남극의 기후변화

섬네일|upright=2|연속된 NOAA 위성 센서의 열 적외선 관측을 바탕으로 한 1981년에서 2007년 사이 남극 표면 얼음층의 온도 추세.

고립된 환경에도 불구하고, 남극은 최근 수십 년 동안 온실 기체 배출로 인한 온난화와 얼음 손실을 겪고 있다. 서남극은 1950년대부터 2000년대까지 10년당 0.1 °C 이상 온도가 상승했으며, 외부에 노출된 남극반도는 20세기 중반 이후 온난화되었다. 더 춥고 안정적인 동남극은 2000년대 전까지는 온난화 징후를 보이지 않았다. 남극 주변의 남극해는 다른 어떤 바다보다 더 많은 해양 열 함량을 흡수했으며, 수심 이하에서 강한 온난화가 나타났다. 서남극 주변 해역은 1955년 이후 온난화되었다.

남극 주변 남극해의 온난화는 빙하의 바로 앞바다에 떠서 빙하를 지지해주는 빙붕의 약화나 붕괴를 초래했다. 많은 해안 빙하가 질량을 잃고 후퇴하며 남극 전역의 순 얼음 손실을 일으키고 있으나, 동남극 빙상 내륙에서는 얼음이 계속 증가하고 있다. 2100년까지 남극의 순 얼음 손실은 전 세계 해수면 상승에 약 를 더할 것으로 예상된다. 해양 빙상 불안정성으로 인해 서남극이 2100년 이전에 붕괴하기 시작한다면 수십 센티미터를 더 기여할 수도 있다. 온난화가 더 심해지면 불안정성 발생 가능성이 훨씬 커져 21세기 전 세계 해수면 상승폭을 두 배로 높일 수 있다.

얼음이 녹아 나온 담수(빙하 융빙수)는 염분이 높은 남극 저층수를 희석시켜 남극해 역전순환(SOOC)의 하부 세포를 약화시킨다. 일부 연구에 따르면 전 지구 온난화가 에서 사이일 때 남극해 역전순환의 완전한 붕괴가 일어날 수 있지만, 그 전체적인 영향은 수세기에 걸쳐 나타날 것으로 예상된다. 그 영향으로는 남반구 강수량 감소 및 북반구 강수량 증가, 남극해 어업의 종국적 쇠퇴, 그리고 특정 해양생태계의 잠재적 붕괴 등이 있다. 아직 발견되지 않은 남극 종이 많지만, 이미 남극 식물상의 증가가 기록되었으며 펭귄과 같은 대형 동물군은 이미 적절한 서식지를 유지하는 데 어려움을 겪고 있다. 얼음이 없는 육지에서는 영구동토가 녹으면서 온실 기체와 과거에 얼어붙어 있던 오염 물질이 방출된다. 남극의 온난화와 그에 따른 남극해 순환의 변화는 아프리카 일부 지역의 기후 패턴에도 영향을 미쳐 지역별 강우량과 온도의 변동성에 영향을 줄 수 있다.

기온을 2020년 수준보다 낮추지 않는 한 서남극 빙상은 완전히 녹을 가능성이 높다. 이 빙상이 사라지는 데는 500년에서 13,000년 사이가 걸릴 것으로 보인다. 빙상이 붕괴할 경우 의 해수면 상승이 발생하며, 산맥의 빙모까지 녹을 경우 상승폭은 에 달하게 된다. 훨씬 더 안정적인 동남극 빙상은 현재 수준의 온난화에서는 에서 의 해수면 상승만을 일으킬 수 있는데, 이는 전체 빙상에 담긴 중 아주 작은 부분에 불과하다. 전 지구 온난화가 약 에 도달하면 윌크스 분지와 오로라 분지처럼 취약한 지역이 약 2,000년에 걸쳐 붕괴하여, 해수면을 최대 까지 높일 가능성이 있다.

 기온 및 날씨 변화 

섬네일|upright=0.8|동남극의 일부 지역(파란색 표시)은 지구상에서 1년 중 특정 달 동안 주기적으로 역 온실 효과를 경험하는 유일한 곳이다. 온난화 수준이 더 높아지면 남극 상공의 수증기 농도가 증가하기 때문에 이 효과는 사라질 가능성이 높다.

남극은 지구상에서 가장 춥고 건조한 대륙이며, 평균 고도가 가장 높다. 남극의 건조함은 공기 중에 수증기가 거의 없음을 의미하며 열전달이 잘 이루어지지 않게 한다. 대륙을 둘러싼 남극해는 다른 어떤 바다보다 열을 흡수하는 데 훨씬 효과적이다. 높은 반사율(알베도)을 가진 광범위한 연중 해빙의 존재는 빙상의 밝고 하얀 표면 자체의 반사율을 더해준다. 남극의 추위는 매년 겨울 대기 기온 역전이 일어나는 지구상의 유일한 곳으로 만든다. 지구상의 다른 곳에서는 대기가 지표면 근처에서 가장 따뜻하고 고도가 높아질수록 차가워진다. 남극의 겨울 동안 중앙 남극의 지표면은 대기 중간층보다 차가워지는데, 이는 온실 기체가 대기 하층에서 상층으로 흐르는 열을 차단하는 것이 아니라, 중간 대기에 열을 가두어 지표면과 우주로 향하는 열의 흐름을 감소시키게 만든다. 이 효과는 남극의 겨울이 끝날 때까지 지속된다. 초기 기후 모형들은 남극의 온도 추세가 다른 지역보다 더 느리게 나타나고 더 미묘할 것이라고 예측했다.

