론을 확증합니다  .

 

북유럽 끝 바렌츠해를 가로질러 뻗어 있는 그리스보다 더 큰 플랑크톤 번성(제공: Esa)

2019년 Dutkiewicz는 컴퓨터 모델을 사용하여 미래 해색 변화를 예측했습니다. 그러나 이것이 기후 변화 때문인지 아니면 엘니뇨나 라니냐 동안 관찰된 것과 같은 정상적인 해양 패턴 때문인지 판단하기는 어려웠습니다 .

Dutkiewicz는 "자연적 변동성은 매우 큽니다. 따라서 이것이 기후 변화로 인해 증가하는지 감소하는지 말하기가 매우 어렵습니다."라고 말합니다. 

위성 데이터를 추가한 Cael의 연구는 엽록소 너머로 범위를 넓혀 빛이 입자와 퇴적물에 반사되면서 빨간색과 파란색을 포함한 다양한 파장을 조사했습니다. Cael의 연구에 참여했던 Dutkiewicz는 최근 논문이 Cael의 통계적 예측을 확증했다고 말했습니다. 

"실제 위성 측정값은 모델에서 보이는 것과 일치합니다"라고 그녀는 말합니다. "그러므로 추론에 따르면 우리가 현실 세계에서 보고 있는 변화는 인간이 유발한 기후 변화로 인해 발생했을 가능성이 매우 높습니다."

이러한 변화가 해양에 미칠 영향은 극적일 가능성이 높습니다. 일부 연구자들은 템테루아가 계속 따뜻해지면서 식물성 플랑크톤이 10년마다 약 35km(21마일)의 속도로 북쪽으로 이동할 것이라고 예측했습니다 . 이는 식물성 플랑크톤을 먹는 작은 동물인 동물성 플랑크톤의 분포 변화로 이어질 것이며, 종의 풍부함은 열대 지방에서 감소하고 온대 및 아한대 해역에서 극적으로 증가하여 상호 연결된 음식에 더 많은 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. 이 생물에 의존하는 거미줄과 물고기 .

에메랄드 빛 만과 짙푸른 바다가 하루아침에 갑자기 색이 바뀌지는 않습니다. 그러나 이러한 변화는 기온이 따뜻해짐에 따라 증가할 수 있는 추세를 보여줍니다. 

Cael은 "우리가 관심을 갖는 것은 색상 자체가 아닙니다."라고 말합니다. "중요한 것은 색깔의 변화가 생태계의 변화를 반영한다는 것입니다."