북극 빙하가 녹아도 해수면은 높아지지 않는다
우선 짚고 넘어갈 것은 남극과 북극의 차이이다. 많이들 알다시피 남극은 대륙이다. 하지만 북극은 얼음으로 뒤덮힌 바다이다. 따라서 남극의 빙하가 녹으면 해수면이 높아지지만, 북극의 빙하는 녹더라도 해수면이 높아지지 않는다.
그 이유가 뭘까 ?
먼저 얼음과 물의 관계에 대해서 알아볼 필요가 있다. 알다시피 물이 얼면 얼음이 되고, 얼음이 녹으면 물이 된다. 다시 말해서 한 가지 물질의 두 가지 상태인 것이다. 그런데 보통은 고체가 되면 부피가 작아지고, 액체가 되면 부피가 커진다. 하지만 물의 경우에는 반대이다. 다시 말해서, 얼음의 부피가 물의 부피보다 크다. 그런데 물질은 상태가 변하더라도 질량은 동일하므로 상대적으로 부피가 더 큰 얼음의 밀도가 물의 밀도보다 작다. 이 때문에, 얼음이 물에 뜰 수 있는 것이다. 다음의 그림을 한 번 보자.
이 그림에서
는 빙하의 부피이고, 
는 바닷물에 잠긴 빙하의 부피이다. 빙하가 이 그림처럼 바닷물 위에 떠 있을 수 있는 까닭은 빙하의 무게만큼을 바닷물의 부력이 받쳐주고 있기 때문이다. 부력은 간단히 유체(액체나 기체)가 그 속에 있는 물체를 밖으로 밀어내는 힘이라고 생각할 수 있다. 이 부력은 다음과 같이 계산이 된다.이 식을 간단히 설명하면, 유체에 잠긴 물체의 부피와 같은 부피를 차지하는 유체의 무게이다. 이 말이 더 어려울지도... ㅠㅠ
어쨌든 빙하가 바닷물위에 뜰 수 있는 이유가 빙하의 무게와 바닷물의 부력이 같은 것이기 때문에, 다음과 같은 관계식을 얻을 수 있다.
여기서
는 빙하의 밀도, 
는 바닷물의 밀도, 는 빙하의 부피, 는 바닷물의 부피, 
는 중력가속도이다. 중력가속도 는 양변에 공통이므로 정리하면,
----- (1)가 된다. 이 관계식을 잘 기억해 두자.
빙하가 녹았을 때 해수면의 높이가 변하지 않는다는 것은 빙하가 바닷물이 되었을 때, 그 부피가 지금 빙하가 잠겨 있는 부피와 같다는 뜻이다. 만일 바닷물이 되었을 때의 부피가 잠긴 부피보다 크다면 해수면은 높아질 것이고, 반대로 작다면 해수면은 낮아질 것이다.
따라서 빙하가 바닷물이 되었을 때의 부피를 계산할 수 있다면 해수면의 변동 여부를 확인할 수 있을 것이다.
앞에서도 말했듯이, 물질은 상태가 변하더라도 그 질량은 변하지 않는다. 따라서 현재 빙하의 질량과 바닷물의 밀도를 이용해서 빙하가 녹은 바닷물의 부피를 계산할 수 있다. 먼저 빙하의 질량은 밀도와 부피로 부터 간단히 구할 수 있다.
----- (2)그런데 이 질량은 바닷물이 되었을 때도 유지되어야 한다. 이 때 바닷물의 부피를
라고 한다면 바닷물의 질량은 다음과 같다.
----- (3)식 (2) 와 식 (3)은 같으므로,
----- (4)가 된다. 이제 식 (1)을 활용하자 식 (1) 과 식 (4) 의 좌변은 빙하의 질량이므로 식 (1) 과 식 (4)를 연결하면,
가 되고, 결국
라는 결론을 얻는다. 다시 말해서 빙하가 녹아서 만들어진 바닷물의 부피와 빙하가 바닷물에 잠겨 있던 부피가 같다는 뜻이다. 따라서 해수면의 높이는 달라지지 않는다.
이것은 간단한 실험으로 확인할 수 있다. 집에서 컵에 물을 담아 놓고 얼음을 띄운다. 얼음을 처음 넣었을 때 부피를 측정하고, 얼음이 다 녹았을 때 부피를 측정하면, 물의 높이 변화가 없다는 것을 직접 확인할 수 있다.
정리하자면, 바닷물에 떠 있는 북극 빙하들은 이미 해수면 높이 변화에 기여하고 있기 때문에, 그것들이 녹는다 하더라도 해수면 높이는 변하지 않는다. 하지만, 남극의 빙하는 대륙에 있는 빙하이기 때문에 이들 빙하가 녹는다면, 바다에 공급되는 만큼 해수면이 높아지게 된다.
----- 2022/7/8
예전에는 산악 빙하가 녹는 효과와 해수의 열팽창 효과가 거의 비슷했지만, 최근에는 산악 빙하가 녹는 효과가 해수의 열팽창 효과의 두 배라고 한다.
From the 1970s up through the last decade or so, melting and heat expansion were contributing roughly equally to observed sea level rise. But the melting of mountain glaciers and ice sheets has accelerated:
- The decadal average loss from glaciers in the World Glacier Monitoring Service’s reference network quintupled over the past few decades, from the equivalent of 6.7 inches (171 millimeters) of liquid water in the 1980s, to 18 inches (460 millimeters) in the 1990s, to 20 inches (-500 millimeters) in the 2000s, to 33 inches (850 millimeters) for 2010-2018.
- Ice loss from the Greenland Ice Sheet increased seven-fold from 34 billion tons per year between 1992-2001 to 247 billion tons per year between 2012 and 2016.
- Antarctic ice loss nearly quadrupled from 51 billion tons per year between 1992 and 2001 to 199 billion tons per year from 2012-2016.
As a result, the amount of sea level rise due to melting (with a small addition from groundwater transfer and other water storage shifts) from 2005–2013 was nearly twice the amount of sea level rise due to thermal expansion.
* 출처: https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-global-sea-level
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