산업화가 되기 전부터 어떠한 식물들이 기후 변화를 방지하여 왔는가를 연구한 새로운 연구는 20세기 동안 녹색 식물들의 성장이 촉진됨에 따라 온난한 기후로의 변화 속도가 눈에 띄게 감소하였음을 확인하였다. 본 연구를 수행한 미국 프린스턴 대학교의 연구진은 육지 생태계가 지난 60년 동안 수십억 톤의 탄소를 흡수함으로써 지구의 온도가 상승하는 것을 막아 왔음을 발견하였다.

지구의 육지 기반 온실가스 흡수(또는 탄소저장능력)는 20세기 중반 이후로 1860억 톤에서 192억 톤의 탄소를 대기로부터 흡수하였다. 1860년대부터 1950년대까지 인간의 토지 이용은 산림 벌채와 벌목으로 인해 많은 양의 탄소가 대기 중으로 유입되는 원인이 되었다. 그러나 1950년대 이후로 인간은 토지를 다르게 사용하기 시작하였다. 삼림을 복구하고 보다 큰 규모, 고수율의 농업을 도입하는 것이 그것이다. 동시에 산업부문과 자동차에서 지속적으로 배출되는 이산화탄소는 식물이 번성하는 데에 기여하였다. 이산화탄소는 온실가스이며 오염물질이기도 하지만 식물에게는 영양성분이 된다.

연구진은 지구의 육상생태계가 이산화탄소를 흡수하지 않고 추가적으로 650에서 82억 톤의 이산화탄소를 생산하는 이산화탄소 공급원이 된다면 이것은 총 2510억에서 2740억 톤의 이산화탄소가 현재 대기 중에 존재한다는 것을 의미한다 이만큼의 이산화탄소는 현재의 대기 중 이산화탄소 농도를 485ppm으로 높일 수 있다. 과학자들에 의해 받아들여지고 있는 대기 중 이산화탄소 한계수치는 450ppm으로, 이 시점에서 지구의 기후는 되돌릴 수 없는 극심한 변화를 겪게 된다. 현재 재기 중 이산화탄소 농도는 400ppm이다.

본 연구는 육상 생태계가 대기 중 탄소를 조절하는 데에 있어서 역사적으로 어떤 역할을 하였는가에 대한 종합적인 연구 결과를 제시하였다. 이전의 연구는 미래에 식물이 탄소를 어떻게 상쇄할 것인가에 초점을 맞추었지만 식생으로 인하여 증가된 탄소 흡수의 중요성은 간과하였다.

연구진은 사람들이 탄소 흡수가 기후에 중요하다는 사실을 알고 있다고 말하지만 실제로 그 수치에 대해서 연구한 것은 본 연구가 처음이며 탄소 흡수는 탄소 저장을 의미한다고 설명하였다.

토지사용으로 인한 이산화탄소 배출의 변화는 주의 깊게 살펴볼 필요가 있다. 최근까지 많은 연구들은 간단한 모델을 이용하여 화석연료로 인한 배출과 토지 사용으로 인한 배출을 살펴보았으며 복구된 삼림과 같이 정비된 토지가 탄소를 얼만큼 흡수하는지에 대해서는 고려하지 않았다. 육지에서는 인간이 탄소를 변화시키는 주요한 원인이다. 인간은 토양으로부터 단지 탄소를 빼내는 역할만 하는 것이 아니라 토양이 탄소를 흡수하는 능력을 변화시킨다.

본 연구 결과는 삼림을 복원하고 보존할 때에 저장되는 탄소의 양을 측정하고자 하는 정책에 영향을 미칠 것이다. 기존의 연구들은 탄소 영향만을 설명할 수 있었다면 본 연구에서 사용된 접근법은 삼림을 보존하는 것의 완벽한 기후 영향을 나타낼 수 있을 것이다. 이러한 연구는 삼림 보존 프로그램이 삼림 보존과 연관된 정책 수단들의 기후 영향을 보다 정확하게 고려할 수 있도록 도울 것이다.

연구진이 탄소 흡수로 인한 탄소 비옥화(carbon fertilization)의 영향을 확인하였음에도 불구하고 이것에는 한계가 존재한다. 만약 대기 중 이산화탄소 수치가 계속해서 증가할 경우 이 탄소들을 흡수하기 위해서는 계속해서 더 많은 식물들이 필요하다.

이산화탄소가 어느 정도 오랫동안 증가하는 것이 이산화탄소를 흡수하는 식물의 성장을 계속해서 촉진시킬 수 있는가에 대해서는 한계가 존재한다. 이산화탄소는 식물의 식량이며 더 많은 식량이 존재하는 것은 식물이 그것을 더 많이 먹도록 자극한다. 그러나 인간과 똑같이, 결국에는 그들 모두 배가 불러서 더 이상의 식량을 섭취하지 못하는 때가 온다.

연구진은 National Oceanic and Atmospheric Administration`s Geophysical Fluid and Dynamics Laboratory(GFDL)에서 개발한 기후-탄소 순환 모델인 지구 시스템 모델(ESM2G)을 사용하여 탄소와 기후가 식생, 토양, 해양 생태계와 어떻게 상호작용하는가를 시뮬레이션하였다. 본 모델은 화석연료 연소로 인한 탄소 배출을 기반으로 하여 기후와 대기 중 이산화탄소 수치 변화를 예측하였다. 또한 본 모델은 토지사용 변화로 인한 배출 변화를 예측하였다.

1940년대와 1950년대 이후의 토지사용 변화를 살펴보면 농지와 목초지의 확장이 감소하였음을 볼 수 있다. 대규모 농업에서 집약적인 농업으로 바뀌게 되면 식량 생산은 산업화되어 산림을 깎아내고 농지로 만드는 대신 비료를 사용하게 된다. 전세계적인 삼림벌채 감소와 식생 성장의 향상은 이산화탄소의 빠른 증가가 토지를 탄소 공급원으로부터 탄소 흡수원으로 전환시켰기 때문이다.

연구자들에게는 본 모델이 육지 탄소 흡수에 대해 이해할 수 있도록 하는 역할을 하였다. 연구자들은 20년 전의 육지 기반 탄소 흡수에 대해서만 밝혔을 뿐이지만 모델을 통하여 기후 변화와 식생 성장의 영향을 결합할 수 있게 되었다.

본 연구의 특별한 가치는 관측 데이터를 보유하고 있는 과거에 대해서도 시뮬레이션이 가능하다는 점이다. 기후와 이산화탄소에 대한 과거의 관측 결과는 본 모델 시뮬레이션이 얼마나 정확한지를 확인할 수 있도록 해 줄 것이다. 만약 과거에 대한 정확도가 높다면, 미래에 대해서도 정확히 예측할 수 있다고 확신할 수 있다.

키워드 : 기후 변화, 육상 생태계, 이산화탄소 저장

출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

원문: http://www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016145646.htm

제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2014.02.19 16:28

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