기후와 기상 변화에 관한 명확한 과학적 이해가 사회 변화를 이끌어낸다.
온실효과를 다루는 책은 많다. 이 책에서는 기후에 관한 과학적 연구의 역사와 개념적 어려움, 여전히 현재진행형인 과학적 연구의 진보를 다룬다. 기후 변화와 관련된 문제들을 둘러싼 공적 논의와 과학적 연구 그리고 지식의 끝없는 진보가 어떻게 접합되는지 살핀다.

《과학과 사회》시리즈의 일곱 번째 책으로 나온 이 책은, 온실효과로 대표되는 지구의 기후변동에 관한 과학적 고찰과 미래 기후변동에 대한 예측 그리고 이와 관련된 문제를 연구할 과학과 과학자들이 해야 할 역할에 대한 담론을 펼친다.

지구의 역사가 보여주듯이 오늘날 우리는 지구의 기후가 얼마나 크게 변할 수 있는지 잘 알고 있다. 우리는 기후 균형이 취약하다는 것도 알고 있고, 인간 활동으로 인해 대기에 가스와 오염성분이 방출되면서 발생하는 기후교란을 측정한다. 이 책은 기후 문제를 둘러싼 우리의 지식과 아직도 남은 의문들, 그리고 그동안의 연구를 통해 우리가 내린 결론들을 명확하게 검토한다. 우리가 움직일 여지는 아직 있는가?
지구 온난화와 관련되어 우리를 겁주는 예측과 예보들이 난무한다. 곧 견딜 수 없이 더워진 지구 위에서 구멍 뚫린 오존층 아래에서 힘없이 죽어가야 하는 것이 아닌지 걱정스럽다. 그런데 한쪽에서는 온실효과와 관련된 너무나 과장된 예보들이 사실을 왜곡하고 있다고 한다. 진실은 그렇지 않다고, 지금 진행 중인 온난화 현상은 그렇고 호들갑을 떨 정도는 아닌 자연적인 현상에 불과하다고 한다. 도대체 무엇이 진실일까? 미래에 올지도 모를 기후 변화에 우리는 어떻게 대처해야 할까?

이 책의 장점은 철저하게 중립적이라는 데 있다. 우리를 겁주지도 그렇다고 아무것도 아닌 자연스러운 변화이니 걱정 말라고도 하지 않는다. 그래서 믿음직스럽다. 지은이는 과학자가 취해야 하는 객관적인 견지를 유지하는 태도에서 조금도 벗어나지 않는다. 그는 우리에게 기후학과 관련된 과학의 발전과 기후학을 연구하는 데 겪는 어려움을 이야기한다. 그리고 앞으로 미래의 기후 변화 역시, 지금까지의 과학적 연구 결과에 기대어 전망한다. 오히려 그가 강조하는 것은, 기후 변화 연구에 있어서 과학과 과학자가 할 역할에 대한 강조다.
그는 지구의 기후 변화가 빠르게 변하고 있으며 이는 엄청난 결과를 가져올 수 있는 만큼 과학자들은 더 이상 주요 행위자가 되어서는 안 된다고 한다. 기후와 관련된 의사결정은 정치적 또는 시민적 수준에서 내려져야 한다. 그렇지만 이 과정에서 과학과 과학적 논쟁은 본질적인 역할을 담당해야 한다고 역설한다. 그렇다면 올바른 과학의 역할은 무엇일까?
말하자면, 기후 변화 논쟁의 정치적, 문화적, 감정적, 종교적, 사회적 결정을 내리는 것은 과학자가 할 일이 아니다. 하지만 과학과 과학자는 이 논쟁을 뒷받침할 몇 가지 ‘확실한’ 사실을 제공할 수 있어야 한다. 이를테면 과학자들은 대기 중 이산화탄소의 농도를 측정하고 이 수치를 밝힐 수는 있지만 이 농도를 안정화시킬 것인지 말 것인지를 결정하는 것은 과학의 선택이 아니다. 그러나 과학자들은 이산화탄소 농도 안정화의 쟁점들을 명확하게 밝힐 수는 있다.

