기후 변화가 광범위한 사막화를 초래할 것이라는 경고에도 불구하고, 많은 건조지대가 공기 중 CO2 증가로 인해 더욱 푸르게 변하고 있다. 

미국 예일대학교의 예일환경360(EALE Environment360)은 건조지대 공기 중 ㏇2증가로 인해 식물이 생성되면서 물 부족 현상이 발생할 수 있다고 16일 경고한다.

호주 남동부는 점점 더 덥고 건조해지고 있습니다. 가뭄이 길어지고 기온이 정기적으로 화씨 95도(섭씨 35도)를 넘습니다. 산불이 끊이지 않습니다. 하지만 어떻게 된 일인지, 숲은 계속 자라고 있습니다. 지구상에서 가장 극단적이고 불안정한 생태계 중 하나가 기상학을 거스르고 더 푸르게 변하고 있습니다.

그리고 호주는 결코 외롭지 않습니다. 아프리카의 사헬에서 건조한 인도 서부, 중국 북부의 사막에서 아프리카 남부까지 이야기는 똑같습니다. 호주 시드니에 있는 뉴사우스웨일즈 대학교 기후 변화 연구 센터의 물 순환 연구원인 제이슨 에반스는 "

건조지대는 지구 육지 표면의 약 40%를 차지합니다. 사막의 중심부는 사바나 풀, 건조한 삼림 지대, 때로는 관개된 들판으로 둘러싸여 있습니다. 국제 자연 보전 연맹(International Union for Conservation of Nature)에 따르면, 건조지대는 세계 인구의 3분의 1 이상이 살고 있으며 세계에서 가장 생물학적으로 다양한 생태계 중 하나입니다.

 

매주 업데이트가 이메일로 전송되는 E360 뉴스레터를 구독하세요. 가입하기 .

지난 반세기 동안 대부분의 건조지대는 강수량 감소와 더불어 더 높은 기온과 더 빠른 증발률을 경험했습니다. 또한 많은 곳이 열악한 농업 관행과 가축의 과도한 방목으로 인해 황폐화되었습니다. 기후 과학자와 생태학자는 최근까지 기상적 건조함이 증가하고 인간 활동으로 인한 압력이 결합되면 식물이 줄어들 것이라고 추정했습니다. 그들은 유엔 관리들이 "우리 시대의 가장 큰 환경적 도전"이라고 부르는 광범위한 사막화에 대해 정기적으로 경고해 왔습니다.

그러나 대부분의 건조 지대에서는 이러한 예상된 사막화가 일어나지 않았습니다. 식물은 시들고 죽는 대신 보통 더 빨리 자라서 지형을 확장하는 반면 사막은 후퇴하고 있습니다. 세계의 탄소 및 물 순환 연구자들은 이것이 주로 대기 중의 추가 CO2 때문이라고 말합니다.

증가하고 있음에도 불구하고 전 세계 대부분의 건조 지역에서 녹화가 진행되고 있습니다."라고 말합니다.

무슨 일이 일어나고 있는 걸까요? 가장 최근의 연구에 따르면, 가장 큰 이유는 산업화 이전 시대 이후로 대기 중 이산화탄소 농도가 50%나 증가했기 때문입니다. 이 증가된 이산화탄소는 기후 변화를 촉진할 뿐만 아니라 식물의 광합성을 빠르게 촉진합니다. 이산화탄소가 풍부한 공기는 식물이 부족한 물을 더 효율적으로 사용할 수 있게 함으로써 가장 건조한 지역에서도 식물의 성장을 비옥하게 합니다.

두 가지 최근 모델링 연구에 따르면, 우리가 대기 중으로 더 많은 이산화탄소를 뿜어내면서 건조지 녹화는 계속될 것으로 보입니다. 하지만 생태학자들은 겉모습과는 달리, 녹색화는 건조 생태계와 이에 의존하는 사람들에게 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 경고합니다. 사막 식물과 동물은 종종 손해를 볼 것이고, 여분의 식물은 부족한 물 공급을 흡수할 수 있습니다.

광합성은 식물이 잎의 기공을 통해 CO2를 흡수하여 식물 물질로 전환하여 성장하는 과정입니다. 이 과정에는 물이 필요한데, 건조 지역에서는 물이 식물 성장의 제한 요소가 되는 경우가 많습니다. 공기 중 CO2 농도가 높을수록 광합성이 더 쉬워지고 식물이 이 과정에서 물을 덜 사용할 수 있습니다.

