빙하의 크기가 변화하는 이유, 질량수지, 빙괴분리 등에 관하여

-빙하의 크기가 변화하는 이유

스코틀랜드의 선구적인 빙하학자인 제임스 포브스는 19세기 중반에 알프스 산맥을 방문하여 유럽의 최고봉인 몽블랑에서 흘러 내려오는 기다란 계곡 빙하들의 범위를 지도에 기록하였다. 포브스의 시대 이후로, 이 빙하들은 크게 줄어들어 백년 전 까지만 해도 두꺼운 얼음에 덮여 있던 계곡의 바닥이 광범위하게 노출되었다. 같은 기간 동안, 빙하 크기의 변화가 전 세계적으로 기록 되었다. 몇몇 빙하들이 크기 변화 없이 유지되거나 확장한 반면, 대부분의 빙하들은 알프스 산맥의 것과 마찬가지로 19세기말 이후 극적으로 후퇴하였다. 빙하가 왜 전진과 후퇴를 하며, 왜 지역에 따라 다른 행동을 보이는지 이해하려면, 빙하가 물질의 증감에 어떻게 반응하는지 알아야 한다.

그림12.9 얼름의 재결정 보스톡 기지(Vostok Station)에서 시추된 심부 얼름의 코아는 동남극 대륙빙을 2083m깊이까지 관통하였다. 코어의 여러깊이에서 채취된 얼름 시료의 박편을 보면 얼름 결정의 크기가 깊이에 다라 증가함을 알수가 있다. 이는 시간이 감에 따라 얼름의 하중이 증가하여 얼름이 재결정되어 생긴 결과이다

 -질량수지

날씨가 계절에 따라 변화하고, 장기적으로는, 지역적 혹은 범지구적 기후 변화로 인해 빙하의 질량은 항상 변화한다. 이러한 지속적인 환경변화로 인해 빙하의 표면 위로 공급되는 눈의 양과 해빙에 의해 제거되는 눈과 얼음의 양이 변화한다.

우리는 빙하를 은행 계좌와 같은 것으로 생각할 수 있다. 은행계좌의 연말잔고는 그 해 동안 계좌에 입금된 돈의 액수와 출금된 된 액수의 차이가 된다. 빙하라는 게좌의 잔고는 주로 겨울 동안에 내린 눈의 양과 주로 여름 동안에 제거된 눈(그리고 얼음)의 양으로 측정된다. 빙하의 계좌에 입금된 전체 액수를 누적량 이라고 하며, 출금된 액수를 융발량 이라고 한다. 연말에 계좌에 남은 액수, 바꿔 말하면, 누적량과 융발량의 차액은 빙하의 질량수지가 된다(그림12.10). 이 계좌는 잉여액(양의 수지)이나 결손액(음의 수지)이 나타나기도 하며, 정확히 수지가 맞아 떨어질 수도 있다.(누적량=융발량)

그림12.10 빙하의 질량수지 누적과 융발이 1년에 걸쳐 빙하의 질량수지(굵은선)를 어떻게 결정하는지 보여주는 그래프. 누적량(양의 값)과 융발량(음의 값)을 합하여 얻어지는 수지곡선은 빙하의 물질이 더해지는 누적기에는 상승하고 물질이 제거되는 융발기에는 하강한다. 연말의 질량수지는 물질의 증가량 및 감소량의 차이를 반영한다.

-빙괴분리

그림12.13 피요르드의 빙하의 빙괴 분리   그린랜드 남서부 피요르드 빙하선단에서 빙산이 떨어져나오고 있다. 이 피요르드는 빙하선단에서 일어나는 빙괴분리에 의해 빙하가 급격히 후퇴함에 따라 바닷물이 길게 육지쪽으로 침투하였다

지난 일세기 반 동안 알래스카의 피오르드 빙하는 육지의 일반적인 빙하가 후퇴하는 속도보다 훨씬 빠른 속도로 후퇴하여 왔다. 이런 극적인 후퇴는 빙하 전면에서 일어나는 빙괴분리의 결과이다. 빙괴분리는 깊은 물속까지 전진해 있는 빙하의 전면에서 빙산이 지속적으로 떨어져 나오는 현상이다(그림12.13).

그림12.14 피요르드 빙하 피요르드 빙하 말단이 여울목에 맞닿아 있을 경우 안정하게 유지되지만 말단이 수심이 깊은 지역으로 후퇴하면 빙괴분리가 시작된다. 불안정해진 말단은 수심에 따라 여러속도로 후퇴한다. 빙하가 또다시 피요르드 상류의 지반위에 놓이면 말단은 다시 안정해진다.

피오르드 빙하의 바닥은 대부분 해수면 아래에 놓이지만, 말단이 여울에 맞닿아 있을 경우에만 안정하게 유지될 수 있다(그림12.14). 만약 빙하의 말단이 영루로부터 후퇴하면 얼음이 차지하던 공간을 물이 대신하게 된다. 이리하여 빙하의 선단이 물속에서 끝나버리게 되면 빙괴 분리의 조건이 충족된다. 피오르드는 깊은 분지여서 빙괴 분리에 의해 빙하의 선단이 피오르드 상류 쪽으로 후퇴함에 따라 수심은 점점 더 깊어진다. 수심이 증가하면 빙괴 분리의 속도도 증가하여 수심이 깊은 곳에선 빙하가 더 빠르게 후퇴한다. 따라서 빙괴 분리가 이단 시작되면, 빙하의 선단이 빙괴 분리가 일어날 수 없을 만큼 얕은 곳으로 후퇴할 때까지 빠르고 비가역적으로 진행된다.

빙하의 빙괴 분리에 의해 생긴 빙산은 극지 근처의 바다를 항해하는 선박들에겐 상존하는 위험으로 존재한다. 1912년 타이타닉 호가 북대서양에서 빙산과 충돌하여 침몰하였을 당시에는, 접근하는 빙하의 감지를 선원의 시력에 의존하였다. 오늘날에는 복잡한 전자 장비 덕택에 커다란 빙산은 접근하기 훨씬 전에 인지된다. 그럼에도 불구하고 얼음이 0.9의 비중을 갖고 있어 빙산의 90%가 물속에 잠겨 있기 때문에 빙산의 감지는 어려운 일이다. 빙괴 분리를 일으키는 빙하가 흔한 알래스카 연안에서 빙산은 거대한 유조선에 잠재적인 위협을 가하고 있다. 이런 이유 때문에 알래스카 송유선의 남쪽 끝에 있는 발데즈항의 선적 항로 가까이에 위치한 콜럼비아 빙하는 말단이 후퇴하며 수많은 빙산을 방출하는 과정이 면밀히 감시되고 있다. 빙괴 분리는 남극의 거대한 대륙빙이 융발되는 주된 방법이다. 동남극 대륙빙과 서남극 대륙빙 사이의 만을 채우고 떠있는 광대한 빙붕에서 떨어져 나오는 판상의 커다란 빙산들은 두께가 수백 m에 달한다. 로드 아일랜드와 크기와 거의 비슷한 예외적으로 거대한 빙산이 3년 만에 2000km를 떠서 이동하였다. 매년 바다로 유입되는 거대한 빙산과 소규모의 무수한 빙산들은 담수의 잠재적인 자원이다.