지진의 새로운 원인은 기후변화로 인한 홍수 폭설

지진의 원인으로 대륙판의 충돌 외에 기후변화가 있다는 게 밝혀졌다. 미국과 일본의 공동연구팀이 2024년 새해 첫날 발생한 일본 노토반도의 지진을 연구한 결과 기후변화로 홍수와 폭설이 발생하면 지층의 공극압이 높아져서 지각에 지속적인 힘을 가해 강진이 발생했다. 

 

기후변화로 인한 지진 발생

일반적으로 지진의 원인은 지구의 표면을 덮고 있는 거대한 판들이 움직여 미끄러지거나 서로 충돌하면서 발생한다. 지구 내부의 열은 대류를 일으키고 지각판이 힘을 받아 이 과정에서 압력과 응력이 쌓이다가 에너지가 방출되는 것이 지진이다. 

 

노도반도 지진. 한겨레신문

 

 지진은 판의 경계에서 발생한다. 그러나 예외가 2024년 1월 1일 발생했다. 기후변화로 인한 지진이 일본 노토반도에서 규모 7.6으로 발생했다. 2011년 관동 대지진 이후 처음으로 일본에서 발생한 7.5 이상의 강진이었다. 

 

 노토 지진에서 진원은 판의 경계와는 멀리 떨어져 있었다. 특이하게도 진원이 지하 약 15km 지점에서 점점 지표면 쪽으로 올라오는 패턴이었다. 

 

 이 지진으로 200여 개의 건물이 무너지고 150여 명의 사상자가 발생했다. 노토반도는 1월 1일 강진이 발생하기 전부터 좁은 지역에서 다발적으로 발생하는 군발지진이 하루에 수백 건씩 발생했다. 

 

https://m.dongascience.com/news.php?idx=66447

 

 유례없던 강진에 과학자들은 여러 가설을 제시했다. 이 중 미국과 일본의 공동 연구팀이 폭우와 폭설 때문이라는 연구 결과를 2024년 5월 8일 국제학술지 사이언스 어드밴시스에 발표했다. 

 

기후변화로 인한 지각의 공극압

공동 연구팀은 미국 매사추세츠공대 지구대기 및 행성과학부와 일본 도호쿠대 지구물리학부의 교수팀으로 구성됐다. 이들은 노토 반도의 군발지진이 일반적인 지진과는 다른 점에 주목했다.

 

 공동연구팀은 2020년 말부터 노토 반도에서 10배가량 증가한 지진이 단순히 지진 간 상호작용이 아니라 특정 요인에 의해 발생했을 거라 추측했다. 

 

 노토 반도의 지진은 진원의 판의 경계에서 멀리 떨어져 있었다. 연구팀은 이러한 비정상적인 지진활동이 공극압의 날씨 변동과 관련이 있을 것으로 보았다. 공극압은 지하의 암석이나 토양 내부 작은 공간에 차 있는 유체가 만드는 압력이다. 

 

 비나 눈이 내리면 지층에 물이 차면서 공극압이 높아지고 비가 내리지 않아 땅이 마르면 다시 공극압이 낮아진다. 이런 공극압의 변화가 지각에 응력을 가할 수 있다. 

 

 비정상적인 지진의 정확한 원인을 파악하고자 연구팀은 지하 속 공극압 변화를 예측하고 계산하는 3차원 수리 역할 모델을 만들었다. 이 수리 역학 모델로 강우, 눈, 기압, 해수면 변동을 고려해 시간에 따른 지하의 공극압 값과 공극압의 위치 변화를 계산했다. 

 

 연구팀은 모델이 예측한 공극압의 변화가 실제와 같은지 확인하고자 2012년부터 2023년까지의 노토 반도에서 관측된 지진파 속도와 비교했다. 

 

 결과는 시뮬레이션 값이 실제와 같았다. 지하 틈새에 유체가 채워져 공극압이 높을 때 지진파의 속도가 느려지고 유체가 적어 공극압이 낮을 때는 지진파의 속도가 빨라졌다.

 

 연구팀은 2020년 말부터 시작된 군발지진이 2023년까지 지속적으로 지각에 스트레스를 줬고 이것이 1월 1일 큰 지진 발생 가능성을 높이는데 영향을 줬다고 설명했다. 

 

 노토 반도는 강수량이 특히 많은 지역이다. 일본 연평균 강수량은 1600mm인데 노토 반도는 2500 mm에 달한다. 노토 지역에 내린 폭우와 폭설은 지층의 공극압을 높이고 이 공기압이 지각에 지속적인 힘을 가했다. 

 

 압력을 받은 지각의 스트레스로 인해 군발지진의 빈도가 증가되고 군발지진은 결국 7.6 규모의 강진으로 이어진 것이다.

 

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맺음말

전세계 어디나 눈과 비의 영향을 받는다. 기후변화로 최근에 중동 사막과 미국 사막에도 비와 폭설이 내렸다. 강수가 일으키는 공극압의 변화로 인한 지진이 앞으로 더 발생할 수 있다. 

 

지진의 원인으로 대륙판의 충돌 외에 기후변화가 있다는 게 밝혀졌다. 미국과 일본의 공동연구팀이 2024년 새해 첫날 발생한 일본 노토반도의 지진을 연구한 결과 기후변화로 홍수와 폭설이 발생하면 지층의 공극압이 높아져서 지각에 지속적인 힘을 가해 강진이 발생했다.