기후변화로 영구동토층 해빙이 가속화됨에 따라 북반구 극지역의 산불이 더욱 증가하고 피해도 심화할 수밖에 없다는 연구 결과가 지난 25일 나왔습니다.

기초과학연구원(IBS)의 악셀 팀머만 기후물리 연구단장 이같은 연구 결과를 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 발표했습니다. 해당 연구는 미국 콜로라도 국립대기연구센터와 노르웨이 과학기술대 등 국제 연구팀과 공동으로 수행됐습니다.

영구동토층은 일년내내 0℃ 이하로 계속 얼어있는 지층을 말합니다.

영구동토층 아래에는 메탄 등 주요 온실가스가 대량으로 묻혀 있습니다. 영구동토층 아래에 매장된 온실가스 규모를 파악하기란 쉽지 않습니다. 스웨덴 스톡홀름대 영구동토층 일대에 저장된 이산화탄소의 양이 최대 1조 6,000억 톤으로 추정한 바 있습니다.

최근 이례적으로 따듯하고 기후가 이어지자 북극 지역의 대형 산불피해가 늘어나며 영구동토층 역시 크게 영향받는 것으로 나타났습니다.

연구진은 “기존 산불 연구들은 주로 기상조건에 의한 산불위험지수를 산출해왔다”며 “관련 연구 기후모델들은 지구온난화·영구동토층 해빙·토양 수분 및 산불간 상호작용·식생변화 등을 충분히 고려하지 못했다”고 짚었습니다.

이에 대규모 기후모델 시뮬레이션 자료를 이용해 기후변화 가속화에 따른 산불 증가를 예측하게 됐다고 연구진은 밝혔습니다.

구체적으로 연구팀은 가장 포괄적인 지구 시스템 모델 중 하나인 ‘복합 지구 시스템 모델(CESM)’을 사용해 영구동토층과 산불을 분석했습니다. 이 모델은 토양 수분·영구동토층·산불 과정을 통합적으로 결합한 최초의 모델입니다.

연구팀은 자연적 요인에 의한 기후변화와 인간 활동에 의한 온실가스 배출량 영향을 명확히 구분하고자 했습니다. 이에 IBS가 보유한 슈퍼컴퓨터 ‘알레프(Aleph)’를 이용해 과거와 미래의 대규모 시뮬레이션을 수행했습니다.

시나리오에 맞춰 100개 시뮬레이션이 수행됐으며, 이중 명확한 메커니즘을 찾고자 동일 조건의 시뮬레이션 자료(50개)를 선택 후 분석했습니다.

분석 결과, 21세기 중후반 인간이 내뿜은 온실가스로 인해 북반구 영구동토층 지역의 약 50%에서 급격한 해빙이 발생할 것으로 예측됐습니다.

북극에 인접한 캐나다와 시베리아 서부 지역에서 그 피해가 유독 두드러지게 발생할 것으로 나타났습니다.

산불과 건조한 기후로 인해 영구동토층 일대 토양 수분이 급격하게 감소하기 때문입니다. 토양 건조 환경은 여름철 지면으로부터 증발산을 감소시켜 기온을 증가시키고, 대기를 더 건조하게 만듭니다.

김인원 IBS 연구위원은 “(기후변화로 인한) 급격한 토양 수분과 대기의 변화는 산불을 심화시킨다”고 우려했습니다.

이어 시뮬레이션을 통해 산불이 거의 발생하지 않던 지역에서 강한 산불이 발생하는 지역으로 급변하는 것이 불과 몇 년 안에 발생할 수 있음을 발견하게 됐다고 김 연구위원은 설명했습니다.

그는 “대기 중 이산화탄소 농도 증가는 식물 광합성을 도와 고위도 지역의 식생을 증가시킨다”며 “식생 증가는 (영구동토층에서) 산불 연료 역할을 해 산불 피해를 심화시킨다”고 밝혔습니다.

팀머만 연구단장은 영구동토층에서 추후 발생할 산불이 기후변화를 더 가속화할 것이란 점을 우려했습니다.

그는 “지구 시스템 모델에 산불에 의한 연소 생성물과 대기 간의 상호작용은 완전히 포함돼 있지 않다”며 “향후 이를 더 자세히 연구하고자 한다”고 말했습니다.