대륙 전체를 통틀어 상주 기상관측소가 20개 미만이었고, 대륙 내부에는 단 2개뿐이었다. 자동기상관측장비는 상대적으로 늦게 배치되었으며, 관측 기록은 20세기 대부분 동안 짧았다. 위성 기온 측정은 1981년에 시작되었으며 일반적으로 구름이 없는 조건으로 제한된다. 따라서 대륙 전체를 대표하는 데이터 세트는 20세기 말에 이르러서야 나타나기 시작했다. 온난화가 뚜렷하고 잘 기록된 남극반도는 예외였다. 남극반도는 결국 20세기 중반 이후 온난화된 것으로 밝혀졌다. 이러한 제한된 데이터를 바탕으로 2000년대 초반에 발표된 여러 논문은 남극반도 이외의 대륙 남극 지역에서 전반적인 냉각화가 있었다고 주장했다. 특히 피터 도런이 주도한 2002년 분석은 1966년에서 2000년 사이 남극에서 온난화보다 냉각화가 더 강했음을 보여주었으며, 동남극의 맥머도 드라이 밸리가 10년당 0.7 °C 냉각화되었음을 발견했다. 이 논문은 데이터가 제한적임을 지적했으며, 여전히 대륙의 42% 지역에서는 온난화가 나타나고 있음을 발견했다.

섬네일|10년당 °C로 나타낸 남극 표면 온도 추세. 빨간색은 1950년대 이후 기온이 가장 많이 상승한 지역을 나타낸다.

그럼에도 불구하고 이 논문은 광범위한 언론 보도를 탔으며, 여러 기자들이 이러한 연구 결과를 전 지구 온난화와 "모순되는" 것으로 묘사했다. 이는 당시 과학자들로부터 비판을 받았다. 남극 냉각화에 대한 "논란"은 2004년 마이클 크라이튼이 소설 공포의 제국(State of Fear)을 쓰면서 더 큰 주목을 받았다. 이 소설은 기후학자들이 전 지구 온난화의 증거를 조작하려는 허구의 음모를 다루었으며, 남극반도 이외의 남극 지역에서는 온난화가 없다는 증거로 도런의 연구를 인용했다. 이 소설은 2006년 미국 상원 청문회에서 기후 변화 부정을 뒷받침하는 자료로 언급되었고, 피터 도런은 자신의 연구에 대한 오해를 비난하는 성명을 뉴욕 타임스에 발표했다. 영국 남극 조사국과 NASA 또한 청문회 이후 기후 과학의 견고함을 확인하는 성명을 발표했다.

2009년경 연구자들은 과거의 기상관측소 데이터와 위성 측정치를 결합하여 1957년까지 거슬러 올라가는 일관된 기온 기록을 만들었으며, 이는 대륙 전체에서 10년당 0.05 °C 이상의 온난화를 보여주었다. 동남극의 냉각화는 서남극에서 나타난 10년당 최소 0.176 ± 0.06 °C의 평균 기온 상승에 의해 상쇄되었다. 이 논문은 널리 보도되었으며, 후속 연구들은 20세기 서남극에서 뚜렷한 온난화가 있었음을 확인했으며, 단지 그 규모만이 불확실할 뿐이었다. 2012년에서 2013년 사이 서남극 빙상 분할령(WAIS Divide)의 빙하 코어와 개정된 버드 기지의 기온 기록을 바탕으로 한 추정치에 따르면 1958년 이후 서남극에서 , 즉 10년당 약 의 훨씬 더 큰 온난화가 시사되었으나, 일부 과학자들은 계속해서 불확실성을 강조했다. 2022년의 한 연구는 1959년에서 2000년 사이 서남극 빙상 중앙부의 온난화를 10년당 로 좁혔으며, 이를 인간 활동에 의한 온실 기체 농도 증가의 영향으로 확정했다. 마찬가지로 맥머도 드라이 밸리의 강한 냉각화는 국지적인 추세임이 확인되었다.

섬네일|left |서남극이 온난화되는 동안에도 1980년대와 1990년대에 동남극은 냉각되었다(왼쪽). 그 추세는 2000년대와 2010년대에 크게 반전되었다(오른쪽).

