Sea-ice decline exposes Antarctic ice shelves to unprecedented retreat by wave erosion
이 연구는 감소하는 여름 해빙이 남극 빙붕을 따뜻한 표층수에 의한 전례 없는 파랑 침식에 노출시켜, 현재 해수면 상승 전망치에서 누락되어 있으며 거의 모든 남극 빙붕의 안정성을 위협하는 급격한 전면 후퇴율을 유발한다는 사실을 밝혀냈다.
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남극 대륙은 빙붕(ice shelves)이라고 불리는 거대하고 떠 있는 얼음 플랫폼에 의해 둘러싸여 있습니다. 이 빙붕들은 자연적인 브레이크 역할을 하여 대륙 내부에서 흘러나오는 거대한 빙하를 붙잡고, 그들이 바다로 흘러가는 속도를 늦춰줍니다. 이 빙붕들이 약해지거나 사라지면 그 뒤의 빙하들은 속도를 높여 더 많은 얼음을 바다로 쏟아내며 전 세계 해수면 상승을 초와합니다. 수십 년 동안 과학자들은 이 빙붕들이 아래쪽에서는 따뜻한 해수에 의해, 혹은 위쪽에서는 녹는 공기에 의해 마모될 수 있다는 점을 이해해 왔습니다. 그러나 중요한 퍼즐 조각 하나가 빠져 있었는데, 바로 보통 남극 해안을 둘러싸고 있는 해빙(sea ice)의 역할입니다. 이 해빙은 보호막 역할을 하여 부유하는 빙붕을 탁 트인 바다로부터 보호합니다. 기후가 온난해짐에 따라 이 보호용 고리가 줄어들고 있으며, 이로 인해 빙붕은 이전 모델들이 설명하지 못했던 새로운 힘들에 노로출되고 있습니다.
연구팀은 빙붕의 급격한 후퇴를 몰아붙이는 강력하고도 이전에 간과되었던 메커니즘을 밝혀냈습니다. 여름철 동안 보호용 해빙이 사라진 특정 지역들을 연구한 결과, 그들은 빙붕이 따뜻한 물과 파도의 조합에 의해 침식되고 있다는 사실을 발견했습니다. 해빙이 사라지면, 열린 바다가 파도가 빙붕의 수직면에 도달할 수 있게 합니다. 빙점보다 약간 더 따뜻한 물에 의해 구동되는 이 파도들은 수선(waterline) 부근에 노치(notch, 홈)를 깎아냅니다. 이 과정은 얼음을 밑에서부터 깎아내어, 잠긴 상태로 부력을 가진 돌출부(ledge)를 만들어 빙붕의 앞부분을 위로 들어 올립니다. 결국 스트레스가 너무 커지면 빙붕이 부서져 나가며 거대한 빙산을 바다로 보냅니다. 이 순환은 매 여름 반복되며, 이는 빙붕이 단순히 녹는 것보다 훨씬 더 빠르게 후퇴하게 만듭니다.
연구진은 해빙이 수년 동안 사라지고 있는 아문센해 폴리냐(Amundsen Sea Polynya) 지역과, 2025년과 2026년에 처음으로 해빙이 완전히 없는 여름을 겪은 론네 입구(Ronne Entrance) 지역에 집중하여 조사했습니다. 수십 년간의 위성 영상을 사용하여 그들은 빙전(ice fronts)의 움직임을 추적했습니다. 그들은 해빙에 의해 보호받는 구역에서는 빙붕이 비교적 안정적으로 유지되며 예측 가능한 패턴으로 전진하거나 후퇴하는 것을 관찰했습니다. 반면, 열린 바다와 맞닿은 겟츠 빙붕(Getz Ice Shelf)의 구간들은 매년 꾸준히 후퇴하고 있었습니다. 이 후퇴는 다른 남극 지역에서 흔히 나타나는 것처럼 아래쪽에서 얼음이 얇아지거나 위쪽에서 녹아서 발생하는 것이 아니었습니다. 대신, 빙전이 수선 부근에서 마모되고 있었는데, 과학자들은 이를 '에지 웨이스팅(edge wasting, 가장자리 마모)'이라고 설명합니다.
