스웨이츠 빙하 밑으로 스며드는 바닷물, 2100년 해수면 상승 전망 두 배로 키워

따뜻한 해수가 남극 스웨이츠 빙하(Thwaites Glacier) 아래 수 킬로미터까지 침투하고 있으며, 컴퓨터 모델이 이를 반영하자 이번 세기 빙하의 해수면 상승 기여도가 대략 두 배로 늘어났다. 새로운 모델은 해양이나 대기의 추가 온난화를 가정하지 않고도 이 수치에 도달했다. 대부분의 이전 모델과 달리, 이 모델은 위성이 실제로 관측한 빙하의 변화—후퇴, 얇아짐, 속도 증가—를 동시에 재현해냈다.

이는 남극을 넘어 전 세계적으로 중요한 문제다. 흔히 ‘둠스데이 빙하(Doomsday Glacier)’로 불리는 스웨이츠 빙하는 전체가 녹을 경우 지구 해수면을 약 3분의 2미터 높일 만큼의 얼음을 보유하고 있으며, 이 빙하가 위치한 해안 지역은 이미 남극이 잃는 얼음의 약 3분의 1을 차지한다. 추가되는 1밀리미터마다 만조와 폭풍 해일이 해안에 도달하는 기준선이 높아진다.

이 연구는 빙하학자 마티아 포이넬리(Mattia Poinelli)와 캘리포니아대학교 어바인(University of California, Irvine)의 에릭 리그노(Eric Rignot), 그리고 NASA 제트추진연구소, 다트머스대학교, UCLA, UC 샌디에이고의 동료들이 주도했다. 연구에 따르면 스웨이츠 빙하만으로도 2100년까지 전 세계 해수면이 최대 30밀리미터 상승할 것으로 예측되며, 불확실성은 양방향으로 약 6밀리미터다. 동일한 조건에서 실행된 최근 예측의 국제 모델 앙상블 평균은 약 15밀리미터를 제시한다.

“지금까지의 대부분의 예측은 누락된 물리 현상 때문에 질량 손실의 빠른 속도를 맞추는 데 어려움을 겪었다”고 UC 어바인 지구시스템과학 교수인 리그노가 말했다.

모델은 또한 특정 취약 지점을 지목한다. 빙하에서 가장 빠르게 움직이는 부분인 주요 통로(main trunk)는 현재 해수면 아래 약 950미터에 위치한 수 킬로미터 너비의 해저 돌출부인 Mouginot 능선(Mouginot Ridge)에 의해 붙잡혀 있다. “스웨이츠 빙하의 주요 통로는 Mouginot 능선에 의해 일시적으로 안정화되고 있다”고 포이넬리가 말했다. 오늘날 위성이 관측하는 것과 가장 잘 일치하는 시뮬레이션에서, 빙하가 세기 말 이전에 그 능선에서 미끄러져 떨어질 확률은 약 60%다. 그 후에는 해저가 내륙 쪽으로 깊어져 얼음이 다음 고점인 South 능선(South Ridge)까지 잡을 만한 곳이 없다.

연구 방법

바다에서 끝나는 빙하는 얼음이 기반암 위에 놓여 있다가 떠오르는 접지선(grounding line)을 가진다. 대부분의 빙상 모델은 이를 날카로운 경계로 그리며, 많은 일반적인 공식에서는 해양 용융이 바로 그 지점에서 0으로 줄어든다.

위성 레이더는 더 복잡한 이야기를 들려준다. ICEYE 레이더 위성군의 이미지는 스웨이츠 빙하의 접지선이 조수에 따라 수 킬로미터씩 이동하는 것을 보여준다. 주요 통로에서는 얼음이 Mouginot 능선 내륙 쪽으로 최대 10킬로미터까지 반복적으로 바닥에서 떠오르며, 모델이 단단히 접지된 것으로 간주하는 얼음 아래로 가압된 해수가 들락날락한다. 연구팀은 이 띠를 접지대(grounding zone)라고 부른다.

