[지구 온난화] 지진 소리로 바다의 열 감지한다

해양 서브우퍼로 퍼지는 저주파 소리는 지나온 물에 대한 중요한 정보 담고 있어
오래된 지진 기록에서 중계기를 감지해 지구온난화 감지
지진계보다 수중 청음기로 더 깨끗하게 지진을 잡아낼 수 있어

과학자들에 의하면 해양에 서브우퍼로 퍼지는 저주파 소리는 지나온 물에 대한 중요한 정보를 담고 있어 지구 온난화를 감시하는 유망한 방법이었다.

지진학자와 해양학자 연구팀은 해저 아래의 같은 지점에서 반복적으로 발생하는 작은 지진이 서브우퍼를 대신할 수 있다는 것을 보여주었다고 사이언스지가 올해 9월 전한 바 있다.

이 지진들은 다른 기법의 범위를 넘어 2000m 이하의 깊이를 포함한 해양 온도를 측정할 수 있는 신뢰할 수 있는 음향 신호를 생성한다.

올해 9월 17일(현지 시간) 발표된 이 연구에 참여하지 않은 프린스턴 대학의 지구물리학자 프레데릭 시몬스는 "만약 이것이 검증된다면 이 접근 방식이 과거와 미래의 기후 변화를 이해하기 위해 완전히 새로운 해양 관측 시스템의 시대를 열 수 있을 것"이라고 말했다.

해양은 지구 온난화로 갇힌 에너지의 90% 이상을 흡수하는데 열을 흡수하는 속도의 변화는 대기가 얼마나 빨리 따뜻해지는지에 큰 영향을 미친다. 20년 전 국제 아르고(Argo) 어레이의 로봇 부유물들이 바다의 온난화를 약 2천 미터 깊이까지 감시하기 시작했지만, 현재 4천 개의 강력한 부유물이 더 깊은 곳의 대량의 물을 탐사할 수는 없는 상황이다. 아르고는 전 세계 해양에 표류하는 프로파일링 플로트를 배치하는 해양 관측 국제 프로그램이다.

매사추세츠 공과대학의 해양학자 칼 운슈는 "수심 깊은 물에서 무슨 일이 벌어지고 있는지 알 수 없는 것이 오늘날에도 해양과 기후를 이해하는 데 큰 장애물"이라고 말했다.

운슈와 월터 문크는 처음으로 음파를 사용해 바다의 열과 구조를 측정할 것을 제안한 바 있다. 물이 더 뜨거워지거나 밀도가 높아짐에 따라 소리가 더 빠르게 이동하기 때문에 고정된 음원과 수신기로 측정한 이동 시간이 온도와 밀도를 측정하는 신뢰할 수 있는 기준이 된다는 것이다.

바다의 전체 폭을 탐사하는 것 외에도 수천 미터 수직 진폭의 음파는 얕은 물에서 심연까지 영향을 미친다.

캘리포니아 공과대학 해양학자 겸 공동 연구자인 욘 캘리스는 이런 이유로 지구 온난화 신호를 추출하기가 훨씬 쉬워진다고 말했다. 연구팀은 지진 기록에서 2004년부터 2016년까지 인도네시아 수마트라 서쪽 해저의 단층에서 발생한 지진으로 인해 4000개가 넘는 지진을 확인했으며, 그중 대부분은 진도 3.5에서 5 사이에 있었다.

중국과학원 지리물리학연구소의 공동 저자 겸 지진학자인 시다오 니는 삼각측정을 통해 반복적으로 파열된 100m 미만의 단층 부를 확인했는데, 그 결과 음파는 제약을 받지 않은 채 대양을 통과해 인도 남쪽의 외딴 섬인 디에고 가르시아로 이동했다. 또한 그곳에서 그들은 육지에 부딪혀 다시 지진파로 변했으며, 섬의 지진계에 도달했다. 그의 동료들은 이 여행 시간을 온도로 바꾸면서 인도양 동부가 10년 동안 0.044°C 따뜻해졌다는 것을 발견했다.

인도양 동부가 10년 동안 0.044°C 따뜻해졌다는 것을 발견했다. / 사이언스지 영상 캡처

연간 변동 폭은 같은 시기의 아르고 조치와 잘 맞아떨어졌지만, 온난화 신호는 아르고 부유물이 감지한 것의 거의 두 배였다. 이 격차는 아르고가 적어도 이 짧은 기간 동안 이 분지에 대해 약간의 열을 놓치고 있음을 시사한다고 캘리스는 말한다. 열 측정의 약 40%는 2000미터 이하의 물에서 나왔으며, 이는 일부 온난화가 아르고의 현재 범위 밖으로 더 깊은 바닷속으로 작용하고 있음을 시사한다.

우드홀 해양학 연구소의 아르고 리더 수잔 비젤스는 "오래된 지진 기록에서 중계기를 감지해 아르고 이전의 시간으로 지구 온난화 추세를 확장할 수 있다는 것"이라며 "기후 공동체에 얼마나 큰 선물이 될 것인가"라고 말했다.

또한 연구팀은 지진을 기반으로 한 지진계보다 수중 청음기로 더 깨끗하게 지진을 잡아낼 수 있다고 말한다. 이를 통해 더 낮은 전력 지진을 사용할 수 있게 할 것이고, 포괄적 핵실험 금지 조약의 일부로 배치된 세계 수중 청음기 세계 네트워크를 사용해 전 세계 해양의 중계기에서 신호를 수신할 수 있어야 한다고 주장한다.

북극해 얼음 아래에 배치된 수증 청음기는 아르고 부유물이 도달할 수 없는 곳의 수온을 측정할 수 있으며, 빙하 지진으로 알려진 그린란드 근처 얼음이 무너지는 충돌을 음원으로 사용하는 것도 가능할 수 있다고 한다.

포인트경제 심성필 기자