지구 환경 과학 (2) 대기화학 : 온실효과, 오존홀

<2장> 대기화학 : 온실효과, 오존홀

 

* CO2 역할

1. 지구에서 방출하는 적외선(장파) 복사를 흡수하고 지구로 재복사해 온실효과

2. 탄소의 원천 역할

 

* 공기 중 분율 : 화석연료, 시멘트 등에 기인한 대기중 CO2 비율

* 생물학적 펌프 : 해양의 식물 플랑크톤이 광합성해 CO2 흡수, 플랑크톤 죽으며 심층수로 CO2 수송

* 양의 되먹임 : A -> B -> 더 큰 에너지를 A로 반사해서 다시 A -> B -> .....???

 

* 육상 생물계의 CO2 흡수량 변화 이유

1. 기후 조건 변화

2. 화산 폭발

3. 가뭄

 

* 기타 온실기체 : CH4 (메탄) / N2O (아산화질소) / CFCs (염화불화탄소) / 오존

* CO2도 그렇고, 이들은 적외선을 매우 잘 흡수해 대기 온실효과 강화시킴

* CH4 : 소 방귀, 화석연료 등 (대기 중 체류기간 8.9년)

 

* N2O : 온실기체면서 성층권 오존 파괴와 연관 (대기 중 체류기간 120년)

- 농업 비료에 의한 질소 배출이 가장 크다

- 강, 하구, 바다 등에서 배출

- N2O가 광화학분해 → NO로 산화됨 → NO가 오존과 반응해 NO2생성 → 오존 파괴됨

 

* CFCs : 염화불화탄소, 인간에 의해서만 배출되며 오존홀과 관련됨

 

* 지구 표면 온도 인위적으로 변화시키는 요인

1. 온실기체 증가

2. 지구 표면에서의 반사율 변화

3. 에어로졸 (매우 작은 대기중의 물방울) : 지구를 뜨겁게 하기도, 차갑게 하기도 함.

3-1) 에어로졸이 구름과 합쳐짐 -> 구름보다 작은 입자들이라 이슬비억제, 구름고도 증가 야기, 이때 태양에너지 반사 증가 -> 구름의 수명이 늘어남 -> 가뭄 등 물 순환 변화됨

3-2) 에어로졸이 태양 복사 흡수해서 상층 공기들 다 데워서 구름을 증발시키기도 함.

 

* 평형 기후 민감도 : CO2 농도가 산업화 이전 농도의 2배로 유지돼 평형에 도달했을 때 예상되는 지구 평균 온난화 정도

* 수증기 : 자연적인 온실효과에 기여, 가장 큰 양의 되먹임 가짐.

 

* 다른 되먹임 예시

1. 얼음 녹으면 알베도 감소 -> 태양 복사 에너지 더 흡수 -> 지면 온도 상승

2. 토양 온도 상승 -> 토양 미생물 활발히 활동 -> 부패에 의한 추가적인 CO2 방출 야기

 

* 구름 고도 차이

- 높은 고도 구름 : 나가는 에너지 감소시켜서 온난화 효과

- 낮은 고도 구름 : 지구로 들어오는 태양에너지 반사, 냉각효과

 

* 해수면 상승 이유

1. 눈 녹아서 바다로 들어감

2. 해양 가열돼서 해수 팽창됨

 

* 복사 강제력 : 온실가스/에어로졸에 의해 발생하는 지구복사에너지 균형의 변화를 정량화하기 위하여 사용됨. 양의 복사강제력은 지구온난화를, 음의 복사강제력은 지구냉각화를 의미.

 

* 에어로졸★ : 대기중에 떠다니는 고체나 액체로 된 작은 입자. 태양 단파복사와 지구 장파복사를 반사or흡수 하기 때문에 지구를 냉각하기도, 데우기도 함. / 구름 알베도 효과(에어로졸 증가로 태양복사 더 반사) & 구름 수명 효과 (구름수명 늘려 비 안내림)

▶ 지상의 물 증발이 감소 → 수증기 공급 감소 → 강우량 감소

* 황산염 에어로졸 : 인위적 에어로졸의 복사강제력이 야기하는 "순 냉각"의 80% 차지

* 블랙카본 에어로졸 : 화석연료, 생물연소의 불완전 연소로 발생하는 "1차 에어로졸". 검댕이가 빛을 흡수하는 성분이다.

* 유기탄소 에어로졸 : 생물이 배출해서 생성되는 "1차 에어로졸"

* 생물연소 에어로졸 : 무기물 혼합체로 구성됨. 통제 안되고 배출량 큼.

* 질산염 에어로졸 : 황산염이 중화되고 여분의 암모늄이 존재하면 형성됨.

* 광물먼지 에어로졸 : 비 안오는 북반구에서 먼지나면서 발생.

* 해염 에어로졸 : 바다에서 발생, 파도 깨지면서 작은 공기방울 터지며 해염입자 형성. 구름형성에 중요한 역할임.

* 갈색구름(ABCs) : 블랙카본 에어로졸과 황산염, 질산염 등 다른 에어로졸들로 구성됨. 복사에너지 흡수해 지구 데움.

* 에어로졸에 의한 지면 차광화 : 블랙카본 검댕이가 태양복사 흡수해서 지표면에 도달하는 양 감소시켜 지구 냉각시킴.

* 지면 흑화 : 블랙카본이 눈 위로 쌓여서 태양에너지 흡수해 눈 녹임

 

* 오존의 긍정(성층권 오존)과 부정(대류권 오존) 측면

긍정측면) 자외선 흡수해서 UV의 방패역할

부정측면) 대류권의 오존은 화석연료 연소의 결과로 생성되는 오염물질임 / 대류권 오존은 성층권과 대류권 사이 교환으로 발생하기도 함

 

* CFCs : 남극 성층권에서 오존 파괴해 오존홀 생성

* 화산폭발 : 황산염 에어로졸 형성해 오존 파괴