기후 변화는 지구 물 순환을 재편하고, 강우 패턴을 교란시키며, 도시와 생태계에 점점 더 큰 부담을 주고 있습니다. 일부 지역은 폭우와 홍수로 어려움을 겪고 있는 반면, 다른 지역은 공중 보건을 위협하고 경제를 붕괴시키며 정치적 불안정 위험을 높이는 장기 가뭄에 직면해 있습니다. 최근 사례로, 2015년부터 2020년까지 수년간 지속된 가뭄으로 남아프리카공화국 케이프타운은 물 부족 사태 직전까지 치달았는데, 관계자들은 이 순간을 "데이 제로(Day Zero)"라고 불렀습니다.

과학자들은   케이프타운 물 위기와 같은  극한 상황이 인간 활동으로 인한 기후 변화 로 인한 것인지  , 아니면 자연적 기후 변동의 일부인지에 대해 오랫동안 논쟁을 벌여 왔으며, 일부 모델에서는 지구 온난화가 실제로 영향을 미칠 수 있다고 시사하고 있습니다.

"하지만 모형은 현실 세계와 다릅니다." 시러큐스 대학교 지구환경과학과(EES)의 토니스 가문 부교수인 트립티 바타차리아는 말한다. "그래서 우리는 과거를 돌아봤습니다."

최근 Nature Communications  에  게재된 논문에서  , 바타차리아와 EES 졸업생 클레어 루벨케(Claire Rubbelke, '25, Ph.D.)가 이끄는 연구진(뉴욕 주립대학교 환경과학 및 임학부 학부생 루시 와이스벡(Lucy Weisbeck)과 이전 연구에서 엘렌 조겐슨(Ellen Jorgensen, '23)의 지원도 받음)은 남아프리카 해안에서 시추한 퇴적물 기둥에 보존된 고대 식물 물질을 분석했습니다. 이 분자들은 식물에 양분을 공급한 강우에서 유래한 수소 동위원소를 포함하고 있어 과거 기후 조건에 대한 화학적 지문을 제공합니다.

이 연구는 지구의 빙하기 주기와 대기 조성에 큰 변화가 있었던 125만 년에서 70만 년 전 사이의 55만 년 기간인 중기 플라이스토세 전환기에 초점을 맞춥니다. 연구진은 이 기간 동안 적도 부근에서 상승하여 위도 30도 부근에서 하강하는 거대한 해들리 순환의 수축과 팽창을 포함한 지구 대기 순환의 극적인 변화가 남아프리카에 습윤과 건조 조건을 형성했다는 증거를 발견했습니다. 후자는 케이프타운의 '데이 제로' 위기 당시 경험했던 조건과 일치합니다.

"과거 기후가 극적으로 변했을 때, 제로 데이 가뭄과 유사한 변화가 발생했다는 것을 발견했습니다."라고 바타차리아는 말합니다. "이는 이러한 유형의 사건들이 실제로 지구 기후 변화에 의해 발생한다는 것을 시사합니다."

루벨케는 이번 연구 결과가 미래에 대한 새로운 의문을 제기한다고 말합니다. "제가 궁금한 중요한 질문 중 하나는 이러한 단기 가뭄, 특히 데이 제로 가뭄은 비교적 단기간 지속되었지만, 앞으로 더 장기화되어 결국 지역 기후의 영구적인 특징으로 자리 잡을 것인가 하는 것입니다."라고 그녀는 말합니다. "과거 가뭄이 퇴적물 기록에 남아 있다는 사실은 이러한 가뭄이 오랫동안 지속되었음을 시사합니다."

루벨케는 향후 박사후 연구원으로서   아프리카 동부 해안 반대편에서  비교 연구를 수행하여 대륙 전체의 강우량 변화를 더 잘 이해할 계획입니다. 또한, 인류의 요람과 같은 주요 화석 유적지가 있는 남아프리카에서 강우 패턴의 변화가  초기 인류 진화에 어떤 영향을 미쳤는지 탐구하고자 합니다. 식생과 물 공급량의 변화는 호미닌 종의 거주지와 생존에 영향을 미쳤을 가능성이 있습니다.

이 연구는 과학적 통찰력을 넘어 현재 상황에 실질적인 가치를 제공합니다. 남아프리카 공화국과 같은 지중해성 기후(온화하고  습한 겨울  과 덥고 건조한 여름이 특징)를 공유하는 캘리포니아와 같은 지역은 과거 가뭄 역학에 대한 더 깊은 이해를 통해 이점을 얻을 수 있습니다. 바타차리아는 "기후 모델은 우리가 계획을 세우는 데 사용할 수 있는 유일한 도구입니다."라고 말합니다. "기후 모델이 과거 사건을 얼마나 잘 시뮬레이션하는지 테스트함으로써 부족한 부분을 파악하고 궁극적으로 미래에 더 잘 대비할 수 있도록 모델링 역량을 향상시킬 수 있습니다."