남극 전역의 온난화 추세는 2000년 이후에도 계속되었으며, 2020년 2월에 이 대륙은 2015년 3월의 이전 기록인 17.5 °C를 넘어선 역대 최고 기온 18.3 °C를 기록했다. 동남극 내륙 또한 2000년에서 2020년 사이에 뚜렷한 온난화를 보였다. 특히 남극점은 1990년에서 2020년 사이 10년당 0.61 ± 0.34 °C 상승하며 전 지구 평균보다 3배나 빠르게 따뜻해졌다. 반면 태평양 10년 주기 진동(IPO) 및 남극 진동(SAM)과 같은 대기 순환 패턴의 변화는 서남극의 온난화를 늦추거나 부분적으로 반전시켰으며, 남극반도는 2002년부터 냉각화를 경험하기도 했다. 이러한 패턴의 변동은 자연스러운 것이지만, 과거의 오존층 파괴 또한 SAM을 지난 600년간의 관측 중 가장 강하게 만들었다. 2002년경부터 시작된 연구들은 몬트리올 의정서에 따라 오존층이 회복되기 시작하면 SAM이 반전될 것이라고 예측했으며, 이러한 변화는 예측과 일치한다.

가장 극심한 기후변화 시나리오인 RCP8.5에 따르면, 모델은 남극 표면 온도가 2070년까지 상승하고 2100년까지 평균 상승할 것으로 예측하며, 이는 2100년까지 강수량 30% 증가와 해빙 30% 감소를 동반할 것이다. 남위 50도 이남의 남극해 해역 또한 2070년까지 약 상승할 것이다. RCP 시나리오는 2000년대 후반에 개발되었으며, 2020년대 초반의 연구는 최악의 시나리오와 파리 협정 목표 사이의 중간 지점인 RCP 4.5와 같은 더 완만한 시나리오보다 RCP8.5가 실현될 가능성이 훨씬 낮다고 간주한다. 만약 파리 협정 목표와 대체로 일치하는 저배출 시나리오를 따른다면, 2070년까지 남극의 지표면 및 해양 온난화는 미만이 될 것이며, 해빙 손실은 15% 미만, 강수량 증가는 10% 미만에 그칠 것이다.

 해류에 미치는 영향 

섬네일|현재 가능성이 낮다고 여겨지는 가장 강력한 기후변화 시나리오에서도, 남극해는 21세기 동안 계속해서 증가하는 양의 이산화 탄소(왼쪽)와 열(가운데)을 흡수할 것이다. 그러나 온도가 1도 상승할 때마다 흡수되는 열(오른쪽)과 배출량의 비율은 현재와 비교하여 더 작아질 것이다.

1971년에서 2018년 사이 전 지구 가열로 발생한 열에너지의 90% 이상이 바다로 유입되었다. 남극해는 가장 많은 열을 흡수하는데, 2005년 이후 모든 해양 유입 열량의 67%에서 98%를 차지했다. 서남극 해양 상층부 온도는 1955년 이후 상승했으며, 남극순환류(ACC) 또한 평균보다 빠르게 따뜻해지고 있다. 남극해는 또한 매우 중요한 탄소흡수원이다. 이러한 특성들은 전 지구 열염순환의 절반을 담당하는 남극해 역전순환(SOOC)과 연결되어 있다. 따라서 전 지구 온난화가 에 도달할 시점에 대한 추정(온실 기체 배출량이 대폭 줄어들지 않는 모든 시나리오에서 피할 수 없음)은 전체 배출량 이외의 다른 어떤 요인보다 이 순환의 강도에 달려 있다.

섬네일|left|1970년대 이후 순환의 상부 세포는 강화된 반면, 하부 세포는 약화되었다.

역전순환은 바람과 강수량의 영향을 가장 많이 받는 작은 상부 세포와, 남극 저층수의 온도와 염분에 의해 정의되는 더 큰 하부 세포의 두 부분으로 나뉜다. 1970년대 이후 상부 세포는 50–60% 강화되었고, 하부 세포는 10–20% 약화되었다. 태평양 10년 주기 진동(IPO)의 자연적인 주기가 일부 변화에 기여했지만, 기후변화 또한 바람과 강수량을 변화시키는 남극 진동(SAM) 패턴을 이동시킴으로써 명확한 역할을 했다. 서남극 빙상의 침식에서 나온 신선한 융빙수는 연간 1,100–1,500기가톤(GT)의 속도로 흐르는 더 짠 남극 저층수를 희석시킨다. 2010년대 동안 서남극의 빙붕 융해가 일시적으로 감소하면서 남극 저층수와 순환의 하부 세포가 부분적으로 회복될 수 있었다. 향후 더 큰 융해와 순환의 추가적인 약화가 예상된다.

