환경 온난화되는 북극이 어떻게 지구 기후 변화를 가속화하는가
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온난화되는 북극이 어떻게 지구 기후 변화를 가속화하는가
노던 애리조나 대학의 생물학 교수인 테드 슈어와 전 세계의 다른 연구자들이 작성한 최근 3편의 논문은 영구동토층 탄소 네트워크를 통해 구성되었으며, 이 논문에서는 따뜻해지고 있는 북극 툰드라에서 일어나는 생물학적 과정을 조사하고 기후가 계속 변화함에 따라 그 지역에서 무엇을 기대할 수 있는지에 대한 통찰력을 제공합니다.
북극권 영구동토층을 포함한 세계 최북단 생태계는 유기 탄소의 중요한 저장고입니다. 툰드라와 많은 북방 삼림을 포함하는 이 지역은 지구 토양 면적의 15%에 불과하지만, 세계 토양 유기 탄소의 약 3분의 1을 저장 합니다 .
물과 마찬가지로 탄소는 지구 생태계를 순환하는데, 일부는 식물 광합성(흡수라고 알려진 과정)에 의해 대기에서 끌어내지고, 일부는 분해와 같은 다른 생물학적 과정을 통해 대기로 방출됩니다 . 대기로 탄소를 방출하는 자연적 과정을 총칭하여 생태계 호흡이라고 합니다.
현재 영구 동토층 생태계는 지구 나머지 지역보다 3~4배 더 빨리 온난화되고 있으며, 이로 인해 이 지역의 탄소 순환이 증가하고 호흡이 증가하고 있습니다. 인간 활동이 여전히 대기 중 온실 가스 배출의 주요 원인이지만, 연구자들은 북극 영구 동토층에서 추가로 배출되는 양이 미래의 기후 변화를 10~20% 가속화할 것으로 예상하며, 2100년까지 대규모 산업 국가와 비슷한 영향을 미칠 것으로 예상합니다.
영구 동토층 지역에서 증가한 배출량 예측은 2015년 12월 196개국이 지구 온난화를 제한하기 위해 채택한 국제 조약인 파리 협정에서 설정한 목표에 제대로 반영되지 않았습니다. 영구 동토층에서 발생하는 이러한 미래 배출량은 196개국이 파리 협정의 일부로 설정한 목표에 반영되지 않았습니다. 즉, 영구 동토층 해빙을 고려하고 합의된 온도 목표를 충족하기 위해서는 세계적 및 국가적 탄소 배출량 감축이 더욱 야심적이어야 합니다.
호흡에 대한 연구
슈어와 그의 과학 협력자들은 지구 곳곳의 생태계 호흡에 영향을 미치는 요소를 더 잘 이해하기 위해 영구동토층 지역의 데이터를 수집하고 분석하는 매우 중요한 작업을 수행했습니다.
Nature Climate Change 에 발표된 한 연구 에서 연구자들은 영구 동토층과 비영구 동토층 생태계의 70개 지점에서 수십 년간의 연간 이산화탄소 플럭스 데이터를 분석했는데, 여기에는 181개 생태계의 여름철 데이터도 포함되었습니다. 그들은 비영구 동토층 시스템이 여름 식물 성장이 증가함에 따라 추가 탄소를 저장하지만, 영구 동토층 생태계에서는 가을과 겨울의 탄소 손실이 여름철 흡수량의 유사한 증가로 상쇄될 만큼 상당하다는 것을 발견했습니다.
"장기 현장 측정에 대한 이 분석은 북쪽의 탄소 순환과 기온이 상승함에 따라 어떻게 변화하는지에 대한 보다 완전한 그림을 개발하는 데 도움이 됩니다." 연구의 공동 저자이자 Woodwell Climate Research Center의 수석 과학자인 Sue Natali가 말했습니다. "우리는 영구 동토층 지역에서 가을과 초겨울에 예전보다 더 많은 탄소를 방출하는 것을 보고 있습니다. 이는 여름철 기온 상승과 더 깊은 해빙의 결과입니다."
