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Sea-level contribution from Thwaites Glacier doubles in an observation-constrained ice-sheet model

연구진들은 보정된 빙상 모델에 활발히 녹고 있는 킬로미터 규모의 접지선 구역을 통합함으로써, 스웨이츠 빙하의 후퇴가 이전에 간과되었던 이러한 과정들에 의해 유발된다는 것을 입증하였으며, 이는 이전 추정치와 비교하여 2100년까지의 예상 해수면 상승 기여도를 잠재적으로 두 배로 높일 수 있다.

원저자: Mattia Poinelli, Eric Rignot, Helene Seroussi, Josh Cuzzone, Tyler Pelle, Eric Larour

게시일 2026-06-25

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CC BY 4.0

원저자: Mattia Poinelli, Eric Rignot, Helene Seroussi, Josh Cuzzone, Tyler Pelle, Eric Larour

원본 논문은 CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. ✨ 이것은 아래 논문에 대한 AI 생성 설명입니다. 저자가 작성하거나 승인한 것이 아닙니다. 기술적 정확성을 위해서는 원본 논문을 참조하세요. 전체 면책 조항 읽기

스웨이츠 빙하(Thwaites Glacier)를 남극의 거대하고 느리게 움직이는 얼음 강이라고 상상해 보십시오. 이 빙하는 엄청난 양의 얼어붙은 물을 막고 있는 거대한 코르크 마개 역할을 하고 있습니다. 과학자들은 이 '코르크'가 헐거워지고 있다는 사실을 오래전부터 알고 있었지만, 정확히 언제 코르크가 빠져나올지, 그리고 그 결과로 해수면이 얼마나 상승할지를 파악하는 데 어려움을 겪어 왔습니다.

이 논문은 상황이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 시급하다는 점을 시사하는 새로운 관점을 제시합니다. 다음은 이를 쉬운 용어로 풀어서 설명한 내용입니다.

기존의 관점 vs. 새로운 발견

오랫동안 과학자들은 빙하의 가장자리(빙하와 바닷물이 만나는 지점)를 마치 벽처럼 날카롭고 깨끗한 선으로 모델링했습니다. 한쪽은 단단한 지면 위의 얼음이고, 다른 한편은 떠 있는 얼음이라고 가정한 것입니다. 그들은 녹는 현상이 주로 떠 있는 부분 아래에서 일어난다고 가정했습니다.

하지만 새로운 위성 관측 결과 놀라운 사실이 밝혀졌습니다. 그 '벽'은 벽이 아니었습니다. 실제로는 바닷물이 지면에 고정된 얼음 아래로 몇 킬로미터까지 스며드는 넓고 진흙투성이인 구역이 존재했습니다.

이를 다음과 같이 비유할 수 있습니다:

기존 모델: 배가 부두에 정박해 있는 모습을 상상해 보십시오. 물은 배가 완전히 떠오른 후에야 선체에 닿습니다.
새로운 현실: 이는 마치 물이 부두 아래로 스며들어, 배가 아직 '땅' 위에 있는 상태에서도 나무 구조물을 들어 올리고 지지대를 녹이는 것과 같습니다.

실험: 모델 조정하기

연구진은 스웨이츠 빙하의 정교한 컴퓨터 시뮬레이션을 구축했습니다. 그들은 모델이 지난 30년 동안 실제로 일어났던 일(얼음이 얼마나 빨리 후퇴했는지, 얼마나 얇아졌는지, 얼마나 빠르게 속도가 붙었는지)과 일치하도록 만들고자 노력했습니다.

실패: 가장자리를 날카로운 선으로 처리했을 때(기존 방식), 모델은 실패했습니다. 현실과 일치시키기 위해 연구진은 실제로는 불가능할 정도로 너무 높은 녹는율을 억지로 설정해야만 했습니다.
성공: 물이 얼음 아래로 침투하는 '넓은 구역'(2~5km 폭)을 추가하고, 이 구역 내부에서 연간 약 110미터라는 현실적인 녹는율을 적용하자 모델이 완벽하게 작동했습니다. 이는 30년간의 위성 데이터와 거의 정확히 일치했습니다.

큰 예측: 위험의 두 배 증가

연구진은 과거의 데이터를 성공적으로 구현한 모델을 바탕으로, 기후가 현재와 똑같이 유지된다고 가정했을 때(추가적인 온난화 없이) 미래(2100년까지)를 예측했습니다.