저층수가 약해지고 표면 근처의 더 따뜻하고 신선한 물의 흐름이 강화됨에 따라, 표층수는 더 부력이 생기고 하층과 가라앉아 섞일 가능성이 낮아지며, 이는 해양 성층화를 증가시킨다. 한 연구에 따르면 최악의 기후변화 시나리오에서 2050년까지 순환의 강도가 절반으로 줄어들 것이며, 그 이후에는 더 큰 손실이 발생할 것이라고 한다. 고기후학적 증거는 과거에 전체 순환이 크게 약화되거나 완전히 붕괴했음을 보여준다. 예비 연구에 따르면 전 지구 온난화가 에서 사이에 도달하면 이러한 붕괴가 일어날 가능성이 높아질 수 있다. 그러나 이 추정치는 대다수의 기후전환점에 비해 훨씬 덜 확실하다. 이러한 붕괴는 장기간에 걸쳐 일어날 것이며, 한 추정치에 따르면 이번 세기보다는 2300년 이전 언젠가 발생할 것으로 보인다. 더 많이 연구된 대서양 자오선 역전순환(AMOC)과 마찬가지로, SOOC의 중대한 둔화나 붕괴는 상당한 지역적 및 전 지구적 영향을 미칠 것이다. 예상되는 영향으로는 오스트레일리아와 같은 남반구 국가의 강수량 감소, 북반구의 상응하는 강수량 증가, 그리고 특정 해양생태계의 잠재적 붕괴로 이어질 수 있는 남극해 어업의 궁극적인 쇠퇴 등이 있다. 이러한 영향은 수세기에 걸쳐 나타날 것으로 예상되지만, 현재까지 연구가 제한적이며 구체적인 내용은 아직 거의 알려지지 않았다.

 아프리카에 미치는 영향 
남극 얼음과 남극해 순환의 변화는 아프리카의 강우량과 온도 변동성을 포함한 전 지구적 기후 패턴에 영향을 미친다. 남극 온난화는 남반구 전체에 열과 수분을 운송하는 남극순환류와 아굴라스 해류에 영향을 미친다. 지역별 영향은 다양하다. 북아프리카는 물 부족이 심화되고, 동아프리카는 가뭄과 폭우가 교차하며 강우 변동성이 크게 나타나고, 남아프리카는 기온 상승, 불규칙한 홍수, 연장된 가뭄에 직면해 있다. 남아프리카 공화국의 남극 연구 프로그램을 포함한 과학적 프로그램들은 남극 기후 과정과 그 하류 영향을 모니터링하여 지역 기후 적응 전략을 지원하고 있다.

 빙권에 미치는 영향 

 관찰된 얼음 질량 변화 
섬네일|2002-2023년 남극의 얼음 질량 변화
남극 곳곳의 대조적인 기온 추세는 일부 지역, 특히 해안가에서는 질량을 잃는 반면, 더 내륙 쪽은 계속해서 질량을 얻는다는 것을 의미한다. 이러한 대조적인 추세와 지역의 원격성은 평균적인 추세를 추정하는 것을 어렵게 만든다.

2018년, 빙상 질량 균형 상호 비교 운동(IMBIE)에 의한 모든 이전 연구와 데이터에 대한 체계적인 검토는 서남극 빙상의 질량 손실이 1992년 연간 53 ± 29 Gt(기가톤)에서 연구의 마지막 5년 동안 159 ± 26 Gt으로 증가한 것으로 추정했다. 남극반도에서는 연간 20 ± 15 Gt의 손실을 보였으며 2000년 이후 약 15 Gt의 손실이 추가로 증가했다고 추정했는데, 그 중 상당 부분은 빙붕의 소실 때문이었다. 이 검토의 전반적인 추정치는 남극이 1992년부터 2017년까지 총 2,720 ± 1,390기가톤의 얼음을 잃었으며, 연평균 109 ± 56 Gt씩 줄어들었다는 것이었다. 이는 의 해수면 상승에 해당한다.

네 개의 연구 위성 시스템(Envisat, 유럽 원격 감지 위성, GRACE 및 GRACE-FO, ICESat)의 데이터를 분석한 2021년 연구에 따르면, 2012년부터 2016년까지 연간 질량 손실은 약 12 Gt이었다. 이는 동남극에서의 얼음 증가량이 이전에 추정된 것보다 훨씬 커서 서남극의 손실 대부분을 상쇄했기 때문이었다.

동남극 빙상은 온난화에도 불구하고 질량을 얻을 수 있는데, 이는 기후변화가 물 순환에 미치는 영향으로 인해 표면 강수량이 증가하고 이것이 얼어붙어 더 많은 얼음을 쌓는 데 도움이 되기 때문이다. 2023년의 한 연구에 따르면, 2009년에서 2019년 사이 남극 빙붕의 총 면적은 약 5,305 km² (약 0.4%) 증가했다. 이는 서남극과 남극반도 빙붕의 동시 손실보다 동남극 최대 빙붕들의 성장이 더 컸기 때문이다. 고립된 특정 연도에 약간의 순증가가 있거나 빙붕이 증가했다는 보고가 가끔 나오기도 하지만, 이는 남극 해빙이 수십 년 동안 겪어온 순감소 경향을 부정하는 것은 아니다.

 블랙카본 오염 
섬네일|유니언 빙하의 얼음 활주로에 착륙하는 C-130 비행기(왼쪽 위). 이는 시료 수집(왼쪽 아래)을 통해 관찰된 것처럼 주변 눈의 블랙카본 농도를 증가시킨다(오른쪽).