지은이는 다음과 같이 전망한다. 앞으로 기후 변화의 속도는 각국의 노력과 피해에 대단히 큰 영향을 미칠 것이고, 이는 부국과 빈국의 격차를 더 크게 벌려놓을 것이다. 부유한 나라가 새로운 조건에 적응하는 능력은 가난한 나라보다 월등히 높다. 현재의 기후 변화는 온난화의 정확한 원인이 무엇인지 밝혀야 하는 문제를 제기한다. 분명히 말해서 기후 변화는 책임의 문제를 제기한다.
기후 변화 논쟁의 새로운 과학적 도구들 역시 속속 등장할 것이다. 지은이는 몇 년이 지나면 과학은 정책 결정자들의 결정을 도울 수 있는 확실한 지원 도구가 되거나, 반대로 너무 소수의 사람들이 전문가 조사를 독점한다면 동일한 결정을 개별적인 이해관계에 따라 논리적으로 뒷받침하기 위한 권력의 도구로 전락할 것이다. 그러므로 어떠한 조건에서 과학을 이끌고 나갈지 신중한 태도를 견지하는 것은 매우 중요하다.

1장에서는, 우리가 기후를 관측하고 기상을 예측하는 시뮬레이션에 대한 소개와 이를 가능하게 한 과학 발전에 관해 설명한다. 대기 순환, 나아가 해양 순환을 관찰하고 예측할 수 있게 된 것은 얼마 되지 않았다. 기상 예측에 처음 사용한 컴퓨터는 제2차 세계대전 직후 등장한 에니악이다. 2003년 일본 과학자들이 개발한 슈퍼컴퓨터 어스 시뮬레이터는 슈퍼컴퓨터보다 무려 100만 배나 높은 연산 능력을 자랑한다.
1970년대부터는 우주에서 지구를 본격적으로 관찰하기 시작했다. 우주, 즉 지구 밖에서 지구를 관찰한다는 것은 처음에는 지구의 기상 시스?을 ‘보는’ 것이었다. 처음에는 몇 개의 파장만 관측 가능했던 한계에서 벗어나 자외선처럼 파장이 매우 짧은 에너지파에서부터, 마이크로파나 라디오파에 이르기까지, 전자기파 스펙트럼 전체가 지구 연구에 사용된다. 따라서 지금은 우주 관측을 통해 지구 환경의 다양한 측면들을 알 수 있다. 대기의 화학성분을 분석해 에어로졸이나 구름의 존재 및 그것이 태양복사 및 지구복사에 미치는 영향, 지표수 추정이나 식생지수를 통해 대륙의 표면 상태도 알 수 있다. 즉 우주 관측을 덕분에 지구 환경을 말해주는 다양한 파라미터들을 확보할 수 있다. 측정 방법은 끊임없이 개선되고 있다.
이와 병행해 다양한 연구수단이 나타났다. 복잡하긴 하지만 단일한 전체를 형성하는 하나의 계界로서 지구를 연구해야 한다는 생각도 커졌다. 러시아 과학자 블라디미르 이바노비치 버나드스키는 20세기 초에 ‘누스페어’라는 사고를 도입함으로써, 생물권이라는 개념의 내실을 다졌다. 생물권은 이제 하나의 시스템이 되었고, 인간은 이 시스템에 개입한다.
과학자들은 대기 순환과 해양 순환 수치 모델화를 통해, 며칠 후나 몇 시간 후의 대기 변화와 날씨를 예측한다. 그들의 다음 목표는 열흘 이후의 날씨까지 예측하는 것이다. 다양한 시뮬레이션 실험으로 열흘 후에 날씨를 예측은 하고 있지만 그 결과가 실제 기후와 비슷할지는 알 수 없었다. 그러던 것이 최근 시뮬레이션의 결과가 실제의 기후와 비슷하다는 긍정적이 답이 나오고 있고, 이를 바탕으로 미래의 기후마저 예측해보려는 연구가 진행되고 있다.