나탈리는 이 연구에 기여한 ABCflux 데이터베이스 프로젝트를 이끄는 Permafrost Pathways를 이끌고 있습니다.
4월 17일 Nature 에 게재된 또 다른 기사 에서 연구자들은 온난화를 시뮬레이션하기 위해 미니어처 온실을 사용한 28개 툰드라 지역의 56개 실험에서 얻은 데이터를 수집한 다음, 그 결과를 종합하여 미래의 온난화가 이 지역에 어떤 영향을 미칠지 더 잘 파악했습니다. 그들은 공기 중 평균 온도가 1.4°C, 토양에서 0.4°C 상승하면 생태계 호흡이 30% 증가한다는 것을 발견했습니다.
두 연구 모두 물과 영양소 가용성과 같은 지역적 환경 요인이 다른 지역의 탄소 흡수량이나 호흡에 차이를 일으켰음을 지적했습니다.
이러한 연구를 통해 얻은 데이터는 영구동토층 지역의 온난화에 반응하여 탄소 순환에 대한 구체적이고 자세한 이해와 기후 변화에 대한 피드백을 제공하는 데 도움이 됩니다. 이 정보는 지구 온난화를 제한하기 위해 인간의 온실 가스 배출을 줄이기 위한 글로벌 정책 수립에 사용할 수 있습니다.
"이러한 실험은 자연 생태계를 미래에 북극에서 발생할 것으로 예상되는 환경 조건에 노출시킵니다." 슈어는 말했습니다. "전 지역에서 실험을 통해 수집된 이러한 데이터는 저장된 영구 동토층 탄소가 이산화탄소와 메탄 온실 가스의 형태로 대기로 방출됨에 따라 북극 지역이 미래의 기후 변화를 가속화하기 위해 어떻게 행동할 것인지에 대한 통찰력을 제공합니다."
수십 년의 데이터와 계산
영구 동토층 생태계에 대한 연구는 진행 중이며, 연구자들이 더 많은 데이터를 수집함에 따라 탄소 순환에 대한 더 나은 정보에 입각한 결론을 도출할 수 있습니다. Nature Climate Change 분석에서 연구자들은 1990년과 2009년 사이에 측정한 이산화탄소 흡수량과 이산화탄소 손실을 비교한 이전 연구의 모순된 결과를 다루었습니다.
그 이후로 가을과 겨울에 수집하는 장소의 수가 엄청나게 증가했고, 추가 데이터를 사용하여 Nature Climate Change 분석은 영구 동토층 생태계에서 비성장기 탄소 손실이 성장기 흡수를 초과한다는 것을 발견했습니다. 다시 말해, 영구 동토층 지역은 대기 탄소의 공급원이 되고 있으며, 연구자들은 시간이 지남에 따라 증가할 것으로 예상합니다.
이 연구의 글로벌 협업적 특성은 영구 동토층 데이터를 수집, 분석 및 결론 도출하는 데 복잡성을 더합니다. 4월 30일 Nature Climate Change 에 게재된 세 번째 논문 에서 Schuur와 공동 저자들은 러시아의 우크라이나 침공으로 인해 영구 동토층 사이트와 데이터에 대한 접근이 불가능해진 결과를 설명했습니다.
북극 탄소 플럭스 모니터링 사이트의 전체 네트워크는 영구 동토층 전체의 경관 변동성의 55%를 차지하며 27개의 러시아 사이트를 제거한 네트워크에 비해 50% 더 많은 정보를 제공합니다. 연구자들은 손실된 환경 공간을 반영하기 위해 북미에 27개의 새로운 사이트를 구축하면 전체 네트워크의 정보의 최대 80%를 회복하는 데 도움이 될 것이라고 썼지만, 러시아 내 일부 생태계 에는 북미 유사 사이트가 없기 때문에 존재하는 데이터 격차를 메우지는 못할 것입니다 .
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