불완전한 내연기관 연료 연소에서 발생하는 블랙카본은 바람에 의해 장거리로 이동한다. 블랙카본이 남극에 도달하여 눈과 얼음 위에 쌓이면 반사율을 낮추어 더 많은 에너지를 흡수하게 만든다. 이는 용융을 가속화하고, 융빙수 자체가 햇빛으로부터 더 많은 열을 흡수하는 얼음-알베도 피드백 루프를 생성할 수 있다. 남극은 원격성 덕분에 세계에서 가장 깨끗한 눈을 유지해 왔으며, 일부 연구에 따르면 47년 된 하나의 빙하 코어에서 알베도 감소가 약 0.5%에 불과한 것으로 나타나 현재 서남극과 동남극 전체에 걸친 블랙카본의 영향은 미미한 수준이다.

가장 높은 블랙카본 농도는 다른 곳보다 인간 활동이 활발한 남극반도에서 발견된다. 일반적인 관광지 및 연구 기지 근처의 블랙카본 퇴적물은 여름철 계절적 용융을 m2당 약 의 눈만큼 증가시킨다.

 21세기 얼음 손실과 해수면 상승 
섬네일|left|해양 빙상 및 해양 빙벽 불안정성 이론의 그림 설명

2100년까지 남극의 순 얼음 손실은 전 세계 해수면 상승에 약 를 더할 것으로 예상된다. 다른 과정들로 인해 서남극이 해수면 상승에 더 많이 기여할 수도 있다. 해양 빙상 불안정성은 빙상이 더 이상 바닷물을 밀어낼 만큼 무겁지 않게 될 때 따뜻한 해류가 해저와 빙상 기부 사이로 들어갈 수 있는 잠재성을 의미한다. 해양 빙벽 불안정성은 더 이상 빙붕에 의해 지탱되지 않는 보다 높은 얼음 절벽이 자체 무게로 인해 붕괴하는 현상을 일으킬 수 있다. 이 과정은 관찰된 적이 없으며 일부 모델에서만 나타난다. 2100년까지 이러한 과정들은 남극으로 인한 해수면 상승을 저배출 시나리오에서 , 고배출 시나리오에서 까지 높일 수 있다.

일부 과학자들은 더 큰 추정치를 내놓기도 했으나, 모두 남극의 용융이 더 높은 온난화 시나리오에서 훨씬 더 큰 영향을 미치고 발생 가능성이 높다는 데 동의하며, 이 경우 21세기 전체 해수면 상승폭을 이상으로 두 배까지 늘릴 수 있다. 한 연구에 따르면 파리 협정이 준수되어 전 지구 온난화가 로 제한될 경우 남극의 얼음 손실은 21세기 남은 기간 동안 2020년의 속도를 유지할 것이지만, 만약 로 이어지는 궤적을 따른다면 남극 얼음 손실은 2060년 이후 가속화되어 2100년까지 전 세계 해수면 높이에 연간 를 더하기 시작할 것이다.

 장기 해수면 상승 
섬네일|국가들이 온실 기체 배출량을 크게 줄인다면(가장 낮은 선), 2100년까지의 해수면 상승을 로 제한할 수 있다. 배출량이 대신 급격히 가속화된다면(가장 높은 선), 2300년까지 해수면은 상승할 수 있다. 더 높은 수준의 해수면 상승은 동남극을 포함한 남극에서의 상당한 얼음 손실을 수반할 것이다.

해수면은 2100년 이후에도 오랫동안 계속 상승할 것이지만, 그 속도는 잠재적으로 크게 다를 수 있다. 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)의 최신 보고서(SROCC 및 IPCC 제6차 평가 보고서)에 따르면, 저배출 시나리오에서는 중간값 , 최대 의 상승이 있을 것이다. 최고 배출 시나리오에서는 최소 , 최대 , 중간값 의 상승이 나타난다.

더 긴 기간에 걸쳐, 동남극 빙상보다 훨씬 작고 해수면 깊은 곳에 기반을 둔 서남극 빙상은 매우 취약한 것으로 간주된다. 서남극의 모든 얼음이 녹으면 전 세계 해수면 상승폭은 로 늘어날 것이다. 물과 접촉하지 않는 산맥 빙모는 해수면 아래에 위치한 빙상 대부분보다 덜 취약하다. 서남극 빙상의 붕괴는 약 의 해수면 상승을 초래할 것이다. 이러한 붕괴는 현재 거의 불가피한 것으로 여겨지는데, 기온이 21세기 초와 비슷했던 125,000년 전 에미안 기간에 이미 발생했던 것으로 보이기 때문이다. 아문센해 또한 현재와 같은 속도로 온난화가 계속된다면 빙상의 붕괴를 피할 수 없게 만드는 수준으로 따뜻해지고 있는 것으로 보인다.

일단 서남극의 얼음 손실이 시작되면 이를 되돌릴 수 있는 유일한 방법은 전 지구 기온을 산업화 이전 수준보다 , 즉 2020년 온도보다 더 낮추는 것뿐이다. 다른 연구자들은 빙상의 빙하를 안정시키기 위한 기후 공학적 개입이 손실을 수세기 동안 지연시켜 환경이 적응할 수 있는 시간을 벌어줄 수도 있다고 언급했다. 이는 불확실한 제안이며 지금까지 시도된 프로젝트 중 가장 비용이 많이 드는 프로젝트 중 하나가 될 것이다. 그렇지 않다면 서남극 빙상이 사라지는 데는 약 2,000년이 걸릴 것으로 예상된다. 서남극 얼음의 소실은 최소 500년, 길게는 13,000년까지 걸릴 수 있다. 일단 빙상이 사라지면, 빙상에 눌려 있던 땅이 다시 솟아오르는 지각 평형 반등으로 인해 이후 1,000년 동안 추가로 의 해수면 상승이 일어날 것이다.

