14일(현지시간) 영국 일간 가디언에 따르면, 브라질 산타카타리나 대학 연구진은 이런 내용의 논문을 최근 과학 저널 네이처에 발표했다.

연구진은 지구 온난화, 강수량, 계절에 따른 강우 강도, 건기 기간, 삼림 벌채 등 아마존에 ‘스트레스’를 주는 5가지 요인의 추세를 분석했다.

이를 통해 아마존이 회복을 기대할 수 있는 이른바 ‘안전한 경계’를 넘어서 훼손되고 있으며, 2050년이 되면 아마존의 10∼47%가 티핑포인트(작은 변화로 큰 변화를 가져오는 지점)에 도달할 수 있다는 결론을 도출했다.

기존 연구에서는 아마존 우림의 20∼25%가 벌목으로 훼손되면 티핑 포인트가 올 수 있다고 전망했으나, 이번 연구에서는 숲이 훼손 규모가 이미 25%를 넘어선 것으로 제시됐다.

숲의 15%는 이미 사라졌고 17%는 벌목과 화재 등 인간 활동으로 훼손된 상태이며, 지난 10년간의 장기 가뭄으로 아마존의 38%가 추가로 약화했을 가능성이 있다는 것이다.

논문의 주저자인 베르나르도 플로레스는 숲이 더 약해지고 균질화되고 있다면서 “2050년이 되면 변화 속도가 더 빨라지기 때문에 지금 대응해야 한다. 티핑 포인트를 지나면 우리는 시스템을 통제할 수 없게 될 것”이라고 말했다.

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2023년 9월 25일(현지시간) 브라질 아마조나스주 이란두바의 아마존 열대우림에서 화재로 인한 연기가 솟구치고 있다. 로이터 연합뉴스 자료사진

연구진은 아마존이 현재 화재에도 매우 취약한 상태라고 지적했다.

건기 기온은 이미 아마존 중부와 남부 지역에서 40년 전보다 2도나 높다.

그런데 컴퓨터 모형화에 따르면, 2050년까지 연간 최고 기온은 2∼4도 상승하고 건조한 날도 지금보다 10∼30일 더 많아질 것으로 예상됐다.

연구진은 이런 환경 변화로 인해 “숲과 지역 주민들이 잠재적으로 견딜 수 없는 더위에 노출될 것”이라며 아마존의 산림 생산성과 탄소 저장 능력이 감소할 것으로 예측했다.

연구진은 1980년대 초부터 아마존 중앙과 주변부가 건조해지고 서부와 동부 지역이 습해지고 있는 강우 차원의 변화에 대해서도 주목했다.

이 추세가 계속된다면 일부 지역은 사바나(열대초원)가 되고 나머지 아마존은 황폐해진 상태로 유지될 가능성이 높은 것으로 분석했다.

지구 육상생물의 10% 이상이 서식하고 있는 아마존은 지구가 15∼20년간 배출한 이산화탄소를 저장하고 남미 전역에 비를 뿌리는 등 지구 생태계와 기후에 매우 중요한 역할을 하고 있다.

권윤희 기자

기자 프로필

영구 동토층은 토양 온도가 2년 이상 섭씨 0도 이하로 유지된 토양으로 그린란드, 알래스카, 티베트고원 등 고지대나 고위도 지역에 분포해 있습니다.

그 안에는 수만년 전에 묻힌 고대 바이러스나 병원체가 봉인돼 있는데, 기후변화로 영구 동토층이 녹으면 이들은 누출될 수밖에 없습니다.

연구팀은 영구 동토층 밖으로 나온 고대 바이러스가 생태계에 어떤 영향을 미칠지 추적하기 위해 고대 바이러스와 현대 박테리아가 어떻게 상호작용하는지 디지털 모델링을 통해 관찰했습니다.

시뮬레이션을 수만번 반복해 고대 바이러스가 현대 박테리아 군집의 종 다양성에 어떤 영향을 미치는지 살펴보는 게 연구 내용이었습니다.

그 결과 연구에 사용된 고대 바이러스의 1％가 종 다양성을 최대 32％ 감소시키는 등 큰 혼란을 일으키는 것으로 나타났습니다.