연구자들은 그 접지대를 ISSM(Ice-sheet and Sea-level System Model)에 구축하여 해양 용융이 접지된 얼음 아래 수 킬로미터까지 도달하도록 했다. 그들은 빙하를 1990년대 중반 위성이 기록한 상태에서 시작하여 2023년까지 시뮬레이션을 진행하고, 얼음 속도, 얇아짐, 접지선 위치라는 세 가지 독립적인 기록과 대조했다.

접지대가 없으면 모델은 초기 몇 년을 따라잡기 위해 부빙붕 아래에서 연간 150미터의 얼음 용융을 가정해야 했으며, 이후 연도의 얼음 배출, 얇아짐, 후퇴에서 여전히 부족했다. 약 3킬로미터 너비의 접지대를 사용하면 연간 120미터의 용융률이 주요 통로와 동부 빙붕 모두의 후퇴를 재현했다. 위성 추정치와 일치하는 연간 100~120미터의 용융률은 25년 동안 접지된 얼음에서 측정된 32미터의 얇아짐과 일치했다.

그런 다음 통계적 보정을 통해 다양한 접지대 너비와 용융률을 테스트했다. 최적 적합은 너비 2~5킬로미터, 용융률 연간 90~120미터에서 집중되었다. 접지대가 없는 시뮬레이션은 수 킬로미터 너비의 접지대가 있는 시뮬레이션보다 관측된 역사를 재현할 가능성이 4배 낮았다.

새 수치 비교

기준은 최근 기후 평가를 위해 많은 빙상 모델을 모은 국제 비교 프로젝트인 ISMIP6이다. 동일한 안정적인 기후 조건에서 스웨이츠 빙하에 대한 평균은 2100년까지 15.2밀리미터이지만, 플러스 마이너스 21.8밀리미터의 분포를 보여 세기 후반에 빙하가 느려지는 시뮬레이션도 포함할 만큼 넓다.

새 모델은 관측된 과거에 맞춰 그 범위를 좁혔으며, 그 결과는 접지대의 너비에 따라 달라진다. 접지대가 없으면 예측은 8.3밀리미터로 떨어져 앙상블 평균보다 낮고 역사적 기록과도 맞지 않는다. 1킬로미터 접지대는 14.3밀리미터로 앙상블 평균에 가깝다. 통계적으로 최적 적합인 3킬로미터 접지대는 19.4밀리미터를 제공한다. 오늘날 레이더가 관측하는 너비인 5킬로미터 접지대는 30.1밀리미터로 앙상블 평균의 두 배다.

단순히 접지대를 추가하면 예측 기여도가 51% 증가하며, 너비가 1킬로미터 늘어날 때마다 평균 약 22%씩 변화한다. 이에 비해 해양을 추가로 0.5~0.7도 섭씨 온난화시키면 모델에서 얼음 손실이 약 15% 더 증가할 뿐이다.

규모를 살펴보면: 1996년 이후 주요 통로는 깊은 해저 수로를 따라 약 25킬로미터(연간 약 800미터) 후퇴한 반면, 동부 빙붕은 10~20킬로미터 후퇴했다. 30밀리미터는 스웨이츠 빙하가 보유한 전체 얼음의 약 20분의 1에 가까우며, 한 빙하가 1세기 미만에 방출하는 양이다.

연구가 해결하지 못한 점

주요 수치는 최악의 경우 예측이 아니라 하한 시나리오다. 해양과 기후를 1996~2023년 평균으로 고정했기 때문에 추가 온난화와 따뜻한 물층의 상승 가능성을 배제했으며, 이 두 가지 모두 용융을 증가시킬 것이다. 60%의 이탈 확률은 너비 4~6킬로미터 접지대가 있는 시뮬레이션에만 적용된다. 2~3킬로미터 접지대에서는 확률이 약 45%로 떨어지며, 접지대가 없거나 좁은 경우 빙하는 2100년까지 능선에 머문다.