섬네일|약 12만 년 전 에미안 기간과 약 33만 년 전 플라이스토세 간빙기 동안 윌크스 분지의 쿡 빙하가 후퇴한 정도는 및 의 해수면 상승과 맞먹었다.

동남극 빙상은 서남극 빙상보다 훨씬 더 안정적이다. 동남극 빙상 전체의 소실은 에서 사이의 전 지구 온난화와 최소 10,000년의 시간을 필요로 한다. 토텐 빙하와 윌크스 분지 같은 일부 부분은 해수면 아래에 위치한 취약한 빙하기저 분지에 있다. 추정에 따르면 이러한 분지들의 비가역적 손실은 전 지구 온난화가 에 도달할 때 시작되지만, 에서 사이의 온난화에서도 비가역적이 될 수 있다. 온난화가 이러한 빙하기저 분지 붕괴의 임계점에 도달한 후, 그 손실은 약 2,000년에 걸쳐 일어날 것으로 보이나, 빠르게는 500년 또는 느리게는 10,000년이 걸릴 수도 있다.

이러한 얼음이 모두 소실되면 사용된 빙상 모형에 따라 에서 사이의 해수면 상승이 더해질 것이다. 새롭게 얼음이 없어진 땅의 지각 평형 반등은 에서 를 더할 것이다. 플라이스토세의 증거는 더 낮은 온난화 수준에서도 부분적인 손실이 일어날 수 있음을 보여준다. 윌크스 분지는 약 115,000년에서 129,000년 전 에미안 기간 동안 해수면에 를 더할 만큼 충분한 얼음을 잃었으며, 약 318,000년에서 339,000년 전 해양 산소 동위원소 9단계(MIS 9) 기간 동안에는 약 를 잃은 것으로 추정된다.

 영구동토 용융 
섬네일|upright=1.3|영구동토 용융은 온난화되는 남극을 재형성하고 있는 현재 진행 중인 과정 중 하나이다.
남극은 북극보다 영구동토가 훨씬 적다. 북극과 마찬가지로, 온난화는 남극의 영구동토를 녹여 토양 침식을 일으키고 식물 분포를 변화시킨다. 남극의 영구동토는 여러 고리 방향족 탄화수소와 같은 잔류성 유기 공해물질(POP)을 가두고 있는데, 이 중 상당수는 발암물질이거나 간 손상을 일으킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 또한 생식 성공률 저하 및 면역 혈액학적 장애와 연관된 헥사클로로벤젠(HCB) 및 DDT와 같은 폴리염화 바이페닐도 포함되어 있다. 남극 토양에는 또한 수은, 납, 카드뮴과 같은 중금속이 포함되어 있으며, 이들은 모두 내분비 교란, DNA 손상, 면역독성 및 생식 독성을 일으킬 수 있다. 오염된 영구동토가 녹을 때 이러한 화합물들이 방출되어 지표수의 화학적 성질을 변화시킬 수 있으며, 생물농축을 통해 이러한 화합물들이 먹이 그물 전체로 퍼지게 된다. 영구동토 용융은 또한 온실 기체 배출을 초래하지만, 북극 영구동토에 비해 남극의 부피가 제한적이기 때문에 남극의 영구동토가 기후변화의 주요 원인으로 간주되지는 않는다.

 생태학적 영향 

 해양생태계 

남극 종의 거의 대부분은 해양 종이다. 2015년까지 남극에서 8,354종이 발견되어 분류학적으로 승인되었는데, 그중 57종만이 비해양 종이었다. 남극에는 최대 17,000종이 있을 수 있다. 남극 주변 바다의 90%가 보다 깊지만, 저생대 표본 채취 지점의 30%만이 그 깊이에서 이루어졌다. 남극 대륙붕에서는 해양 온난화로 인해 저생대 생물량이 증가할 수 있으며, 이는 바닷말에게 가장 큰 이점이 될 가능성이 높다. 토착 저생대 종의 약 12%는 경쟁에서 밀려나 멸종할 수 있다. 이러한 추정치는 예비적인 것이며, 대부분 남극 종의 취약성은 아직 평가되지 않았다.

섬네일|left|1970년대 이후 서남대서양 일부 지역에서 남극크릴새우(Euphasia superba) 개체수가 감소하고 있는 것으로 보인다.