결과는 매우 충격적이었습니다:

이전의 투영치: 이전 모델들은 스웨이츠 빙하가 2100년까지 전 세계 해수면 상승에 약 15밀리미터 기여할 것이라고 예측했습니다.
본 연구의 투영치: 이 '넓은 녹는 구역'을 포함했을 때, 그 기여도는 30밀리미터로 급증합니다.

비유: 당신이 자동차를 운전하고 있다고 상상해 보십시오. 이전 모델들은 목적지에 도착하는 데 10분이 걸릴 것이라고 말했습니다. 하지만 이 새로운 연구는 이렇게 말합니다. "사실, 우리는 엔진 속도를 높이는 지름길을 발견했습니다. 당신은 5분 만에 도착할 것입니다." 이 논문은 우리가 단지 물이 얼음 아래로 스며드는 현상을 제대로 반영했을 뿐인데도 해수면 상승 기여도가 두 배가 되었다고 주장합니다.

부러질지도 모르는 "못"

현재 이 빙하는 '무긴 리지(Mouginot Ridge)'라고 불리는 수중 암석 언덕에 의해 고정되어 있습니다. 이 리지는 무거운 카펫을 고정하고 있는 못과 같습니다.

녹는 구역이 좁다면, 카펫은 한동안 고정되어 있을 수 있습니다.
하지만 넓고 활발한 녹는 구역 때문에, 이 '못'은 훨씬 더 빠르게 녹아 없어지고 있습니다.

연구는 새로운 모델을 적용했을 때, 빙하가 이 안정적인 리지로부터 이르면 2038년(지금으로부터 불과 12년 후)에 분리될 가능성이 높다고 예측합니다. 일단 이 못이 부러지면, 빙하는 깊고 경사진 해저를 따라 빠르게 뒤로 미끄러지며 엄청난 양의 얼음을 잃게 될 것입니다.

결론

이 논문은 우리가 바닷물이 얼음 아래로 얼마나 멀리까지 도달하는지 몰랐기 때문에 위험을 과소평가해 왔다고 주장합니다. 이 '스며드는' 녹는 구역을 포함하도록 모델을 수정함으로써, 추가적인 지구 온난화 없이도 스웨이츠 빙하로 인한 해수면 상승 기여도가 두 배로 늘어났습니다. 저자들은 정확한 예측을 위해 향후 모델들이 반드시 이 넓은 녹는 구역을 포함해야 한다고 결론지었습니다.

기술 요약: 관측 제약 기반 빙상 모델에서 스웨이츠 빙하의 해수면 기여도 두 배 증가

문제 제기
서남극의 스웨이츠 빙하는 남극 질량 손실의 주요 기여자이자 미래 해수면 상승 전망의 핵심적인 불확실성 원인이다. 이 빙하의 급격한 후퇴는 접지선(grounding line, 지면에 닿아 있는 얼음이 떠 있는 빙붕으로 전환되는 지점)에서의 해양 유도 용융에 의해 발생한다. 기존 연구들은 빙저부를 침식시키는 따뜻한 순환 남극 심층수(CDW)의 역할을 강조해 왔으나, 기존 빙상 모델들은 빙하의 후퇴, 얇아짐(thinning), 가속화라는 역사적 추세를 동시에 재현하는 데 어려움을 겪고 있다. 확인된 주요 결함은 접지선을 지면에 닿은 얼음과 떠 있는 얼음 사이의 날카롭고 불연속적인 경계로 취급한다는 점이다. 이러한 접근 방식은 최근 위성을 통해 관측된, 지면에 닿은 얼음 아래로 수 킬로미터 규모의 해수가 침입하여 활발한 용융이 일어나는 역동적인 '접지대(grounding zone)'를 간과한다. 또한, 표준 용융 매개변수화 방식은 접지선에서 용융률을 0으로 강제하는 경우가 많은데, 이는 접지대 내에서 용융이 상당하며 잠재적으로 지배적일 수 있다는 관측 결과와 모순된다.

연구 방법
저자들은 ISSM(Ice-sheet and Sea-level System Model)을 활용하여 1996년부터 2023년까지 스웨이츠 빙하의 진화를 시뮬레이션하고 2100년까지의 거동을 투영하였다. 본 연구에서는 부유선(flotation line)으로부터 내륙 쪽으로 확장되는 '활성 용융 접지대'를 명시적으로 표현하기 위해 새로운 매개변수화 기법을 도입하였다. 이 프레임워크에서 접지대는 용융률이 접지선에서의 최대값에서 침입 거리에서의 0으로 선형적으로 감소하는 길이 $L$ 의 영역으로 정의된다.

