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가뭄으로 갈라진 땅의 모습. 21세기 들어 토양 수분이 급격히 줄어든 것으로 나타났다. 게티이미지뱅크 제공.

21세기 들어 호주, 미국, 그리스, 캐나다 등 전 세계에서 역대급 규모의 대형 산불들이 일어났다. 국내에서도 경북 지역 산불로 인명 피해까지 입었다. 건조한 환경과 강풍 등이 직접적으로 원인으로 거론됐다. 국내 연구진이 21세기 초부터 전세계적으로 토양 수분이 급격히 고갈됐다는 연구결과를 내놨다. 걷잡을 수 없이 빠른 산불의 배경에는 건조한 대기 환경과 강풍 외에도 이같은 토양 수분 고갈이 있다는 것이다. 

서기원 서울대 지구과학교육과 교수는 류동렬 호주 멜버른대 공대 교수와 함께 대기 및 해양 온도 상승이 토양 수분 손실로 이어지고 있다는 점을 확인하고 연구 결과를 28일 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다. 연구팀은 대기와 해양 온도가 상승하면서 강수량과 증발산량 등 지구의 물 순환 및 흐름이 큰 변화를 겪었다고 설명했다. 증발산량은 지표면에서 대기로 손실되는 수증기량을 의미한다. 

● 해수면 상승, 자전축 이동은 토양 수분 손실 증거

연구팀은 유럽중기기상예보센터(ECMWF)에서 만든 글로벌 기후 재분석 데이터 세트인 ‘ERA5’를 통해 21세기 초 토양 수분이 비정상적인 수준으로 급격히 고갈됐다는 점을 확인했다. ERA5는 1950년대부터 현재까지의 기후를 재구성한 자료로 과거의 대기, 해양, 육지 관련 기상 데이터를 제공한다. 

연구결과에 따르면 2000~2002년 전세계 토양 수분은 약 1614Gt(기가톤) 감소했다. 이는 2002~2006년 그린란드 빙하 손실량인 900Gt보다 1.8배 많은 양이다. 2003~2016년에도 토양 수분은 계속 줄어들어 이 기간 1009Gt이 추가로 감소했다는 점도 확인됐다. 연구팀은 ERA5 데이터로 분석한 결과를 놓고 지구 평균 해수면 상승, 지구 자전축 이동 등 두 가지 독립 변수와의 연관성을 추가로 분석했다. 

2005~2015년 지구 평균 해수면은 연간 0.32(±0.02)mm 상승했다. 지구 평균 해수면은 그린란드, 남극 등의 빙하가 녹아 바다로 유입되면서 높아지기도 하지만 육상의 물이 바다로 이동하면서 상승하기도 한다. 연구팀은 ERA5를 통해 확인한 토양 수분 손실량과 해수면 높이 변동량이 깊은 상관관계를 보인다는 점을 확인했다. 토양 수분이 특히 크게 줄어든 기간인 2000~2002년에는 해수면이 연간 1.95(±0.29)mm 상승했다.

지구 자전축 이동도 토양 수분 손실의 직접적인 근거다. 연구팀에 따르면 2003~2021년 지구 자전축은 동경 90도 방향으로 약 58cm 이동했다. 지구가 자전할 때 중심이 되는 축이 이동했다는 의미다. 육지의 물이 줄어들면 지구의 질량 분포가 바뀌고 질량이 좀 더 많은 방향으로 자전축이 미세하게 이동한다. 

연구팀은 "토양 수분이 줄어든 원인도 결국 기후변화일 것"이라고 밝혔다. 지구온난화 심화로 대기와 해양의 온도가 상승하고 강수량과 증발산량에 변화가 생기면서 토양 수분이 줄어들었을 것이란 설명이다. 

● 부쩍 잦아진 ‘산불’과 연관...기후 변화 지속되면 더 악화될 것 

이번 연구는 가뭄에 대한 선행 연구와 맥락이 통한다. 지난 1월 16일 국제학술지 ‘사이언스’에 실린 스위스 연방 산림·눈경관연구소(WSL) 연구에 따르면 기후변화로 인해 지난 40년간 전 세계적으로 가뭄 기간이 길어졌으며 토양 건조화가 심화되는 추세를 보였다.

잦아진 대형 산불도 마른 토양과 연관이 있을 것으로 추정된다. 올해 1월에는 미국 로스앤젤레스에서 통제 불능 수준의 산불이 발생했으며 2023년에는 하와이, 캐나다, 그리스 등에서 진압하기 어려운 수준의 대형 산불이 발생했다.

국내에서도 지난 21일부터 경북 의성, 경남 산청 등에서 동시다발적으로 산불이 발생했다. 토양이 건조해지면 나무와 낙엽의 수분 함량이 크게 줄고 대기 중 습도가 낮아지면서 불씨가 커지기 쉬운 환경이 조성돼 산불이 확산되기 쉬운 조건이 만들어진다. 

과학자들은 기후 변화로 인해 앞으로 폭염, 폭우뿐 아니라 가뭄 발생 빈도도 더욱 높아질 것으로 예측하고 있다. 이산화탄소 배출을 줄이는 등 기후 변화에 적극적으로 대응하지 않으면 가뭄과 같은 재난이 일상화될 수 있다는 우려다.  

이번 연구도 기후 변화에 대한 대책이 필요하다는 게 결론이다. 연구팀은 “2021년까지도 토양 수분 손실량이 회복되지 않는 추세를 보인다는 점이 확인됐다”며 “기후가 계속 따뜻해지면 추가적인 수분 손실이 발생할 것으로 예상된다”고 말했다. 이어 “현재의 기후 조건이라면 향후에도 회복 가능성은 낮다”는 비관적인 전망도 내놨다.

[문세영 기자 moon09@donga.com]

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