북극과 달리, 가용한 관측 자료에 따르면 남극해 전역에서 해양 일차 생산량의 변화는 거의 없었다. 추정에 따르면 남극해 일차 생산량의 증가는 2100년 이후에 일어날 수 있으며, 이러한 증가는 많은 영양분이 다른 바다로 이동하는 것을 차단하여 다른 지역의 생산량 감소로 이어질 수 있다. 일부 미생물 군집은 해양 산성화에 의해 부정적인 영향을 받은 것으로 보이며, 향후 산성화가 동물성 플랑크톤의 일종인 유익류(Pteropod)의 알을 위협할 위험이 있다.

남극크릴새우는 남극 먹이 그물의 핵심 종이다. 이들은 식물성 플랑크톤을 먹고 살며 물고기와 펭귄의 주된 먹이가 된다. 크릴 숫자는 1970년대 이후 서남대서양 일부 지역에서 감소해 온 것으로 보인다. 미래에는 남극크릴새우가 웨들해와 같이 가장 빠르게 따뜻해지는 지역을 떠날 가능성이 높으며, 남극빙어과 어류는 남극 섬 주변의 대륙붕 바다가 부적합하다는 것을 알게 될 수 있다. 살파과와 같은 종들이 크릴새우가 떠난 지역을 대체할 가능성이 높다.

크릴새우와 요각류 숫자의 변화나 감소는 과거 포경으로 인해 줄어든 수염고래 개체수의 회복을 방해하는 것으로 알려져 있다. 기온 상승이 반전되지 않는다면, 수염고래는 이주 패턴을 적응시키거나 국지적 멸종에 직면할 가능성이 높다. 바다가 계속 따뜻해짐에 따라 다른 많은 해양 종들이 남극 해역으로 이동하여 토착 종들과 경쟁하게 될 것으로 예상된다. 일부 연구에 따르면 온난화에서 남극 종의 다양성은 거의 17% 감소하고 적합한 기후 지역은 50% 축소될 것이라고 한다. 높은 온난화 하에서는 지역의 전반적인 수산업 가치 또한 감소할 수 있다.

 펭귄 

섬네일|upright=0.7|젠투펭귄(Pygoscelis papua)은 얼음이 없는 지역에만 둥지를 틀기 때문에, 다른 알려진 펭귄 종들과 달리 기후변화의 혜택을 볼 수 있다.

펭귄은 남극 먹이 그물에서 가장 높은 위치에 있는 종이며 이미 기후변화의 상당한 영향을 받고 있다. 아델리펭귄, 턱끈펭귄, 황제펭귄, 임금펭귄의 숫자는 이미 감소하고 있는 반면, 젠투펭귄의 숫자는 증가했다. 얼음에 내성이 없고 이끼를 둥지 재료로 사용하는 젠투펭귄은 이전에 접근할 수 없었던 영토로 퍼져나가 숫자가 상당히 증가했다. 취약한 펭귄 종은 순응, 적응 또는 분포역 이동을 통해 대응할 수 있다. 분산을 통한 분포역 이동은 다른 곳의 정착으로 이어지지만 국지적 멸종을 초래한다.

이미 2008년에 남극해 온도가 상승할 때마다 임금펭귄 개체수가 9%씩 감소한다는 추정이 있었다. 최악의 온난화 시나리오에서 임금펭귄은 현재의 8개 번식지 중 최소 2개를 영구적으로 잃게 되며, 종의 70%(110만 쌍)가 멸종을 피하기 위해 이주해야 할 것이다. 황제펭귄 개체군도 비슷한 위험에 처해 있다. 기후 완화 조치가 없다면 2100년까지 개체군의 80%가 멸종 위기에 처한다. 파리 협정의 온도 목표가 달성된다면 그 숫자는 목표 하에서 31%, 목표 하에서 19%까지 떨어질 수 있다.
섬네일|left|임금펭귄은 남극의 기후변화로 위협받고 있다.
2014년에 발표된 마젤란펭귄 최대 군락에 대한 27년 간의 연구에 따르면, 기후변화로 인한 이상 기후로 인해 평균적으로 매년 펭귄 새끼의 7%가 죽으며, 일부 연도에는 전체 새끼 사망의 최대 50%를 차지하는 것으로 나타났다. 1987년 이후 군락의 번식 쌍 숫자는 24% 감소했다. 턱끈펭귄 또한 주로 남극크릴새우의 상응하는 감소로 인해 개체수가 줄어들고 있다. 아델리펭귄은 2099년 이후에도 일부 서식지를 유지하겠지만, 서남극 반도를 따른 군락의 3분의 1(종의 약 20%)은 2060년까지 감소 추세에 있을 것으로 추정된다.

 육상 생태계 

섬네일|1987년 테일러 밸리에 남겨진 발자국이 2003년에도 여전히 남아 있으며, 밟힌 이끼 군락은 계속해서 교란된 상태로 있다.

