지구상의 온실가스가 증가하면서 아마존 열대우림은 말라가고, 아프리카와 인도네시아의 삼림은 홍수가 질 만큼 더욱 습한 환경이 될 것으로 예측됐다.
미국 캘리포니아 어바인대(UCI)를 비롯한 여러 기관들은 최근 최신 기후모델을 분석한 결과 세계의 강수량 변화에서 전에 예기치 못한 중요한 요인을 발견했다. 즉 이산화탄소가 높은 수준으로 증가함에 따라 숲 자체가 그에 대해 직접적으로 반응을 보인다는 사실이다.
캘리포니아 어바인대 지구시스템 과학과 제임스 랜더슨(James Randerson) 석좌교수는 “대부분의 사람들은 혼란스런 기상이변에 대해 열이 바다로 흡수돼 바닷물이 데워지고 이 데워진 바닷물이 바람의 패턴을 바꿔 허리케인 등을 일으킨다고 생각하는 경향이 있다”며, “우리는 대규모 강수량 변화가 부분적으로 열대우림 특히 아마존과 아시아 지역의 밀집한 숲이, 인간이 대기로 과잉 방출한 이산화탄소에 대해 반응한 결과일 수 있다는 사실을 발견했다”고 말했다.

이산화탄소가 식물 증산작용 줄여 강수량 변화

전 UCI 박사후과정 연구원이었다 현재 조지아대 지리 및 대기과학과 조교수인 가브리엘 쿠퍼맨(Gabriel Kooperman) 박사가 연구를 주도해 과학저널 ‘네이처 기후 변화’(Nature Climate Change)지 27일자 발표한 이번 연구에 따르면, 열대우림과 이산화탄소 농도 상승 사이의 상호작용이 전체 열대지방에 걸친 비대칭적인 패턴의 강수 변화를 일으키는 것으로 나타났다.
지구시스템 과학의 여러 측면에서 보면 작은 지역에 미치는 환경요인의 영향이 지구 대기 안에서의 습기 순환과 이동을 통해 아주 먼 지역에까지 영향을 미칠 수 있다. UCI 연구팀은 나뭇잎의 아래 쪽에 있는 기공에 대한 관찰 연구를 시작으로 이 같은 단계적 상황들을 예측할 수 있었다. 나뭇잎의 기공(stomata)은 식물들이 성장을 위해 필요한 이산화탄소를 흡입하기 위해 열리고 닫히는 한편 수증기를 배출한다.
공기 중에 이산화탄소가 많으면 이 숨구멍이 넓게 열리지 않아 대기로 증발되는 물의 양이 줄어든다. 연구팀에 따르면 이 미세하게 보이는 과정이 열대우림 전체로 보면 엄청나게 증폭돼 대기에 변화를 일으키고 바람의 흐름과 대양에서 오는 습기의 흐름에 영향을 미친다는 것이다.

식물이 내뿜는 습기, 바다 증발 습기 양만큼 많아

쿠퍼맨  교수는 “많은 열대우림 지역에서 뿌리 부근 지하에 있는 물이 잎으로 끌어올려져 대기와 직접 연결되는 증산작용에 의해 습기가 공급된다”며, “이는 바다에서 증발돼 인근 지역에 다시 비를 내리는 정상적인 열대우림 리사이클링을 하는 습기의 양과 같다”고 설명했다.
그는 “그러나 이산화탄소 농도가 높아지면 나무와 숲이 공기 중으로 습기를 덜 증발시켜 아마존 상공 위에 구름이 그만큼 적게 형성된다”며, “통상 풍부한 구름이 생겨 숲에 비를 내리는 현상과 달리 대서양에서 증발된 수증기가 남아메리카 대륙을 거쳐 안데스 산맥으로 불어와 산맥 경사면을 타고 비를 내림으로써 아마존 열대우림 분지에 제한적인 도움을 준다”고 말했다.
남아메리카의 가뭄에 대한 이 같은 처방은 아마존에만 독특한 것으로서 중앙 아프리카와, 말레이시아 및 파푸아 뉴기니, 인구밀도가 높은 인도네시아 군도를 포함한 태평양과 인도양 사이의 광대한 해양 대륙에서 예측되는 강수량 증가와는 명백하게 구별된다.

온실가스로 인한 강수량 변화, 식량생산에도 영향 미쳐

랜더슨 교수는 숲의 증발량 감소가 따뜻한 해수면 위의 습한 공기로 둘러싸인 보르네오와 자바, 수마트라와 같은 섬의 숲에 온난화를 초래할 것이라고 말했다. 그는 “이 섬들은 인근 바다와 비교해 열기가 더욱 강해질 것이고, 이것은 자연적으로 바다에서 육지로 불어오는 해풍을 늘려 인근 해양 시스템으로부터 더 많은 습기를 끌어옴으로써 숲의 강우량을 증가시키게 된다”고 밝혔다.
결합 모델 상호비교 프로젝트 5단계(the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)를 통해 제공된 표준 시뮬레이션과, 최첨단의 커뮤니티 지구 시스템 모델(Community Earth System Model)을 조합해 활용한 이번 연구는 높은 이산화탄소 농도에 대한 열대식물들의 반응이 열대지방 기후변화의 중요한 동인임을 나타낸다고 쿠퍼맨 교수는 말했다.
그는 이와 함께 아마존에서 발생하는 한발과 숲의 폐사 및 다른 열대우림에서 예견되는 홍수 증가는 생물다양성과 함께 경제적으로 취약한 인구집단의 담수 이용과 식량 공급에 악영향을 미칠 수 있다고 강조했다.