모델은 1996년의 접지선 위치와 일치하도록 부유 빙 지역에 대한 국지적 +100m 지형 보정을 포함하여 1990년대 중반의 상태를 나타내도록 초기화되었다. 연구는 표면 속도, 얼음 두께, 접지선 위치라는 세 가지 독립적인 관측 기록에 대해 베이지안 보정(Bayesian calibration) 접근법을 사용하여 모델을 평가하였다. 보정 과정에서는 해저 용융률( $\dot{m}$ )과 접지대 길이( $L$ )라는 두 가지 핵심 매개변수를 변화시켰다. 역사적 추세와의 오차를 최소화하는 결합 매개변수 공간을 식별하기 위해 105개의 시뮬레이션으로 구성된 힌드캐스트 앙상블(hindcast ensemble)이 수행되었다. 보정 후, 접지대 물리 과정의 영향을 고립시키기 위해 동일한 상수 기후 강제력(1996~2023년 평균) 하에서 최적의 성능을 보이는 구성들을 2100년까지 확장하여 분석하였다.

주요 결과

역사적 추세 재구성: 모델은 접지대를 2~5 km 너비의 영역으로 설정하고 용융률을 약 110 m yr⁻¹로 설정했을 때만 25년간의 스웨이츠 빙하의 후퇴, 얇아짐, 가속화를 성공적으로 재현하였다. 접지선을 불연속적인 경계로 취급한 시뮬레이션은 비현실적으로 높은 용융률(150 m yr⁻¹)을 필요로 했음에도 불구하고, 2000년대 중반에 관측된 얇아짐과 가속화의 규모를 포착하는 데 실패하였다.
매개변수 상충 관계: 베이지안 분석 결과, 접지대 길이와 용융률 사이의 보상 관계가 드러났다. 그러나 접지대가 없는 시뮬레이션은 접지대가 있는 경우보다 역사적 추세를 재현할 확률이 4배 낮게 나타났다.
미래 전망 및 분리(Unpinning): 상수 기후 강제력 하에서, 접지대의 길이는 빙하가 안정적인 무진 릿지(Mouginot Ridge)로부터 분리될지를 결정하는 지배적인 예측 변수로 나타났다.
- 접지대가 없거나 1-km의 좁은 접지대를 가진 모델은 2100년까지 릿지 너머로 후퇴하지 않았다.
- 2–3 km의 접지대를 가진 모델은 2100년까지 분리될 확률이 45%였다.
- 최근 위성 관측과 일치하는 모델(4–6 km 접지대)은 2100년까지 릿지를 통과할 확률이 약 60%였으며, 분리는 이르면 2038년에도 발생할 수 있었다.
해수면 기여도: 본 연구는 접지대 길이가 5±1 km(최근 고해상도 관측과 일치)일 경우, 2100년까지 전 지구 평균 해수면 기여도가 30.1 ± 5.7 mm가 될 것으로 투영한다. 이는 동일한 상수 강제력 시나리오 하에서의 CMIP6(ISMIP6) 평균 투영치(15.2 ± 21.8 mm)의 약 두 배이며, ISMIP6 평균 대비 130% 증가한 수치이다.

의의 및 주장
본 논문은 킬로미터 단위의 활성 용융 접지대를 명시적으로 해결하는 것이 스웨이츠 빙하의 힌드캐스트 및 예측 능력을 근본적으로 변화시킨다고 주장한다. 저자들은 여러 독립적인 관측 제약 조건에 따라 모델을 보정함으로써, 접지대 과정이 안정적인 지형 릿지로부터의 분리를 결정하는 메커니즘을 규명하였으며, 이는 기존 모델에서 과소평가되었던 부분이다.

저자들은 이러한 발견이 투영 기술의 강력한 벤치마크를 확립한다고 주장하며, 접지대의 범위가 열적 강제력의 완만한 변화보다 후퇴와 분리에 더 강력한 통제력을 행사함을 보여준다. 따라서 본 연구는 활성 용융 접지대가 지역 및 대륙 규모의 빙상 모델, 여기에는 국제 비교 연구 체계(intercomparison frameworks)를 포함하여 반드시 체계적으로 통합되어야 한다고 주장한다. 또한, 완전 결합된 빙하-해양 시뮬레이션이 이상적이기는 하지만, 관측된 상태 변화에 대해 효과적인 용융률을 보정하는 현재의 접근 방식이 투영 불확실성을 줄이는 신뢰할 수 있는 경로를 제공한다고 강조한다.

기존의 관점 vs. 새로운 발견

실험: 모델 조정하기

큰 예측: 위험의 두 배 증가

부러질지도 모르는 "못"

결론

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