남극 대륙에서 지의류(386개 알려진 종), 이끼(133종), 얼음 조류, 우산이끼문(27종)은 주로 해안 지역에서 발견된다. 남극반도에서 녹색 눈 조류는 약 의 합산 생물량을 가진다. 빙하가 후퇴하면서 드러나는 지역은 종종 개척 지의류 종에 의해 점유된다. 남극반도의 온난화는 이끼의 성장 속도를 4배 증가시켰으나, 반대로 온난화에도 불구하고 더 건조해진 남극 지역의 이끼 개체군은 악화되었다. 동남극의 강수량 감소는 많은 녹색 이끼를 가뭄에 대한 반응으로 빨간색이나 갈색으로 변하게 했다. Schistidium antarctici는 감소한 반면, 건조 내성 종인 Bryum pseudotriquetrum과 Ceratodon purpureus는 증가했다. 마찬가지로 지의류는 리빙스턴섬처럼 온난화가 강수량을 방해하지 않는 곳에서는 더 빠르게 성장했지만, 사우스셰틀랜드 제도처럼 강설량이 더 많아져 지의류가 더 자주 묻히는 곳에서는 감소했다.

남극 오존홀은 UV-B 복사량의 증가를 초래했으며, 이는 살아있는 세포에 눈에 띄는 손상을 입혀 광합성 능력을 감소시킨다. 더욱이 온난화가 심해지면 더 많은 사람들이 남극으로 오게 되는데, 발자국조차 서식지를 직접적으로 수정하기 때문에 현지 식물상은 그들의 존재를 경험해 본 적이 없다. 한 추정치에 따르면 남극 기지에 한 사람이 추가될 때마다 평균적으로 축구장 1,000개 정도에 달하는 면적이 교란된다고 한다.

섬네일|남극 대륙의 유일한 꽃식물인 남극수염풀(위)과 남극개미자리(아래). 온난화로 인해 다른 종들이 침입하여 이들과 경쟁하기 시작할 것으로 예상된다.

남극 대륙의 유일한 토착 관다발식물은 남극반도에서 발견되는 남극수염풀과 남극개미자리이다. 온도 상승은 이 종들의 광합성을 촉진하고 개체수와 범위를 늘릴 수 있게 했다. 기후가 계속 따뜻해지고 대륙에서의 인간 활동이 증가함에 따라 다른 식물 종들이 남극으로 퍼질 가능성이 점점 더 커지고 있다. 새포아풀은 이미 남극 섬에서 안정적인 개체군을 유지하고 있으며, 높은 온난화 시나리오 하에서는 세기 중반경 남극 해안가에 성공적으로 정착할 것으로 예상된다. 종자 특성 분석에 기초할 때, 다른 16개 종이 가까운 미래에 남극에 성공적으로 침입할 수 있는 것으로 간주된다.

 인간 개발의 영향 

섬네일|남극 연구 기지의 수는 20세기 이후 증가했다. 2010년대 동안 관광업에서 주요 성장이 일어났다.

남극 관광은 2020년 이후 현저히 증가했다. 2019년 말과 2020년 초에는 74,400명의 관광객이 이곳을 찾았다. 산업, 관광 목적의 남극 개발과 연구 시설의 증가는 대륙에 압박을 가하고 대체로 손대지 않은 땅으로서의 지위를 위협할 수 있다. 남극의 규제된 관광은 인식을 제고하고, 남극의 독특한 환경을 보존하는 데 필요한 투자와 대중의 지지를 이끌어낸다. 육지와 바다의 억제되지 않은 얼음 손실은 남극의 매력을 크게 떨어뜨릴 수 있다.

정책을 통해 생태계를 보호함으로써 기후변화 회복력을 높일 수 있다. 남극 해역에서 운항하는 선박은 국제 폴라 코드를 준수하며, 여기에는 운항 교육 및 평가, 기름 배출 통제, 적절한 오수 처리, 독성 액체에 의한 오염 방지와 같은 규정 및 안전 조치가 포함된다. 남극 특별 보호 구역(ASPA)과 남극 특별 관리 구역(ASMA)은 동식물을 보호하기 위해 남극조약에 의해 지정된다. ASPA와 ASMA 모두 출입을 제한하지만 그 정도는 다르며, ASPA가 가장 높은 수준의 보호를 제공한다. 관광업의 급격한 증가에도 불구하고 ASPA 지정은 1980년대 이후 84% 감소했는데, 이는 자연 환경과 생태계에 추가적인 스트레스 요인이 될 수 있다. 기후변화와 관광업의 급격한 증가로 인해 남극 생태계가 받는 스트레스를 완화하기 위해, 많은 과학계는 기온 상승에 대한 남극의 회복력을 개선하기 위해 ASPA와 같은 보호 구역의 확대를 주장하고 있다.

2025년 6월 말 이후, 사우샘프턴 대학교의 연구자들은 남위 50도 이남의 표면 염도가 예상치 못하게 증가했음을 발견했으며, 이는 수십 년간의 담수화 경향을 뒤집는 것이다. 이러한 변화는 성층화를 약화시켜 더 따뜻한 심층수가 솟아올라 해빙을 밑에서부터 녹게 만들었고, 역사적인 폴리냐(웨일스 면적의 4배에 달하는 모드 라이즈 폴리냐의 재출현과 같은 개방 수역 지역)를 형성했다.

 같이 보기 
 2024년 남극 폭염
 ANDEEP
 남극의 기후
 북극의 기후 변화
 남극 해양 생물 등록부

 각주 

분류:기후 변화의 영향
분류:남극의 환경