[환경미디어= 황원희 기자] NASA(미 항공우주국)연구진은 3월 북극 상공의 오존 수치가 사상 최저치를 기록했다고 밝혔다. 위성 관측을 분석한 결과 오존 농도가 3월 12일 돕슨(Dobson) 205 단위로 최저치에 도달한 것으로 나타났다. (※DU(Dobson Unit, 돕슨 단위) : 대기 오존 총량 측정 단위. 0℃, 1기압 상태에서 1cm2 상에 존재하는 오존의 두께를 10-3cm의 단위로 표현한 것. 지구 전체의 평균오존량은 두께 300DU(3mm) 정도임)

▲북극 성층권 오존은 2020년 3월 12일 청색과 청록색으로 표시된 것과 같이 205 돕슨 단위로 최저치를 기록했다. (출처:NASA 고다드 우주 비행 센터)

이런 낮은 수치는 전례가 없는 것은 아니다. 1997년과 2011년에 비슷한 낮은 오존 농도가 상부 대기권인 성층권에서 발생됐다. 이와 대조적으로 북극에서 관측된 3월 오존 최저치는 보통 240 돕슨 단위 정도인 것으로 나타났다. 

메릴랜드 주 그린벨트 소재 NASA 고다드 우주비행센터의 폴 뉴먼 지구과학 수석과학자는 “낮은 북극 오존 수치는 10년에 한번 정도 발생한다”며 “오존층의 전반적인 건전성을 위해 이는 3,4월에 북극 오존 수치가 일반적으로 높기에 우려된다”고 말했다.

오존은 소량으로 자연적으로 발생하며 세 개의 산소 원자로 구성된 고반응성 분자이다. 지구 표면에서 대략 7마일에서 25마일 정도 떨어진 성층권 오존층은 자외선을 차단하며 식물과 동물에게 피해를 줄 수 있는 유해한 자외선 복사를 흡수하고 백내장, 피부암, 억제된 면역체계를 유발함으로써 사람들에게 영향을 미친다. 

3월 북극의 오존 파괴는 12월부터 3월까지 상층 대기 ‘파동’현상이 유난히 약해 발생한 요인들이 복합적으로 작용하면서 발생했다. 이러한 파동은 우리가 낮은 대기권에서 경험하는 기상 시스템과 유사하게 상층 대기를 통해 공기의 움직임을 유도하지만 규모 면에서는 훨씬 더 크다. 

일반적으로 이러한 파동은 중위도의 낮은 대기권으로부터 위로 올라가 북극을 맴도는 극지방의 바람을 방해한다. 극지방의 바람을 방해할 때 이 파동은 두 가지 일을 하는데 첫째, 성층권의 다른 부분에서 오존을 가져와 북극의 저수지를 보충한다. 

두 번째로 혼합을 통해 북극 공기를 따듯하게 하는 일로 따듯한 온도는 극성층권 구름의 형성을 불리하게 만든다. 이러한 구름은 오존을 파괴하는 반응을 만들며 염소의 방출을 가능하게 한다. 오존 파괴의 염소와 브롬은 클로로플루오로카본과 할론에서 나온다. 이는 몬트리올 의정서에 의해 금지된 인공화합물에서 유래한 것이다. 이 혼합물은 염소와 브롬으로 인해 오존층이 파괴되는 것을 막는다. 

2019년 12월과 2020년 1월부터 3월까지 성층권 파동이 역해 극지방의 바람을 방해하지 않았다. 그 결과 바람은 장벽과 같은 역할을 했고 대기권의 다른 부분으로부터의 오존이 북극 상공의 낮은 오존 농도를 보충하는 것을 막았다. 또한 성층권은 차갑게 유지되어 극성층권 구름이 형성되면서 화학 반응이 반응성 형태의 염소를 방출하고 오존의 고갈을 야기할 수 있었다.

2000년 이후, 클로로플루오로카본과 다른 인공 오존 방출 물질의 수준은 대기 중에 측정 가능한 수준으로 감소했고, 이는 지속되고 있다. 클로로플루오로카본은 분해되기까지 수십 년이 걸리는 장수 화합물로 과학자들은 성층권 오존 수치가 세기 중반쯤에는 1980년 수준으로 회복될 것으로 알려졌다.

NASA 연구원들은 올해 오존층이 기록적으로 낮음에도 불구하고 오존 손실이 남반구 봄철인 9월과 10월에 남극대륙에서 발생하는 연간 오존 "구멍"보다 훨씬 작기 때문에  "고갈"이라는 용어를 선호한다. 한편 남극대륙의 오존 농도는 일반적으로 약 120 돕슨 단위로 떨어진다.

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