이 현상이 정확히 어떻게 일어나는지 이해하기 위해, 연구팀은 고정밀 위성 측정을 사용하여 얼음 표면을 스캔했습니다. 그들은 뚜렷한 패턴을 발견했는데, 바로 융기된 얼음 능선 뒤에 함몰 지형이 나타나는 '램파트-모트(rampart-moat, 성벽-해자)' 구조입니다. 이 형태는 수선이 침식되어 잠긴 상태의 얼음 발(foot)이 형성되어 위로 떠오르면서 그 위의 빙붕을 기울게 할 때 발생합니다. 연구진은 계산 결과, 이 수중의 얼음 발이 약 50에서 100미터 정도만 연장되어도 상부의 빙붕을 끊어낼 만큼 강력한 상향력이 발생한다는 것을 알아냈습니다. 일단 이 임계치에 도달하면, 빙붕은 한 번의 사건으로 부서져 나가며 거의 900미터에 달하는 얼음을 한꺼번에 떨어뜨릴 수 있습니다. 즉, 수선에서의 상대적으로 적은 양의 침식이 거대한 얼음 방출을 촉발할 수 있다는 것이며, 저자들은 이를 '칼빙 멀티플라이어 효과(calving multiplier effect, 빙산 분리 증폭 효과)'라고 부릅니다.
연구는 이 후퇴의 속도가 놀라운 수준임을 보여줍니다. 아문센해에서는 빙전이 연간 약 680미터의 속도로 후퇴하고 있었습니다. 해빙이 여름 내내 없었고 수온이 더 높았던 론네 입구에서는 일부 지점에서 후퇴 속도가 연간 2,000미터를 초과할 정도로 더 빨랐습니다. 이러한 속도는 얼음이 앞으로 흐르는 속도보다 훨씬 빠르며, 이는 빙붕이 매우 빠르게 줄어들고 있음을 의미합니다. 연구진은 이 과정이 전적으로 해빙의 부재에 의존한다는 점에 주목했습니다. 해빙이 지속되었던 해나, 차가운 빙산이 유입되어 수온을 낮추었던 해에는 후퇴가 멈췄습니다. 이는 보호용 해빙 장벽의 상실이 이 침식의 직접적인 트리거임을 확인시켜 줍니다.
이 연구 결과의 함의는 연구된 특정 지역을 훨씬 넘어섭니다. 연구진은 남극 해안 전체의 데이터를 분석했으며, 해빙이 계속 감소함에 따라 대부분의 빙붕이 곧 동일한 조건에 노출될 것이라는 점을 발견했습니다. 현재 많은 빙붕이 여름 동안 해빙에 의해 보호받고 있지만, 이 보호막이 사라지고 있습니다. 만약 아문센해와 론네 입구에서 관찰된 패턴이 대륙 전역에서 반복된다면, 거의 모든 남극 빙붕이 매년 후퇴하기 시작할 수 있습니다. 이는 빙상(ice sheet)의 안정성을 근본적으로 변화시켜, 이전에는 안전하다고 여겨졌던 빙붕들의 붕괴로 이어질 수 있습니다.
이 발견은 현재의 해수면 상승 예측에 존재하는 격차를 부각합니다. 미래의 해수면을 예측하는 기존의 컴퓨터 모델들은 이 파도에 의한 침식 과정을 포함하지 않고 있습니다. 기존 모델들은 아래쪽의 따뜻한 물과 위쪽의 따 warmth한 공기에 의한 녹음 현상에 초점을 맞추고 있지만, 해빙이 사라졌을 때 파도가 빙전에 부딪히며 발생하는 기계적 및 열적 침식은 놓치고 있습니다. 이 메커니즘은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 빠른 속도로 후퇴를 몰아붙일 수 있기 때문에, 연구진은 현재의 모델들이 남극의 얼음 손실 속도를 과소평가하고 있을 가능성이 높다고 주장합니다. 보호용 해빙이 사라짐에 따라, 남극의 빙붕들은 과학자들이 예상했던 것보다 더 빠르게 전 지구적 해수면 상승을 가속화할 수 있는 새롭고 강력한 위협에 직면해 있습니다.
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