Fast energy transitions can reduce climate tipping risks

지구의 기후 체계는 거대한 빙하, 해류, 열대우림과 같이 지구가 너무 뜨거워질 경우 급격하고 돌이킬 수 없는 변화를 겪을 수 있는 특정 핵심 요소들을 포함하고 있습니다. 과학자들은 이를 '티핑 요소(tipping elements)'라고 부릅니다. 티핑 요소가 특정 온도 임계값을 넘어서면, 멈추기 어려운 자기 강화적 피드백 루프에 의해 스스로 붕괴하기 시작할 수 있습니다. 예를 들어, 아마존 열대우림이 충분히 건조해지면 사바나로 변할 수 있으며, 이는 막대한 양의 탄소를 방출하고 대륙 전체의 강수 패턴을 변화시킬 수 있습니다. 마찬가지로, 그린란드와 서남극 빙하의 녹음은 해수면을 수 미터 상승시킬 수 있고, 대서양 해류의 둔화는 유럽과 남반구의 날씨 패턴을 급격하게 바꿀 수 있습니다. 위험한 점은 이러한 변화가 단 한 번으로 끝나지 않고, 하나의 시스템 붕괴가 다른 시스템을 벼랑 끝으로 밀어붙이는 연쇄 반응을 일으킬 수 있다는 것입니다. 세계는 이미 상당한 온난화를 겪으며 이러한 변화 중 일부가 점점 더 발생할 가능성이 높아졌지만, 여로 문제는 여전히 이 위기로부터 물러설 방법이 있는지, 그리고 우리에게 행동할 시간이 얼마나 남아 있는가 하는 점입니다.

스위스와 독일 연구 기관의 연구진이 수행한 새로운 연구는 바로 이 가능성을 탐구합니다. 그들은 물리적으로 가능한 한 빠르게 청정에너지로 전환함으로써 세계가 기후 변화의 최악의 결과를 피할 수 있는지 테스트하기 위해 정교한 컴퓨터 시뮬레이션을 구축했습니다. 연구팀은 세 가지 서로 다른 모델을 결합하여 완전한 그림을 그려냈습니다. 하나는 우리가 재생 에너지 인프라를 얼마나 빨리 구축할 수 있는지를 계산하는 모델이고, 다른 하나는 이러한 에너지 선택을 전 지구적 온도 변화로 변환하는 모델이며, 마지막 하나는 이러한 온도가 수천 년 동안 기후의 티핑 요소들에 어떻게 반응할지를 예측하는 모델입니다. 그들의 목표는 단순히 온난화를 멈출 수 있는지를 보는 것뿐만 아니라, 실제로 온도를 되돌려 지구 온도를 더 안전한 수준으로 낮출 수 있는지, 그리고 이것이 기후 재앙을 촉발할 위험을 얼마나 낮춰주는지를 이해하는 것이었습니다.

연구진은 인류가 화석 연료로부터 즉각적이고 공격적인 전환을 시작하여, 몇 년 내에 순 배출 제로(net-zero)에 도달한 뒤 지구를 다시 식히기 위해 대기 중 이산화탄소를 적극적으로 제거하는 시나리오에 집중했습니다. 그들은 이 전환을 시작하는 시점이 미래에 어떤 영향을 미치는지 확인하기 위해 2020년부터 2100년까지 다양한 시점에서 전환을 시작하는 경우를 테스트했습니다. 가장 낙관적인 시나리오, 즉 2025년에 전환을 시작하여 세계가 산업화 이전 대비 온도를 1.0도 상승 수준으로 되돌리는 경우, 결과는 놀랍습니다. 향후 100년 동안 네 가지 주요 티핑 요소 중 적어도 하나가 촉발될 평균 확률이 급격히 떨어집니다. 현재의 정책 하에서는 온난화가 거의 3도에 달할 것으로 예상되는데, 이때 향후 100년 내에 적어도 하나의 붕괴가 일어날 위험은 약 5.8%입니다. 반면, 빠른 전환 시나리오는 이 단기적 위험을 단 0.1%로 줄입니다.

빠른 행동의 이점은 향토 100년 이후까지 확장됩니다. 연구는 기후가 다시 식더라도 티핑 요소가 결국 붕괴할 것인지를 확인하기 위해 향후 5만 년 동안의 기후를 시뮬레이션했습니다. 현재의 정책 하에서는 시뮬레이션 결과, 적어도 하나의 핵심 시스템이 결국 붕괴할 확률이 96.6%에 달합니다. 그러나 세계가 2025년에 가장 빠른 에너지 전환을 채택한다면, 이 장기적 위험은 18.6%로 떨어집니다. 가장 눈에 띄는 감소는 서남극 빙하와 대서양 해류에서 나타납니다. 서남극 빙하의 경우, 최종 붕괴 위험이 93% 이상에서 약 16%로 떨어집니다. 대서양 해류의 경우, 85%에 육박하던 위험이 10%로 떨어집니다. 아마존 열대우림과 그린란드 빙하 또한 위험이 크게 줄어들지만, 시뮬레이션 상의 다른 요소들보다는 다소 취약한 상태로 남아 있습니다.

