[데일리환경=유승철 기자] 그린란드의 바다와 맞닿은 빙하 앞을 빽빽하게 채우는 빙산·해빙 조각의 혼합층이 바닷속 융해가 커질 때 서서히 약해지는 것이 아니라 일정한 임계점을 넘은 뒤 갑자기 붕괴할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.이 ‘얼음혼합층(ice mélange)’은 빙하 전면을 눌러 빙산이 떨어져 나가는 칼빙을 억제하는 역할을 하는데, 혼합층이 사라지면 빙하 후퇴와 질량 손실을 빠르게 만드는 변수가 될 수 있다는 분석이다. 폴 서머스 미국 터프츠대·조지아공대 연구원과 조지아공대, 워싱턴대, 알래스카대 사우스이스트, 에모리대 공동 연구진은 19일 국제학술지 ‘Nature Communications’에 이 같은 연구를 공개했다.연구진은 고해상도 해양순환과 알갱이처럼 밀집된 빙산 조각의 움직임을 함께 계산하는 결합모델을 구축해 여러 해에 걸친 얼음혼합층의 계절 변화를 모의했다.이어 그린란드 5개 피오르의 관측과 비교해 혼합층이 유지되는 경우와 계절적으로 무너지는 경우를 가르는 붕괴 조건을 분석했다.얼음혼합층, 빙하 전면을 붙잡는 ‘버팀대’얼음혼합층은 빙하 끝에서 떨어져 나온 빙산, 작은 얼음 조각, 해빙이 좁은 피오르 안에서 서로 밀착해 형성된다. 단순히 물 위에 떠 있는 얼음더미가 아니라 서로 맞물리면서 빙하 전면에 저항력을 전달할 수 있다. 이 때문에 겨울철이나 혼합층이 단단하게 유지되는 시기에는 빙하에서 큰 얼음이 떨어져 나가는 칼빙을 줄이는 ‘버팀대’처럼 작용한다. 반대로 혼합층이 풀리면 빙하 전면에 걸리던 저항도 약해져 더 많은 얼음이 바다로 빠져나갈 가능성이 커진다.이번 연구가 주목한 것은 해수면 아래에서 진행되는 융해다. 따뜻한 바닷물이 피오르 깊숙이 들어오면 빙산과 빙하 전면의 물속 부분을 녹인다.연구진의 모의실험에서는 수중 융해가 증가할수록 혼합층을 이루는 얼음의 부피와 밀집도가 줄고, 어느 지점에서 얼음 조각들이 서로 버티는 구조가 유지되지 못하면서 급격한 붕괴가 나타났다.관측상 어떤 피오르에서는 혼합층이 봄철 며칠 사이에 무너지는 반면 다른 곳에서는 연중 유지되는데, 연구진은 이러한 차이를 하나의 임계 붕괴 메커니즘으로 설명할 수 있다고 봤다.문제는 그린란드의 대형 해양종결빙하 상당수가 현재도 연중 지속되는 얼음혼합층을 갖고 있다는 점이다. 연구진은 그린란드 빙하의 전면 손실 가운데 75% 이상이 얼음혼합층으로 채워진 피오르에서 일어나며, 가장 큰 5개 빙하가 전체 전면 손실의 28%를 차지한다고 기존 연구를 바탕으로 설명했다.따라서 현재 안정적으로 보이는 혼합층도 해양의 열 유입과 수중 융해가 커지면 빠르게 상태가 바뀔 수 있다는 것이다.해수면 상승 전망에도 새 변수이 변화는 해수면 상승 전망에도 중요하다. 논문은 그린란드 빙상 손실이 2002년 이후 전 세계 해수면 상승의 약 20%를 차지한다고 설명한다. 빙하 질량 손실에는 표면 융해뿐 아니라 칼빙과 수중 융해처럼 바다와 맞닿은 전면에서 일어나는 과정도 큰 몫을 한다. 얼음혼합층은 이 전면 손실을 조절하는 요소지만, 기존 빙상 모델에서는 해양순환과 혼합층의 동역학을 동시에 충분히 반영하기 어려웠다.다만 이번 연구는 미래의 특정 빙하가 언제 붕괴할지를 날짜로 예측한 것은 아니다. 연구진이 제시한 것은 해양과 얼음혼합층의 상호작용을 결합한 수치모델과 관측 비교를 통해 ‘점진적 약화 뒤 급격한 붕괴’가 가능한 물리적 경로를 제시한 것이다.실제 피오르에서는 수온과 해류, 빙하에서 흘러나오는 담수, 피오르 지형, 빙산 크기와 밀집도 등 여러 조건이 동시에 작용한다.이번 결과는 그린란드 빙하의 미래를 예측할 때 빙하 자체의 융해량만 볼 것이 아니라 빙하 앞을 채우는 얼음혼합층의 안정성까지 함께 살펴야 한다는 점을 보여준다. 특히 따뜻한 해수가 유입되는 피오르에서 수중 융해가 커질 경우, 지금까지 빙하 전면을 지탱해 온 혼합층이 갑작스럽게 사라지면서 칼빙과 후퇴가 더 빨라질 가능성을 모델에 반영할 필요가 있다. 연구진은 이러한 임계 거동을 실제 관측으로 더 정밀하게 검증하는 일이 향후 해수면 상승 전망의 불확실성을 줄이는 데 중요하다고 봤다.