이들 고대 바이러스는 시뮬레이션 속에서 기존 생태계와 경쟁한 끝에 생존 및 번식에 성공했는데, 기생충처럼 숙주를 통해 에너지를 얻는 탓에 숙주로 이용된 일부 박테리아가 영향을 받으면서 종 다양성이 감소했다고 설명했습니다.

영구 동토층에서 매년 세포 4 섹스틸리언(10의 21제곱)이 방출되고 있다는 점을 고려하면 1％라고 해도 천문학적으로 많은 수준입니다.

심지어 성공적으로 기존 생태계에 정착한 고대 바이러스는 시간이 지나도 죽지 않고 진화하기까지 했다고 CNN은 전했습니다.

https://naver.me/GhNQmT38

메탄은 이산화탄소보다 온실효과를 28배 더 많이 발생시키는 물질이다.

13일 노르웨이 스발바르 대학 연구센터(UNIS) 연구진은 학술지 '프런티어스 인 어스 사이언스'(Frontiers in Earth Science)에 영구동토층에 봉인된 천연가스 현황을 분석한 결과를 발표했다.

노르웨이령 스발바르 제도는 60% 이상이 빙하로 덮여 있다. 인류 정착지 최북단 중 하나다. 우리나라 북극 다산 과학기지는 스발바르 제도 뉘올레순에 자리했다. 이 지역 대부분은 2년 이상 영하 온도가 유지되는 영구동토다.영구동토 아래 암석층에는 메탄을 포함한 화석연료가 매장돼 있다. 연구진은 화석연료 시추용·연구용 유정의 데이터를 분석해 스발바르 전역의 영구동토층 지도를 만들고 이 지역의 메탄 매장을 확인했다.

연구진은 내부 얼음 형성, 온도 변화, 드릴절단면 관찰 등을 통해 18개의 유정 중 8개가 영구동토 지대임을 확인했다. 모니터링 장치로 가스 유입을 탐지하니 영구동토 유정의 절반에서 메탄이 감지됐다.

아울러 조사된 유정에서는 영구동토가 메탄의 대기 방출을 막는 뚜껑 역할을 하면서 나타나는 비정상적인 압력이 측정되기도 했다. 연구진은 영구동토층 아래에서 메탄 기체가 이동한 흔적도 발견했다.

문제는 지구온난화로 인해 영구동토가 더 얇아지고 조각나면서 메탄이 새어 나올 위험도 커진다는 점이다.

연구에 참여한 토마스 버첼 UNIS 박사는 "현재 영구 동토층 아래에서의 누출은 매우 적지만 빙하 후퇴와 영구 동토층 해빙과 같은 요인으로 인해 향후에는 닫아놓은 뚜껑이 열릴 수 있다"고 설명했다.

기후변화로 점차 영구동토층이 녹으면 여기서 풀려나온 메탄이 다시 기후변화를 가속하는 악순환으로 이어질 위험이 있다. 영구동토는 계절변화, 고도, 주변 해류의 영향 등으로 얼고 녹기를 반복하는 활성층이 존재한다. 기후변화로 인해 활성층의 분포는 점점 넓어지는 것으로 알려졌다.

스발바르의 지질 및 빙하 형성 과정과 구조는 다른 북극권 지역과 유사하기 때문에 이번 연구에서 확인된 메탄의 이동과 분출 위험은 더 광범위한 문제일 수 있다.

이미 국제사회는 메탄 문제를 해결하려고 2021년 9월 '글로벌 메탄 서약'을 발족했다. 2030년까지 전 세계 배출량을 2020년 대비 최소 30% 감축하겠다는 게 목표다. 우리나라 역시 2021년 11월 가입 후 이에 동참하고 있다.

17번 이태영

과학계에서 북극 영구동토층이 녹으며 생길 수 있는 또 다른 문제를 제기하고 나섰다. 바로 방사성 물질인 ‘라돈’ 누출이다.

라돈은 실온에서는 가스 상태로 존재한다. 주로 우라늄 성분이 많은 땅 속에서 나온다. 북극 지하에는 우라늄을 품은 퇴적물이나 암석이 많다.

라돈을 사람이 다량 들이마시면 심각한 문제를 부른다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 미국 폐암 사망자의 10~14%는 라돈 노출과 연관이 있다. WHO는 라돈을 주요 환경 발암물질로 분류한다.