농업 과학자들은 식물 성장에 대한 추가 CO2의 이점에 대해 오랫동안 알고 있었습니다. 농부들은 때때로 수확량을 늘리기 위해 온실의 밀폐된 대기에 가스를 투여합니다. 사실상, 우리는 이제 전체 대기에 동일한 일을 하고 있습니다.

더운 건조한 기후의 부정적 영향은 사라지지 않았지만, 대부분의 건조 지대에서 이 CO2 비료 효과는 더 강력해지고 있습니다. 화석 연료 연소로 인해 대기 중 CO2 농도가 계속 상승한다면 식물 성장의 이러한 과급은 단명할 가능성이 없어 보입니다. 지난달에 발표된 새로운 모델링 연구에 따르면, 앞으로 수십 년 동안 더 두드러질 것이라고 합니다. 이 연구의 공동 저자인 에반스는 "대부분의 글로벌 건조 지대에서 식물 생산성이 증가할 것으로 예상됩니다."라고 말합니다.

CO2에 대한 예상치 못한 이러한 상승은 기후 변화 속도 자체에 영향을 미칠 것입니다. 생태계를 건조시키고 CO2를 방출하여 기후 변화를 가속화하는 대신, 대기 중으로의 인위적인 가스 방출은 식물이 탄소 포집량을 증가시켜 탄소를 줄이는 데 도움이 됩니다.

과학자들은 빠르게 성장하는 식물이 흡수하는 CO2의 양이 늘어나 대기 중 CO2 축적이 조절된다고 말합니다.

얼마 동안 건조한 땅뿐만 아니라 모든 생물 군계에서 지구적 녹화가 증가하고 있다는 증거가 증가했습니다. 2016년 보스턴 대학의 원격 감지 전문가인 랑가 미네니는 8개국에서 온 32명의 다른 팀과 함께 NASA 위성 이미지를 연구하여 식물의 추세를 파악했습니다. 그들은 지구 식물 지역의 4분의 1에서 절반이 1980년 이후로 잎 면적 지수(식물의 풍부함을 측정하는 표준 척도)가 증가했다고 결론지었습니다.

Myneni의 이후 통계 분석에 따르면 이 지구적 녹화의 약 70%가 CO2 비료에 기인할 수 있다고 합니다. 다른 요인으로는 대기 오염, 강우량, 토지 피복으로 인한 질소 침전의 지역적 변화가 있습니다.

이러한 결과는 전 세계 다양한 생태계의 광합성 속도를 평가한 캘리포니아 대학교 버클리의 2021년 연구 에서 확인된 것으로 보입니다 . 식물과 그 위의 공기 사이의 가스 교환을 측정하는 "플럭스 타워" 네트워크를 사용하여 탄소 순환 연구자 트레버 키넌과 동료들은 1982년 이후로 광합성이 12% 증가했으며 CO2 비료가 다시 주요 원인이라고 결론지었습니다.

녹색 지역은 2000년부터 2017년까지 잎이 자랐고 갈색 지역은 잎이 줄었습니다. JOSHUA STEVENS / NASA EARTH OBSERVATORY

키넌은 더 빨리 자라는 식물의 추가 CO2 흡수가 대기 중 가스 축적을 완화하고 있다고 말합니다 . "그것은 결코 기후 변화를 멈추지는 않지만, 우리가 그것을 늦추는 데 도움이 됩니다."

이 지구적 녹화는 건조 지대에서 가장 극적으로 나타나며, 생태계와 생태계에 의존하는 사람들의 삶에 가장 큰 영향을 미칩니다. 모든 건조 지역에서 일어나는 것은 아닙니다. 일부 지역에서는 갈색으로 변하고 있습니다. 하지만 많은 지역에서는 그렇지 않습니다.

매사추세츠주 팔머스에 있는 우드웰 기후 연구 센터의 원격 감지 연구원인 에반스와 아덴 버렐이 2020년에 실시한 평가 에 따르면, 건조 지대의 약 6%가 1982년 이후로 사막화를 겪었으며, 이는 기상 조건에 따른 이전 추정치의 4분의 1에 불과합니다. 이 지역에는 미국 남서부 대부분, 가뭄이 잦은 브라질 북동부, 중앙아시아 일부가 포함되었습니다.

하지만 에반스와 버렐은 상당한 녹화가 이전에 인정된 것보다 훨씬 더 광범위하고 사막화보다 3배 이상 크다는 것을 발견했습니다. 그것은 인도에서 아프리카 사헬과 중국 북부에서 호주 남동부까지 세계 건조 지대의 41%를 포함했습니다.