2장에서는, 미래 기후를 예측하는 데 매우 중요한 과거 기후 연구에 관해 설명한다. 인간 활동과 관련된 기후 온난화 가능성을 둘러싼 논쟁은 1970년대 말에 등장했다. 20세기 기후변동을 분석하는 것은 미래의 기후 변화를 파악하는 데 특히 중요하다. 그래서 과거의 기후의 역사를 해독하고 이해하려는 고기후학 연구가 활발하게 진행되고 있다.
역사적 연대기만 읽어도 우리는 확실히 지난 세기 동안 0.5도 이상의 온난화가 발생했다는 것을 느낀다. 물론 인간 활동이 이 같은 온난화의 주범이 아닐 수도 있다. 그러나 과거의 온난화는 현재의 상황과는 달랐다. 11세기 초에는 ‘중세 온난기’와 같은 더운 시기도 있었고, 몇 세기 뒤에는 ‘소빙기’처럼 추운 시기도 있었다. 그러나 이는 주로 유럽에 국한된 현상이었고 지구 전체적인 현상은 아니었다.
지난 1,000년의 기후를 정확히 알려면 아직 할 일이 많다. 그렇지만 기존 자료만으로도 IPCC의 전문가들은 적어도 북반구에서 지난 1,000년 동안 유례가 없도록 20세기의 온난화가 진행되었다는 점과 20세기의 마지막 10년이 나마도 지난 1,000년 가운데 가장 더운 시기였을 것이라는 결론을 내릴 수 있었다. 20세기 동안 발생한 온난화의 특성을 보여주는 이 결과들은 인간 활동이 기후 변화에 미치는 영향을 인식하는 데 중요한 구실을 했다.

3장에서는, 인간 활동으로 인한 이산화탄소 배출량의 증가로 기후 변화가 초래되고 있음을 설명한다. 에릭 스토머와 폴 크뤼천은 2002년 초, 우리가 살고 있는 현 시대를 ‘인류세’라고 불렀다. 인류세의 특징은 인간 활동으로 말미암아 이산화탄소와 메탄 같은 기체의 대기 중 농도가 증가했다는 점이다.
사실 지구의 기후 변화는 대기 중 극히 미량으로 존재하는 기체들에 의해 좌우된다. 그중에서도 수증기, 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 오존은 온실효과를 초래한다는 점에서 중요하다. 이 기체들의 대기 중 함량은 매우 낮지만 그 미량의 존재가 지구의 에너지 평형에 핵심적인 역할을 하는 것이다. 따라서 지구의 기후 시스템이 불안정한 이유는 몇몇 특정 화합물이 기후 변화에서 과도한 역할을 담당하기 때문이다. 이 성분들은 대기 중에 매우 적은 양으로 존재하므로 인간 활동으로 말미암아 대기 중 농도가 쉽게 변할 수 있다.
우리는 그동안 우리가 일으킨 산업과 농업활동, 산불 등으로 오염물질을 대량 배출함으로써 대기 조성을 변화시켰으며 앞으로도 계속 변화시킬 것이라는 사실을 알아야 한다. 또한 우리의 과제는 이 같은 대기 조성의 변화가 복사강제력에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것이다.

