인류가 과학 문명을 본격적으로 발전시키기 시작한 무렵인 19세기 후반인 1896년 스웨덴의 화학자 스판테 아레니우스는 처음으로 이산화탄소가 많이 쌓이면 지구 온도가 서서히 올라갈 것이라는 예측을 제시했었다. 그러나 당시에는 그 누구도 그의 연구에 주목하지 않았고 지구 평균 온도가 오른다는 것이 어떤 의미인지 생각하지도 않았다.

 그로부터 약 50여년이 지나 몇몇 과학자들이 조금씩 이산화탄소의 성질에 관심을 갖기 시작했고 온난화가 치명적 결과를 가져올 수 있다는 예측을 하기 시작했다. 1960년대에 들어서서 기상학자 마나베 슈쿠로 박사가 비로소 컴퓨터 시뮬레이션으로 이산화탄소와 지구 평균기온의 변화를 정량화 하기 시작했다. 동경대를 졸업하고 미국 해양기상청(NOAA)에 들어갔고 프린스턴에서 지구물리 유체역학연구소에서 기후연구를 진행했다. 그는 1967년 대기 중 이산화탄소가 두배 늘어나면 지구평균온도가 얼마나 올라가는가를 최초로 정량화 시켰다. 이어 1975년에 초기 대기순환모형을 통한 지구온난화 시뮬레이션을 최초로 발표했다.

 그의 연구가 IPCC(기후변화에 관한 정부간 협의체)에서 진행하는 40여가지 기후모델의 기초로 사용되는 등의 업적으로 기후학계에서는 처음으로 2021년 노벨 물리학상을 받았다. 마나베 박사는 태양열이 지구로 들어 온 뒤 복사열의 형태로 외계로 빠져나가는 동안 공기의 대류와 수증기, 이산화탄소 등의 역할로 열이 붙잡힌다는 것을 복잡한 물리학적 원리와 공식을 통해 입증해 냈었다. 그가 기후학의 아버지로 불리는 이유다.

 지구 대기의 구성 성분은 대부분 질소와 산소다. 햇빛은 파장이 짧아 대기 구성성분을 그대로 뚫고 지상으로 전달된다. 그러나 데워진 지구가 방출하는 적외선 형태의 열은 파장이 길어 공기 중 이산화탄소나 수증기 등에 붙잡힌다. 분자량이 큰 기체들은 이러한 적외선이 가진 열을 잘 붙잡아 온실효과를 나타낸다. 온실은 추운 날에도 내부의 열을 붙잡는 유리나 비닐 등이 있어 내부온도를 높이기에 이러한 기체를 온실가스로 부른다.

 만약 온실가스가 없다면 지구의 기온은 지금보다 33도가 낮아져 적도까지 얼음에 덮일 수도 있다. 따라서 적당량의 온실가스는 지구를 따뜻하게 유지해 생명체들이 활동하고 생존할 수 있는 조건을 만들어 준다.  

 또 덴마크의 기후학자 윌리 댄스가르드 박사가 1980년대 들어 남극의 빙하 코어를 통해 고기후 복원을 시작하면서 이산화탄소 농도와 지구 기온의 상관관계는 더욱 정밀하게 복원되기 시작했다. 2-3천미터에 달하는 남극의 얼음은 깊이 들어갈수록 오래된 얼음이므로 이를 채굴해 생성연대를 여러 방법으로 추정하고 그 얼음 속에 녹아 있는 산소 동위원소의 비율로 온도를 분석한다. 또 그와 함께 있는 공기방울 속의 이산화탄소의 농도를 측정해 과거의 기온과 이산화탄소 농도의 상관관계를 밝혀내면서 이산화탄소가 기온 변화와 관계가 깊다는 것이 더욱 확실해 졌다.

 1980년대 들어 기후학자들의 연구는 눈부시게 발전했다. 세계 곳곳에 세워지는 더 정밀하고 더 과학적인 관측장비를 통한 기상 데이터가 축적되었고 이들의 관계를 능동적으로 해석하며 기후예측 모델들이 만들어 졌다. 마침내 1988년 유엔은 전세계 수천명의 과학자들을 조직해 기후 문제를 제시하고 평가하며 상호 교차 검증을 통해 더 확실한 결과를 도출하기 위해 IPCC를 창립했다.

그럼에도 1990년 나온 IPCC 1차 보고서는 기온 상승이 인간의 활동 때문인지 뚜렷하지 않다는 열린 결론을 냈다. 이어 1995년 발행한 IPCC 2차 보고서에서는 인간와 활동도 기후변화에 영향을 끼치는 여러 이유 중의 하나임이 확실하다고 평가했다. 그러나 2001년 3차 보고서에서는 인간의 책임이 66% 이상이라고 분석했고 2007년 4차보고서에서는 90%, 2014년 5차 보고서에서는 95%로 높였다. 이에 따라 2015년 파리 기후협약이 체결돼 세계 각국은 이 문제의 심각성을 인지하고 처음으로 함께 탄소배출을 줄이기로 협약했다. 그리고 2022년 6차 보고서에서는 거의 확실하게 인간의 책임이라고 결론 지었다. 태양의 활동이 활발해졌다거나 지구가 태양으로 더 가까이 다가 간다거나 화산이나 지각활동으로 인한 기온상승 가설들이 모두 기각된 것이다.

 그래도 우리는 아직 수 천, 수 만 과학자들의 오랜 연구결과에 대해 신뢰하지 못하고 여전히 탄소를 배출하는 삶을 살고 있어 혹시 간신히 생존할 수 있을 후손들에게 가장 무책임한 세대로 기억될 것이다.