빙하와 빙모, 대륙빙과 빙붕 등에 관하여

-과거 사건의 차가운 기록

평균 크기의 산지 온빙하의 대부분은 가장 오래된 얼음이 수백 년에 불과한 나이를 갖는다. 이에 비해, 어는점보다 훨씬 낮은 온도를 갖는 극지방의 거대한 대륙빙과 저위도 고산 지대의 빙하는 가장 오래된 얼음이 최근의 몇 차례 빙하기에 해당하는 나이를 갖는다.

빙하위에 눈이 쌓여 다져지고, 눈이 서서히 빙하얼음으로 변하는 도중, 눈 결정 사이의 기포에 공기가 포획된다. 이렇게 포획된 공기는 그 얼음이 형성 될 당시 빙하 위 대기의 시료가 된다. 얼음을 채취하여 포획된 기체와 고체 입자를 분석하게 되면 일련의 정보가 얻어진다. 빙하기 동안의 과거 대기 조성에 대해 우리가 알고 있는 대부분은 이러한 연구를 통해 얻어진 것들이다.

얼음 코어로부터 안정 동위원소를 측정하게 되면 얼음이 형성될 시의 기온을 측정할 수 있다. 나이테로부터 나무의 나이를 알 수 있는 것과 똑 같은 방법으로, 태양의 연 주기와 관련된 동위원소 기록의 주기적인 변동으로부터 얼음 코어 상부의 나이를 거의 일 년 단위까지 측정이 가능하다. 얼음 코어의 깊은 곳에선 빙하의 변형과 이동에 의해 연간 변화의 기록이 사라졌기 때문에 가장 오래된 얼음은 시추 지점에서의 빙하 흐름을 모델링하여 측정한다. 놀라운 발견 중의 하나가, 그린랜드 대륙빙에서 빙하기를 특징지을 수 있는 산소 동위원소의 고 진폭, 단 주기 변동을 발견한 것이다. 이 중요하고도 급격한 온도변화는 인접한 북대서양의 해양학적 변화와 깊은 관련이 있다.

빙하학자들은 과거의 온도 이외에도 대기 중 이산화탄소와 메탄의 변화를 측정하여, 온실가스의 농도가 빙하기-간빙기의 주기 중에 크게 변화하였음을 밝히기도 하였다. 이와 유사한 변화가 얼음 속의 미세입자(예를 들면, 바람에 날린 먼지) 함량에서도 관찰되며, 이는 빙하기의 대기가 간빙기의 대기에 비해 많은 먼지를 포함하였음을 증명하고 있다. 분진의 화학 조성을 분석함으로써 퇴적물 입자의 근원지와 바람의 주된 경로도 알아낼 수 있다. 이런 식으로, 그린랜드 얼음 코어에 나오는 대부분의 분진이 중앙아시아의 사막에서 유래하였고, 남극 대륙빙의 분진은 파타고니아에서 유래하였음을 우리는 알게 되었다.

얼음 코어의 기록을 얻기에 적당한 빙하들은 두 곳의 극지방(그린랜드와 남극) 뿐만 아니라 여러 고원과 산맥의 정상부(예를 들면, 티베트 고원, 안데스 산맥의 높은 지역, 그리고 히말라야 산맥)에서도 나타나기 때문에, 시간에 따른 대기상태의 변화는 여러 지리적 위치에서 재구성될 수 있으며 나아가 지역적 패턴과 지구적 패턴을 밝히기 위해 비교될 수 있다.

 

-빙하

겨울에 내리는 눈의 양이 그 다음해 여름에 녹는 양보다 더 많은 지역이라면 눈이 점점 두껍게 쌓여갈 것이다. 눈이 누적됨에 따라, 위에 쌓인 눈의 하중에 의해 바닥의 눈은 재결정되어 단단한 얼음이 된다. 이러한 과정은 지각 깊숙이 두꺼운 지층 아래에 묻힌 퇴적암이 재결정되어 변성암으로 변화하는 과정과 유사하다. 누적된 눈과 얼음이 너무 두꺼워져 중력에 의해 움직이게 되면 빙하가 생긴다. 따라서 빙하는 재결정된 눈으로 구성되어 있으며, 중력의 영향으로 사면 아래쪽이나 바깥쪽으로 움직이는 영구적인 얼음의 덩어리로 정의 된다.