모델은 또한 의도적으로 몇 가지를 단순화했다. 접지대의 너비를 고정했지만 실제로는 조수, 해저 경사, 얼음 아래 물에 따라 변한다. 빙하 전선을 고정하여 과거 후퇴에 기여했을 빙산 분리(calving)를 무시했다. 빙붕 아래 공동에서 물이 순환하는 방식을 시뮬레이션하는 대신 해양 용융에 간단한 공식을 사용했으며, 빙하 아래 마찰을 시간에 따라 일정하게 유지했는데, 저자들은 이로 인해 얇아짐과 속도 증가가 과소평가될 수 있다고 말한다.

1996년 접지선을 맞추기 위해 연구팀은 지도화된 해저의 일부를 최대 100미터까지 높였으며, 이는 지도의 오차 범위 내에 있다. 그리고 비교는 하나의 보정된 모델을 다중 모델 앙상블과 대조하는데, 그 분포는 부분적으로 모델 간 차이를 반영한다. 다른 연구팀이 결과를 재현해야 할 것이다.

향후 전망

저자들은 활발히 용융되는 접지대를 국제 비교 프로젝트를 포함한 지역 및 대륙 빙상 모델에 구축해야 한다고 주장한다. 또한 스웨이츠 빙붕 아래의 온도, 염분, 해류에 대한 더 많은 측정을 촉구한다.

“이 결과는 향후 수십 년 동안 예상보다 더 큰 연안 홍수의 위험과 노출을 예측한다”고 리그노가 말했다.

스웨이츠 빙하에 관한 자주 묻는 질문

빙하의 접지대란 무엇인가?

바다에서 끝나는 빙하가 기반암 위에 놓여 있다가 떠오르는 띠이다. 스웨이츠에서는 레이더가 수 킬로미터 너비이며 조수에 따라 이동하여 접지된 것처럼 보이는 얼음을 따뜻한 해수가 녹일 수 있음을 보여준다. 대부분의 모델은 이를 단일 선으로 처리한다.

스웨이츠 빙하는 2100년까지 해수면을 얼마나 높일 것인가?

새 모델은 기후를 최근 평균으로 고정했을 때 2100년까지 최대 30밀리미터(플러스 마이너스 약 6밀리미터)를 예측한다. 이는 동일 조건에서 ISMIP6 모델 앙상블 평균인 15.2밀리미터의 약 두 배다. 전체 빙하는 약 65센티미터의 해수면 상승을 보유하고 있다.

스웨이츠 빙하는 붕괴할 것인가?

이 연구는 2100년까지 붕괴를 예측하지 않는다. 오늘날 레이더 데이터와 가장 잘 일치하는 시뮬레이션에서 주요 통로가 2100년 이전에 Mouginot 능선에서 분리될 확률이 60%이며, 가장 넓은 접지대 시뮬레이션에서는 2038년에 이를 수 있다. 모든 시뮬레이션은 세기 내내 해수면을 증가시키며 둔화 조짐이 없다.

왜 스웨이츠 빙하를 둠스데이 빙하라고 부르는가?

스웨이츠 빙하는 약 65센티미터의 잠재적 해수면 상승을 보유하고 있으며, 남극 얼음 손실의 약 3분의 1을 차지하는 지역에 위치하고, 내륙 쪽으로 깊어지는 해저 위에 놓여 있어 후퇴가 시작되면 멈추기 어렵다.

이 연구는 2026년 10월 12일 Nature Communications에 온라인 게재되었으며 오픈 액세스다. 저자들은 다음 모델링 단계로 접지대의 너비를 빙하의 변화하는 형태와 그 아래 물과 연결하여 모델이 이를 미리 규정하는 대신 예측할 수 있도록 하는 것을 꼽았다.

참고문헌: Poinelli et al., “Sea-level contribution from Thwaites Glacier doubles in an observation-constrained ice-sheet model,” Nature Communications, 2026. DOI: 10.1038/s41467-026-77976-1

태그: 남극, Eric Rignot, NASA JPL, Thwaites Glacier, UC Irvine, 기후