최근 학술지 네이처(Nature)에 발표된 브라질 산타카타리나 대학의 새로운 연구에 따르면 가뭄, 벌목, 기후변화의 영향으로 아마존 열대우림의 10~47%가 2050년에는 생태계 복원이 불가능한 티핑포인트에 도달하게 된다.

티핑포인트란 작은 교란이 생태계에 급격한 변화를 일으킬 수 있는 중요한 임계값으로 삼림 벌채가 계속되면서 아마존 일부 지역의 복원이 불가능한 상태에 점점 더 가까워지고 있다는 의미다.

아마존 열대우림은 지구상에서 가장 중요한 생태계로 육상 생물의 10% 이상이 서식하고 있는 것으로 나타났다. 또한 열대우림은 막대한 양의 탄소를 저장하고 기후를 안정시키는 냉각 효과를 가지고 있는 것으로 나타났다. 하지만 이러한 아마존 열대우림은 여러 가지 스트레스 요소에 노출되면서 복원이 불가능한 상태로 가고 있다.

연구진은 지구 온난화, 강수량, 계절에 따른 강우 강도, 건기 기간, 삼림 벌채 등 아마존에 ‘스트레스’를 주는 5가지 요인의 추세를 분석했다. 그 결과 아마존이 회복을 기대할 수 있는 이른바 안전한 경계를 넘어서 훼손되고 있으며, 2050년이 되면 아마존의 10∼47%가 티핑포인트에 도달할 수 있다는 결론을 도출했다.

또한 아마존 우림의 20∼25%가 벌목으로 훼손되면 티핑포인트가 올 수 있다는 앞선 연구의 전망에도 불구하고 이번 연구에서는 이미 숲의 25%가 훼손된 상태라고 설명했다. 아울러 숲의 15%는 이미 사라졌고 17%는 벌목과 화재 등 인간 활동으로 훼손된 상태로 분석했고 여기에 지난 10년간의 장기 가뭄으로 아마존의 38%가 추가로 약화했을 가능성이 있다고 봤다.

영구동토층 깊은 곳에 어떤 존재가 있을지는 아무도 모르기 때문에 영구동토층의 빙결 상태를 유지 해야한다

출처:

세계 각지의 티핑포인트들은 복잡하게 연계돼 있어 예상치 못한 부분에서 연쇄반응을 일으키며 대응 불가능한 수준으로 확대돼버리는 경우도 있다.

일례로 북그린란드 빙붕은 북극 빙하의 유입을 막는 '바다의 댐'으로 불린다. 하지만 이 빙붕은 지난 45년동안 크기가 3분의 1로 감소해 붕괴 직전이다. 북그린란드 빙붕이 붕괴되면 담수가 바다로 대거 유입되면서 바닷물의 순환에도 영향을 준다.

북극 인근의 차갑고 염도가 높은 바닷물은 심층수가 돼 남쪽으로 내려가고, 그 빈자리를 중위도 열대지방의 염도가 낮고 따뜻한 바닷물이 채우는 식으로 순환이 이뤄지는데, 이를 '대서양 자오선 역전 순환류'(AMOC)라고 한다. 북그린란드 빙붕이 무너지면 염분농도가 묽어지면서 해수의 밀도가 불안정해지고, AMOC의 순환 속도가 느려진다. AMOC의 속도가 느려지면 열이 제대로 분산되지 않아 동태평양 해수면 온도가 비정상적으로 높아지면서 엘니뇨 현상이 가중되고, 온난화는 가속화한다.

현재 위험한 5곳의 티핑포인트 외에 맹그로브숲과 연안습지, 북방침엽수림 등 3곳의 티핑포인트도 2030년까지 임계점을 넘어설 수 있다고 보고서는 전망했다. 특히 일반적인 숲보다 탄소흡수능력이 5배 이상인 맹그로브숲은 지구 평균온도가 1.5℃가 넘어서면 급속도로 파괴되고, 2℃가 넘으면 99%가 파괴될 것이라는 예측이다. 이로 인해 대기중 탄소량이 증가하면서 지구온난화는 더 가속화되고, 이는 다시 티핑포인트를 자극하는 '기후 되먹임' 현상으로 나타나게 된다.

전날 COP28에서 공개된 또다른 보고서에서는 2023년 화석연료로 인한 탄소배출량은 전년대비 1.1% 늘어 사상 최대치인 368억톤에 달하는 것으로 추산했다. 이같은 추세면 금세기말 지구 평균기온 상승폭은 2.5℃에 이를 것이라고 전망하고 있어, 티핑포인트 보고서의 전망이 전혀 터무니없는 이야기가 아니라는 사실을 뒷받침하고 있다.