빙하는 연평균 기온이 너무 낮아 물이 일 년 내내 언 상태로 존재하는 지역에서 발견된다. 따라서 우리는 대부분의 빙하가 지구 가장 추운 부분인 고위도 지방에서 나타나리라는 것을 예상할 수 있다. 하지만 높은 고도에서도 낮은 온도가 나타나기 때문에, 소규모의 여러 빙하들이 중-저위도의 고산지대에서도 발견된다.

빙하는 물리적 성질이 무적 다양하여, 내부온도 및 크기와 형태에 따라 여러 종류로 구분할 수 있다.

 

-산지 빙하와 빙모

산지 빙하의 형태와 이동 방향은 빙하를 둘러싸고 있는 기반암의 지형에 의해 결정된다(그림12.1). 권곡빙하는 권곡에 나타난다. 권곡은 산사면 아래쪽으로는 트여있고, 산사면 위쪽은 가파른 절벽인 산정벽이 둘러싸고 있어, 사발과 같이 움푹한 모양을 가진 지형이다. 권곡 빙하가 성장하여 계곡 아래쪽으로 확장되면 계곡빙하가 된다(그림12.2) 세계의 높은 산맥들(예, 알레스카 산맥 및 히말라야 산맥)은 대부분 수십km 길이의 계곡 빙하로 구성된 빙하계를 갖고 있다.(그림12.3)

중-고위도 지방의 해안에 인접한 산맥들에는 빙식 작용으로 깊이 파여 바닷물이 길쭉하게 침투해 있는 계곡에 계곡 빙하가 나타난다. 이러한 계곡은 피오르드라고 불리며, 이런 계곡에 놓여 있는 빙하는 피오르드 빙하라고 한다(그림12.1)

표12.1 : 형태에 따라 분류된 빙하의 주된 종류

빙하의 종류	특징
권곡빙하	산사면의 권곡에 나타난다
곡빙하	권곡에서 출발하여 계곡의 바닥을 따라 흐른다
피요르드 빙하	피요르드에 나타나는 곡빙하. 빙하바닥은 해수면 아래에 놓이며 빙산이 떨어져 나가며 급격히 후퇴할 경우 가파른 선단을 갖기도 한다.
산록빙하	산사면을 지나 개방된 경사면에서 끝나버리는 넓은 잎사귀모양의 빙하. 하나 또는 그이상의 계곡빙하에 의해 공급된다.
빙모	고산지대 높은 고도에서 요지를 덮으며 방사상으로 퍼져 흐르는 반구상의 얼음과 눈.
대륙빙	대륙규모의 크기를 갖으며 밑에 높인 육지를 압도하고 있는 얼음
대륙붕빙	바다 위에 떠 있으며 육지에 있는 하나 이상의 빙하로부터 공급되는 두꺼운 판상의 빙하. 일반적으로 커다란 만에 위치함.

그림12.1 빙하의 종류 형태와 크기에 따라 분류된 산지빙하의 일반적인 분류. 규모가 작은 권곡빙하가 계곡 끝부분의 사발과 같이 우묵한 부분에 놓여있다. 그옆에 계곡에선 두 개의 권곡빙하가 밑으로 연장된 후 합쳐져 하나의 계곡빙하를 형성한다. 그 옆의 계곡에선 피요르드 빙하가 길다란 만(피요르드)으로 빙산을 공급하고 있다. 근처에선 몇 개의 빙하지류가 하나로 합쳐져 넓은 산록빙하로 끝난다. 먼산의 고원지대엔 넓은 빙모가 덮혀있다.

 

그림 12.2 빙하의 지류 : 캐나다 유콘 테리토리(Yukon Territory)에서 두 개의 빙하지류가 만나며 커다란 계곡빙하인 카스카월쉬빙하(Kaskawuish Glacier)를 형성하는데, 두빙하 지류의 경계부가 돌부스러기 때문에 검은띠처럼 보인다.