최근 기후 모델링에 따르면 건조 지역의 녹화는 세기 중반 이전에는 둔화되지 않을 것이며 오히려 가속화될 가능성이 있습니다.

작년에 중국 란저우 대학의 Guolong Zhang과 동료들은 지난 30년 동안 건조지대의 건조도와 잎 면적 사이에 전 세계적인 차이가 있음을 발견했다고 보고했습니다. Zhang은 "분리"의 이유가 "CO2의 비료 효과"에 있다고 말합니다.

또한 YALE E360에서도

농업에서의 태양열 혁명이 어떻게 세계 지하수를 고갈시키고 있는지 자세히 읽어보세요 .

왜 과거의 만연한 사막화 예측이 그토록 틀렸을까요? 에반스는 한 가지 이유가 연구자들이 대기의 건조함을 측정하는 표준 척도인 건조 지수가 식물이 자랄 가능성을 확실하게 예측할 수 있다고 믿게 되었다고 말합니다.

건조 지수는 강수량과 증발을 통한 잠재적 수분 손실 간의 비율입니다. 비율이 낮을수록 조건이 더 건조합니다. 지구 CO2 농도가 변하지 않을 때 식물에 대한 읽기가 잘 작동하지만 대기 CO2 농도가 상승하면 식물이 수분을 더 효율적으로 사용하고 성장이 더 이상 기상을 반영하지 않습니다. CO2 수치 상승이 강수량 감소보다 더 큰 영향을 미칠 경우 건조는 녹화를 동반합니다.

물은 건조 지대에서 식물 성장을 제한하는 유일한 잠재적 요인이 아닙니다. 영양소, 특히 질소의 가용성도 또 다른 요인입니다. 이는 CO2 비료의 이점이 계속 증가할지에 대한 의문을 제기합니다. 그러나 최근 기후 모델링에 따르면 건조 지대의 녹화는 세기 중반 이전에는 둔화되지 않을 것이며 가속화될 수 있습니다.

농부들은 지하수를 펌핑하여 작물을 관개함으로써 인도 구자라트의 건조한 주를 녹색화하고 있습니다. GREATSTOCK / ALAMY STOCK PHOTO

작년에 베이징의 칭하우 대학의 수문학 모델러인 류지웨이는 CO2 비료가 건조에 미치는 영향을 고려할 때, 이번 세기말까지 건조 지역은 5%만 늘어날 것이지만, 식물 생산성은 약 50% 증가할 것이라고 결론 지었습니다 .

그리고 지난달, 뉴사우스웨일즈 대학교의 버렐, 에반스, 신웨 장도 지금까지 가장 자세한 모델링 에서 같은 것을 발견했습니다 . 새로운 예측은 "기후 변화로 인한 건조함이 계속 증가"하지만 "건조 지역의 4% 미만이 사막화될 것 " 이라고 결론지었습니다. 에반스는 미래의 녹화의 정확한 범위는 대기 중에 얼마나 많은 CO2가 축적되는지에 따라 달라질 것이라고 말합니다. 그러나 모든 시나리오에서 그들의 모델링은 대부분의 건조 지역이 더 녹화될 것이라고 예측합니다.

이 녹화의 효과는 이미 엄청납니다. 현재 애들레이드 대학교에 있는 사미 리파이는 호주 동부의 삼림 지대는 지난 40년 동안 "기록적인 가뭄과 더위가 반복" 되었다고 말합니다. 그러나 그 기간 동안 "이산화탄소 비료는 증가하는 건조함을 앞지르며 호주의 목본 생태계 녹화를 촉진했습니다."

관개로 인해 발생하는 녹화 현상은 부족한 물 저장고에 엄청난 피해를 입히고 귀중한 건조지 생태계를 파괴할 수 있습니다.

일부 연구자들은 농부들이 토지를 사용하는 방식과 같은 다른 요인들이 지역적으로 중요할 수 있다고 주장합니다. 토지를 제대로 사용하지 않으면 종종 사막화가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 나무를 장작으로 베어내거나, 나쁜 작물 재배 방식으로 토양이 침식되거나, 이용된 건조 지대의 대부분을 차지하는 초원에 가축을 너무 많이 놓는 경우입니다. 하지만 농부들은 때때로 관개 작물을 재배하거나 밭에 나무를 심어 황무지를 "녹화"하기도 합니다. 가장 극적인 녹화 지역 중 일부에서는 여러 가지 요인이 작용할 수 있습니다.

