지구 온난화 그리고 기후 변화에 관한 국제 연합 기본 협약

지구 온난화로 인해 전 세계 곳곳은 극심한 추위 혹은 끝없는 불볕더위 등의 이상 기후를 보이고 있다. 또한 해빙의 감소, 폭우 및 가뭄 등의 자연재해 등도 크게 늘고 있다. 심지어 몇몇 지구 상의 동식물들은 멸종 위기에 처해 있다. 이에 전 세계 국가들은 기후 변화에 관한 국제 연합 기본 협약(UNFCCC)을 설립하며 온실가스를 줄이기 위한 노력에 힘을 쏟고 있다.

2014년 유엔 기본 협약이 열린 독일 본의 옛 국회 의사당 ⓒ UNFCCC.

지구 온난화에 관한 연구도 크게 늘고 있다. 과학자들은 그동안의 연구 결과를 토대로 컴퓨터 모형화를 이용하여 미래를 예측하곤 하는데, 최근 eLife에 개재된 독일의 한 연구에 따르면 그 결과가 매우 충격적이어서 화제가 되고 있다. 연구 결과에 따르면, 향후 500년 이내에 우리 인류는 북극의 온도 상승으로 인해 시베리아 툰드라의 대부분을 잃게 될 것이라고 한다. 연구진은 현재 인류가 추진하고 있는 강력한 기후 완화 전략으로도 2500년 정도에는 시베리아 툰드라의 약 30%만이 생존하리라 예측했다.

툰드라란?

툰트라(Tundra)는 지하에 오랫동안(보통 2년 이상) 토양온도가 0°C 이하로 유지되는 영구 동토(permafrost)로 구성된 한대 지역을 일컫는다. 때로는 지표면 온도가 0°C 이상으로 올라갈 때도 있지만, 지하는 항상 0°C 이하(물의 어는점)로 유지된다. 툰드라는 러시아 북서 지역인 콜라 반도에서 사용되는 킬딘 사미어 т？ндар에서 유래한 말로 고지대나 나무 없는 산지대를 의미한다고 알려져 있다.

그린란드 동부의 툰드라 지역 ⓒ Hannes Grobe

시베리아의 툰드라 지역 ⓒ Dr. Andreas Hugentobler

툰드라는 북극과 가까운 북극(주로 러시아, 캐나다, 미국, 그리고 그린란드의 고위도 지방 경계선)에서 볼 수 있지만, 남극 일부 지역 및 다른 지역의 산꼭대기(알파인 툰드라라고 부름)에서도 볼 수 있다.

극지방의 툰드라 지역 ⓒ Terpsichore, Naculgummie

툰드라의 독특한 자연환경 

강수량이 적은 툰드라는 비가 거의 내리지 않으며 일반적으로 매우 춥고 바람이 많이 불기 때문에 나무가 자라지 않는 등의 매우 독특한 생태계를 보여주고 있다. 툰드라의 특정 환경 및 기후 조건은 다양하지는 않아도 매우 독특하고 아름다운 동식물에 생명을 불어넣어 주고 있다.

북극 툰드라와 같이 강수량 및 기온에 의해서 툰드라 지역이 나타나는 지역도 있지만, 고도에 의해서도 툰드라의 환경이 나타날 수 있다. (알파인 툰드라라고 부름) 사진은 베네수엘라 안데스 산맥의 알파인 툰드라 지역. ⓒ Adolfo

툰드라의 얼어붙은 토양은 관목, 이끼, 그리고 꽃이 없는 작은 녹색 식물등으로 뒤덮이고 있으며 거주 동물로는 주로 북극여우나 북극곰 등이 있다. 언뜻 보기에는 매우 황량하지만, 이 척박한 땅이 끝나는 곳에서부터 숲이 시작된다. 위 라인을 “treeline ecotone(수목선 에코톤)”이라고 부른다.

북극의 온난화 ？ 숲이 북쪽으로 확장되고 있다

문제는 지구 온난화로 인해서 툰드라와 울창한 숲의 경계인 수목선 에코톤이 점점 북쪽으로 확장되고 있다는 점이다. 온실가스의 방출로 인한 지구 온난화는 툰드라의 영구 동토층을 녹이며 이는 결국 엄청난 양의 저장된 온실가스를 다시 대기로 방출하며 전 세계의 온난화를 가속화 할 수 있다.