매우 커다란 산지 빙하는 산사면을 지나 완만한 산록 사면에 넓게 퍼진다. 그러면 숟가락을 뒤집어 놓은 것과 같은 얼음의 로브가 형성되는데, 이것을 산록빙하라고 한다(그림12.1)

빙모는 고산지대나 높은 고도의 저지대를 덮고 있으며, 일반적으로 방사상으로 퍼져 나가는 형태를 보인다(그림12.1과 12.4)

 

-대륙빙과 빙붕

대륙빙은 지구상에 가장 거대하게 나타나는 빙하의 일종이다. 대륙 규모의 크기를 가진 대륙빙은 밑에 놓여있는 육지의 지형을 완전히 압도한다. 현재 대륙빙은 그린랜드와 남극 대륙에서만 나타나며, 현존하는 빙하 얼음의 95%를 차지한다. 대륙빙의 부피는 2천 4백만 km3에 달해, 광대한 대륙빙의 모든 얼음이 녹아 버린다면 해수면은 66m가까이 상승할 것이다.

그림 12.3 : 계곡빙하 알래스카 중남부 데날리 국립공원(Denali National Park)의 대부분을 덮고 있는 계곡빙하의 인공위성 사진. 북아메리카에서 가장 높은 봉우리인 데날리 산(이전에 맥킨리 산으로 불림)이 빙하에 덮인 지역의 중심부에 있다.)

12.4 빙모 아이슬란드 고지대를 덮고 있는 몇 개의 빙모. 이섬의 남동쪽에 있는 바트나죄쿨(Vatnajokull)이 가장 큰 빙모이며(8,300km2), 활화산을 덮고 있다.

그림12.5 : 그린랜드 대륙빙 미국 서부 지역의 지도위에 겹쳐 나타낸 그린랜드 지도. 그린랜드 대륙빙은 미국 록키산맥 서쪽지역의 면적과 비슷한 지역을 덮고 있다. 등고선은 얼음표면의 해발고도를 m 단위로 표시한것이다. 이 대륙빙의 정상부분의 얼음두께는 3000m가 넘는다.

그린랜드 대륙빙은 록키 산맥 서쪽의 미국 면적과 거의 통일한 면적을 지니고 있다(그림12.5) 이 대륙빙은 두께가3000m에 달해 그 밑의 땅이 해수면 아래쪽으로 침하해 있다.

남극 대륙은 높이 솟은 남극횡단 산맥을 따라 접하고 있는 두 개의 커다란 대륙빙에 의해 덮여 있다(그림12.6). 이 두 개의 대륙빙 중 크기가 더 큰 동남극 대륙빙은 남극 대륙을 덮고 있다. 이 대륙빙 때문에 남극 대륙은 지구상의 모든 대륙 중 가장 높은 평균 고도와 가장 낮은 평균 기온을 갖고 있다. 크기가 작은 서남극 대륙빙은 남극 군도의 수많은 섬들을 덮고 있다. 이 대륙빙의 일부는 해수면 위로 솟은 육지에 높여 있으나 대부분은 해수면 밑의 땅을 덮고 있다.

그림 12.6 남극의 대륙빙 남극대륙의 위성 사진. 동남극 대륙빙(East Antarctic Ice Sheet)이 남극대륙의 대부분을 덮고 있는 반면 훨씬크기가 작은 서남극대륙빙(West Antarctic Ice Sheet)은 화산도호와 주변의 해저를 덮고 있다. 세 개의 커다란 빙붕이 큰만에 놓여있다. 남극대륙의 얼음에 덮인지역은 캐나다와 미국을 합친면적과 거의 같다.

빙붕은 두껍고 평평한 부빙으로서, 육지의 빙하에 의해 공급되며 바다쪽으로는 높이가 50m¡ 달하는 가파른 얼음 절벽으로 끝나버린다. 빙붕은 남극 대륙빙의 가장자리를 따라 커다란 만에 가두어진 채 나타나며(그림12.6), 북극해에 인접한 캐나다의 섬들에도 나타난다. 남극에서 가장 큰 빙붕은 연안으로부터 수백 km나 바다쪽으로 뻗어 있으며, 육지 근처에서는 두께가 최소한 1000m에 달한다.

 

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