[이미디어= 황원희 기자] 산불의 연기에서 나오는 블랙 카본에 의해 흡수되는 햇빛의 양을 정제하는 새로운 연구는 지구 시스템 모델의 오랜 취약점을 제거하는 데 도움을 줄 것으로 보인다고 관계자는 밝혔다. 이 연구는 지구 기후 변화를 더 정확하게 예측할 수 있게 할 것이다.

로스앨러모스 국립연구소의 기후연구원이자 광흡수력에 관한 새로운 연구의 저자인 제임스 리는 "블랙 카본이나 그을음은 이산화탄소, 메탄 다음으로 강력한 기후 온난화 물질이지만 기후 모델에 미치는 영향은 여전히 매우 불확실한 편이었다"고 말했다. 따라서 이번 연구로 불확실성이 해소될 것으로 기대하고 있다.

이 연구는 블랙 카본이 응집된 유기 에어로졸과 같은 다른 물질과 혼합되는 방법을 고려할 때 연기에서 블랙 카본에 의해 흡수되는 빛의 양과 모델에 의해 예측된 양의 관측 사이의 오랜 단절을 연구한다.

연구진은 로스앨러모스의 에어로졸 가스 법의학 실험용 다중 기구 센터(CAFE)를 사용하여 2020년 뉴멕시코 인근 메디오 화재와 캘리포니아와 애리조나에서 발생한 오래된 플럼 등 미국 서부 지역에서 여름 두 차례에 걸쳐 발생한 여러 산불의 연기를 샘플링했다.

CAPE 팀은 현재 퍼시픽 노스웨스트 국립연구소의 동료들과 협력하여 검증된 매개 변수를 에너지부의 에너지 엑사스케일 지구 시스템 모델(E3SM)에 통합하고 있다. 이는 산불 기후의 강제력과 피드백을 더욱 잘 평가할 것으로 보인다.

차량, 발전소, 주택 난방 및 산불에 의해 방출되는 블랙 카본은 들어오는 빛을 대기 난방으로 변환하는 태양 복사의 강력한 흡수제이다.

즉 산불은 햇빛을 흡수하고 흩뿌리는 그을음과 유기입자를 방출해 연기 혼합물의 구성에 따라 대기를 따듯하게 하거나 차갑게 하는 등 다양한 순효과를 내는 것으로 알려졌다. 이러한 혼합물은 시간이 지남에 따라 전세계적으로 퍼지면서 진화하는데 광흡수효율이 시간이 지날수록 증가하는 특징을 볼 수 있다고 한다.

특히 지구보다 4배 빠르게 온난화가 진행되고 있는 북극에서 산불 매연에 의한 온난화의 확실한 추정치를 제공하기 위해 기후 모델에 통합하는 방안을 추진하고 있는 것으로 나타났다.

블랙카본과 온난화의 연관성이 불확실했기에 복잡한 화학작용에 대한 이해도 떨어질 수밖에 없었다. 진화 과정 동안, 유기 에어로졸은 블랙 카본 입자 주위에서 형성되고 응축된다. 이 에어로졸 중 일부는 빛을 블랙 탄소에 집중시켜 흡수량을 증가시키지만, 얼마나 많은 빛이 흡수되는지는 에어로졸의 크기와 그을음을 어떻게 덮는지에 달려있다.

연구진은 10미터 높이의 샘플링 타워에서 채취한 6000만개의 연기입자를 분석했는데 이러한 관찰을 통해 각 입자 유기코팅의 양의 변화를 설명할 수 있었다. 연구진은 이렇듯 수집한 실증자료를 통해 기존 흡수모델을 활용해 각 입자가 얼마나 광에너지를 흡수하는지 파악한 뒤 플룸의 총 흑색탄소 흡수량을 추론했다. 

연구팀은 플룸에 포함된 블랙 카본의 부피에 대한 코팅 물질의 비율로부터 블랙 카본 흡수 증폭을 예측할 수 있다는 것을 발견했다. 이 단순한 비율은 흑색 탄소의 기후 영향을 결정하기 위한 복잡한 지구 시스템 모델에 통합될 수 있다.

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