그러나 타이밍이 전부입니다. 연구는 이 빠른 전환을 시작하는 것을 늦추는 것이 엄청난 차이를 만든다는 것을 보여줍니다. 만약 세계가 빠른 전환을 시작하기 위해 2050년까지 기다린다면, 단기적인 티핑 이벤트 위험은 약간만 상승하지만, 장기적 위험은 눈에 띄게 상승하기 시작합니다. 만약 지연이 세기 후반까지 길어진다면 상황은 급격히 악화됩니다. 예를 들어, 2075년까지 기다렸다가 전환을 시작하면 10년 지연될 때마다 적어도 하나의 티핑 요소를 촉발할 장기적 위험이 약 4%포인트씩 증가합니다. 이는 전환이 늦어질수록 지구가 더 오랫동안 뜨겁게 유지되기 때문이며, 아마존과 대서양 해류 같은 일부 티핑 요소들은 높은 온도에 비교적 빠르게 반응하기 때문입니다. 빙하는 반응하는 데 더 오랜 시간이 걸리므로 단기 지연에 대한 위험 민감도는 낮지만, 기다리면 기다릴수록 전체 시스템은 훨씬 더 불안정해집니다.

설령 티핑 이벤트가 완전히 예방될 수 없더라도, 전환을 조기에 시작하는 것은 인류에게 엄청난 시간을 벌어다 줍니다. 연구진은 2025년에 시작하는 빠른 전환이 현재의 정책을 따를 때보다 아마존 열대우림의 붕괴를 거의 12,000년 늦출 수 있다는 것을 발견했습니다. 대서양 해류는 거의 13,000년 동안 지연될 수 있습니다. 이 추가적인 시간은 매우 중요합니다. 왜냐하면 사회가 새로운 환경에 적응하고, 회복력을 구축하며, 잠재적으로 시스템이 돌이킬 수 없는 지점을 넘기 전에 안정화할 수 있는 수 세기의 시간을 주기 때문입니다. 연구는 설령 티핑 이벤트가 결국 발생하더라도, 그것이 2329년에 발생하는 것과 14,000년 후에 발생하는 것 사이의 차이는 관리 가능한 도전이냐 아니면 즉각적인 재앙이냐의 차이라고 시사합니다.

또한 본 연구는 가능한 것의 한계를 강조합니다. 장기적인 티핑 위험을 항공이나 원자력에서 사용하는 안전 기준과 유사한 매우 낮은 임계값인 0.5% 미만으로 유지하려면, 세계는 정점 온도를 2.0도로 제한한 뒤 장기적으로 지구 온도를 0.8도 이하로 다시 낮춰야 합니다. 국제 정치에서 자주 논의되는 목표인 1.5도로 단순히 돌아가는 것만으로는 여전히 상당한 장기적 티핑 위험이 남게 됩니다. 0.8도 목표를 달리는 데는 직접 공기 포집과 같이 에너지를 많이 소비하고 비용이 많이 드는 막대한 양의 탄소 제거 기술이 필요합니다. 연구는 전환이 단 몇 년이라도 지연되면, 지구를 이토록 낮은 온도로 되돌리는 데 필요한 에너지와 재정적 자원이 급격히 증가하여 현재의 기술과 인프라 능력을 초과할 수 있다고 언급합니다.

궁극적으로, 이 논문은 명확하면서도 까다로운 진로를 제시합니다. 모든 기후 위험을 피할 수 있는 창구는 좁아졌지만, 완전히 닫힌 것은 아니라는 점을 시사합니다. 물리적으로 가능한 한 빠르게 청정에너지로 전환하고 대기 중 탄소를 공격적으로 제거함으로써, 인류는 돌이킬 수 없는 기후 변화의 확률을 획기적으로 줄일 수 있습니다. 이 연구는 이러한 티핑 포인트들을 영원히 피할 수 있다고 약속하는 것이 아니라, 지금 행동하는 것이 재앙의 확률을 거의 확실한 상태에서 관리 가능한 수준으로 낮출 수 있으며, 세계가 적응할 수 있는 수천 년의 시간을 벌어줄 수 있음을 입증하고 있습니다. 연구진이 암시하듯, 선택은 기후 체계가 수 세기 내에 붕괴하는 미래와 수천 년 동안 안정적으로 유지되는 미래 사이의 선택이며, 그 차이는 전적으로 오늘 세계가 얼마나 빨리 행동할 수 있느냐에 달려 있습니다.