시베리아 지역 툰드라 ⓒ Sergey.vlad.popov

실제로 북극의 온난화는 최근 수십 년 중 가장 빠른 진행 속도를 보이고 있다. NSIDC(National Snow and Ice Data Center)에 따르면 북극 지역의 기온은 1960년에서 2019년 사이에 거의 섭씨 4도(화씨 7.2도) 상승했으며, 이는 다른 지역의 온난화보다 약 2배 정도 빠른 수준이다. 북극의 온난화는 북극의 해빙 면적을 감소시키고 있으며 북극의 육지에도 영향을 미치고 있다. 예를 들면 시베리아 낙엽송 숲이 점점 북쪽으로 경계를 확장하고 있다.

연구팀의 충격적인 결과 ？ 2100년까지 탄소 배출량이 0으로 감소하더라도 툰드라의 30% 정도밖에 보호되지 않는다

수목선의 변화는 전 세계적으로 일관적이지 않기에 툰드라가 얼마나 빨리 숲으로 대체될지 정확히 예측하기는 매우 어렵다. 독일 브레머하펜에 있는 알프레드 베게너 연구소 (Alfred Wegener Institute) 헬름홀츠 극지 및 해양 연구 센터의 연구진은 LAVESI(Larix vegetation simulator)라는 모델을 사용하여 시베리아 낙엽송 숲 성장을 계산하며 툰드라의 숲 대체율을 예측했다.

연구를 이끈 생태학자이자 산림 수치 모델 학자 슈테판 크루제 박사(Dr. Stefan Kruse)에 따르면 LAVESI  모델로 지구 온난화 동안 진행 중인 수목선 변화 예측(툰드라가 얼마나 빨리 숲으로 변할지의 예측)이 가능하다고 한다. LAVESI 모델은 온도, 강수량 및 영구 동토층의 여름 해빙 깊이 등을 기반으로 하는 개별 나무의 수명 주기를 중심으로 해당 지역에서 생산된 종자의 수, 그리고 이들이 지상에 어떻게 분포되는지, 또한 여러 환경에 처해있을 시 얼마나 많은 종자가 성인 나무로 변할 것인지를 평가한다.

연구팀이 내세운 여러 가설 중 가장 가능성이 큰 기후 변화 시나리오에 따르면, 지구 온난화가 현재 추세대로 진행된다는 가정 시 500년 후 툰드라는 대략 현재 크기 거의 6% 정도로 줄어들 것으로 예상된다고 한다. 위 결과는 온실가스 배출량이 극적으로 감소하지 않는 한 시베리아 툰드라는 500년 이내에 지구 상에서 사라질 수도 있다는 말과 같다. 툰드라의 손실은 생물다양성에 큰 타격을 줄 수 있으며 인간 문화에도 영향을 끼친다. 또한 북극 온난화를 계속해서 악화시킨다는 우려를 낳고 있다.

2500년 정도가 되면 툰드라의 면적은 급감하리라 예측된다. ⓒ Kruse et al. 2021

연구팀은 인류가 현재 기후 변화에 관한 국제 연합 기본 협약에서 추진하고 있는 강력한 요구사항대로 따른다고 하더라도 (2100년까지 탄소 배출량이 0으로 감소하고 지구 온도 상승이 2°C 미만으로 유지되는 시나리오) 툰드라의 32.7%밖에 보호가 되지 않을 것이라고 밝혔다. 보다 충격적인 사실로 온난화에 대한 결과로 수목선이 북쪽으로 진행되기 시작한다면 다시 기온이 낮아지더라도 수목선의 후퇴 가능성이 매우 낮다고 한다.

쿠르제 박사와 연구팀의 울리케 헤어츠슈흐 박사(Dr. Ulrike Herzschuh)에 따르면 툰드라의 30% 이상을 보호한다고 가정하였을 시, 대규모 보호 구역을 만들어서 툰드라의 동식물이 생존을 보장할 수 있을것이라고 예측했다. 위 시나리오대로 진행했을 때에는 숲 부분을 다시 툰드라 지역으로 바꿀 수 있을 것으로 예측했다.

온실가스 배출량이 증가하면 지구 온난화 현상은 가속화할것으로 예측된다.  ⓒ Kruse et al. 2021