4장에서는, 미래의 기후 변화에 따른 기후 서프라이즈의 위험에 관해 설명한다. 대기의 화학적 구성은 인간 활동으로 말미암아 크게 변해 이제 하나의 질문이 아니라 두 개의 질문을 던져놓는다. 두 질문은 서로 밀접하게 이어지지만 그 안에 품은 뜻은 매우 다르다. 첫째, 기후는 이미 변화했는가? 둘째, 앞으로 기후가 변화할 것인가? 전문가가 아닌 사람들이라면 첫 번째 질문이 두 번째 질문으로 귀결된다고 생각할 것이다. 그러나 사실은 그렇지 않다. 고古기후 연구가 기후 시스템의 작동을 이해하기 위해 꼭 필요하다 할지라도, 미래 기후를 이해하거나 예측하는 데 충분한 지침이 되지는 않는다는 것이다. 사실 과거의 어떤 것도 완전히 같은 양상으로 반복되지는 않는다.
21세기의 기후는 하나의 지배적인 효과, 즉 온실효과에서 크게 영향을 받을 확률이 매우 높다. 온실가스의 축적은 앞에서 언급한 다른 효과들로 은폐하거나 상쇄하기에는 너무 커다란 규모의 교란을 유발할 것이다. 따라서 단순히 20세기의 상황을 21세기에 확대 적용할 수는 없다. 관련된 여러 과정의 중요성을 더욱 잘 파악하게 하는 수치 모델을 통해서만 20세기와 21세기를 연결할 수 있다.
그런데 2100년 이후의 기후 변화는 21세기 동안 인류 사회가 어떤 태도를 취하느냐, 온실효과 안정화를 위해 얼마나 노력하느냐에 달려 있다. 사실 이산화탄소 배출 억제라는 관점에서 볼 때 온실효과 안정화라는 목표는 무척 야심찬 목표라고 할 수 있다. 온실효과 안정화 목표가 달성된다 하더라도 해양의 관성 때문에 온도는 몇 십 년 동안 계속 올라가고, 해수면은 몇 백 년 동안 계속 상승할 것이다. 더구나 미래의 기후가 현재의 기후 조건에서 멀어짐에 따라 ‘기후 서프라이즈’의 위험은 점점 더 커질 것이다.
오늘날의 기후 변화처럼 일개 과학적 사실이 이토록 사회적으로 엄청난 반향을 일으킨 선례가 있었을까도 싶다. 기후 변화의 원인인 이산화탄소는 대부분 화석연료의 연소과정에서 발생되고, 화석연료는 현 문명을 지탱하는 가장 중요한 기제 중 하나다. 즉 기후 변화는 단순히 환경의 문제가 아닌 현 문명의 성장과 전환에 직결되어 있는 것이다.

미국의 과학자인 찰스 킬링이 대기 중 이산화탄소 농도를 측정해 킬링 곡선을 발표한 이래 지구가 더워지고 있다는 것은 부인할 수 없는 사실이 됐다. 대부분의 과학자들은 대기 중 온실기체의 농도가 지구의 기온변화와 비례하는 경향을 보이고 있고, 산업혁명 이후 이산화탄소 농도가 급격히 증가했기 때문에 100년 뒤면 수십만 년 동안 기록된 적이 없는 온도 상승을 가져올 것이라고 예상하고 있다.
하지만 일부 과학자들은 지금의 온도상승 폭은 밀란코비치 사이클로 대표되는 자연적 현상에 불과하다고 보고 있다. 따라서 인류가 경제적 타격을 감수하면서까지 지구온난화 대응에 나설 필요가 없다고 주장한다. 물론 자연적 요인 역시 지구온난화에 영향을 주는 게 사실이다. 하지만 인위적인 요인을 제거하고 자연적 요인만으로 기후를 모델링하면 지구는 이미 수십 년 전부터 냉각화 양상을 보였어야만 한다.
다행히 2007년 IPCC가 고기후에 대한 분석부터 온도 상승의 원인과 전망, 기후 변화에 따른 지구상의 물리학적·생물학적 피해까지 정밀하게 예측해 낸 4차 보고서가 나오면서 과학적 논쟁은 끝나는 듯싶었다. 하지만 IPCC의 보고서 역시 몇 가지 불확실성을 내포하고 있고―보고서 안에서도 이점은 명확히 기록되어 있다―여전히 이를 문제 삼아 기후 변화가 과장됐다고 주장하는 사람들이 있다. 이 책은 이러한 대립을 과학적 검증을 통해 해결해보고자 한 책이다. 때문에 시종일관 현재의 온도상승이 어떤 요인에서 비롯됐고, 이에 따라 어떤 변화가 예상되는지를 질서 있게 좇아간다.