문제는 이같은 피해가 고스란히 인간에게 되돌아온다는 사실이다. 서남극빙상만 무너져내려도 해수면이 2m가량 상승하면서 매년 4억8000만명이 해안침수로 피해를 입게 된다. 영구동토층이 해빙되면 인근지역의 지반이 약화해 기반시설 70%가량이 위험에 처할 것이라는 분석도 나온다. 이처럼 주요 임계점을 넘어서면 분쟁이 잦아지고, 대규모 이주나 재정적인 충격으로 사회가 붕괴되는 지경에 이른다는 것이다.

이에 보고서의 저자 가운데 1명인 영국 엑서터대학교 글로벌시스템연구소의 톰 파웰 박사는 "전기차 전환이 배터리 가격인하로 이어지고, 값싼 배터리를 기반으로 에너지 저장장치가 늘면서 재생에너지 전환을 촉진되고, 수소연료전지도 보급이 확대되면 암모니아도 보다 청정한 방식으로 생산 가능해지면서 농업에 사용되는 비료도 탈탄소화할 수 있다"면서 "이처럼 긍정적인 '사회적 티핑포인트'도 있기 때문에 모두가 함께 지속가능한 선택을 하는 조직된 행동이 중요해지고 있다"며 국제사회의 단결된 대응을 촉구했다.

연구진은 지구 온난화, 강수량, 계절에 따른 강우 강도, 건기 기간, 삼림 벌채 등 아마존에 ‘스트레스’를 주는 5가지 요인의 추세를 분석했다. 그 결과 아마존이 회복을 기대할 수 있는 이른바 안전한 경계를 넘어서 훼손되고 있으며, 2050년이 되면 아마존의 10∼47%가 티핑포인트에 도달할 수 있다는 결론을 도출했다.

또한 아마존 우림의 20∼25%가 벌목으로 훼손되면 티핑포인트가 올 수 있다는 앞선 연구의 전망에도 불구하고 이번 연구에서는 이미 숲의 25%가 훼손된 상태라고 설명했다. 아울러 숲의 15%는 이미 사라졌고 17%는 벌목과 화재 등 인간 활동으로 훼손된 상태로 분석했고 여기에 지난 10년간의 장기 가뭄으로 아마존의 38%가 추가로 약화했을 가능성이 있다고 봤다.

독일 막스플랑크분자생물학연구소 아나스타샤 샤틸로비치(Anastasia Shatilovich) 교수 등 공동연구진은 이같은 내용이 담긴 논문을 국제학술지 '플로스유전학(PLOS Genetics)'에 27일(현지시간) 발표했다.

영구동토층은 지중온도가 2년 이상 영하로 유지된 토양으로, 땅속이 2년 내내 언 상태로 있는 지대를 일컫는다. 가장 오래된 영구동토층은 65만 년 이상 녹지 않고 얼어 있는 곳도 있다. 최근 영구동토층이 지구가열화(지구온난화) 영향으로 급격히 녹기 시작하면서 땅속에 묻혀있는 수많은 생물 표본이 발견되는 사례가 늘었다.

영구 동토층이 녹으면 얼어 있던 생물들의 사체가 녹아 분해되면서 사체 속 탄소 화합물들이 대기 중으로 빠져나오게 된다. 가장 많은 것인 메탄(CH4)이다. 메탄은 그 자체로 적외선을 흡수해 지구 온도를 높이는 온실가스로, 이산화탄소보다 더 강한 온실 효과를 낸다. 또 대기 중에서 산소(O2)와 만나면 화학 반응을 해서 수증기(H2O)와 이산화탄소(CO2)가 돼 대기 중의 이산화탄소 농도를 높인다.

거기다 반사율도 문제가 된다. 얼음은 땅이나 물보다 햇빛을 잘 반사한다. 즉 흡수를 덜 하게 된다. 따라서 얼음이 녹아 버리면 영구 동토층이 이전보다 햇빛을 더 많이 흡수하게 되고, 자연스레 그 부근의 기온이 올라간다. 그러면 주변의 얼음이 또 녹는 악순환이 반복된다.