Myneni 등이 2019년에 실시한 연구 에 따르면 토지 이용 관리가 "녹색 지구"의 핵심 동인이며, 관찰된 녹색 잎 면적의 순 증가의 3분의 1 이상, 아마도 그 이상을 차지한다"고 결론지었습니다.

사하라 사막 남쪽 끝자락에 있는 사헬 지역을 살펴보자. 그곳의 식물 성장은 모든 곳의 대기에서 발견되는 추가 CO2의 혜택을 받았다. 하지만 이 지역은 1970년대와 1980년대의 파괴적인 가뭄 이후 비가 다시 내렸다. 그리고 어떤 지역에서는 농부들이 농사짓는 방식을 바꾸어 , 밭에서 나무가 자연스럽게 재생되도록 하여 작물에 그늘과 영양분을 공급했다.

워싱턴 DC에 있는 세계자원연구소의 지리학자 크리스 레이지는 니제르 농부들 사이에서 이런 추세를 추적했습니다. 그는 니제르 남부에 있는 약 1,250만 에이커의 이전에는 거의 나무가 없었던 땅에 현재 약 2억 그루의 나무가 더 있다고 추정합니다 .

니제르의 한 농부가 기장 작물 사이에서 자라는 나무 새싹을 돌보고 있다. TONY RINAUDO / WORLD VISION AUSTRALIA

"이산화탄소 비료가 여기에서 재녹화의 결정적 요인이었다면, 그것은 어느 지역에서나 일어났을 것이지만, 그렇지 않습니다." 그는 말한다. 대신, 재녹화는 농부들이 나무를 키우는 데 거의 관심을 보이지 않는 나이지리아와의 국경에서 갑자기 멈춘다.

에반스는 그의 연구에서 니제르 남부에서 발견된 예외적인 녹화가 농부의 나무 재생과 관련이 있을 가능성이 높다는 데 동의합니다. 그리고 그는 인도 농부들도 중요한 역할을 했다고 말합니다. 구자라트와 같은 건조한 주에서는 한때 황무했던 땅에 작물을 관개하기 위해 지하수를 펌핑하고 있습니다. 그 결과 토양 수분이 증가하면 녹화가 나타난다고 구자라트 간디나가르에 있는 인도 공과대학의 수자원 엔지니어인 인드라 트리파티는 3월에 발표한 연구에서 결론지었습니다.

그렇다면 이 모든 것이 좋은 소식일까요? 생태학자들은 그렇지 않다고 경고합니다. 가장 분명한 것은, 들판의 농업 관개로 인해 발생하는 녹화가 희소한 물 저장고에 큰 피해를 입히고 귀중한 건조지 생태계를 파괴할 수 있다는 것입니다.

그리고 자연 생태계의 녹화에는 단점도 있습니다. "사막을 구하라"는 인기 있는 환경 메시지는 아닐 수 있지만 건조한 생태계는 중요합니다. 건조한 생태계는 비가 내리지 않고도 수십 년을 버틸 수 있는 식물이든, 안개 수분을 수확하기 위해 몸에 새로운 기하학을 진화시킨 사막 딱정벌레이든, 희소한 물에 독특하게 적응한 종에게 중요한 서식지입니다.

호주 남동부 등 일부 지역에서는 건조한 환경에 초목이 너무 많아 산불 위험이 커지고 있습니다.

이러한 전문 종은 그들이 이용하기 위해 진화한 환경이 변화함에 따라 손해를 볼 수 있습니다. 외부인이 들어올 수 있습니다. 실제로 생태계 자체의 녹색화는 빠르게 자라는 외래 식물의 침입의 신호일 수 있으며, 이 식물은 높은 CO2 수준을 최대한 활용하는 데 더 잘 적응하여 빠르게 자라서 토착 식물을 쓸어버릴 수 있습니다.

캘리포니아 대학교 리버사이드 캠퍼스에서 소노라 사막에 대해 장기간 실시한 연구 에 따르면 , 적은 강우량과 높은 기온에 더 잘 적응하는 키가 작은 관목이 토착 식물을 대체하여 이동하고 있으며, 생태적 붕괴를 나타내는 녹화 현상이 나타나고 있다고 합니다.

YALE E360에 대한 추가 정보

아프리카가 숲을 잃으면서, 소규모 농부들이 나무를 다시 심고 있습니다. 더 읽어보세요 .

어떤 지역에서는 건조한 환경에서 초목이 너무 많아 산불 위험이 커지고 있습니다. 4년 전 호주 남동부를 강타한 산불로 사우스캐롤라이나 크기의 지역이 소실되었습니다. 산림 관리인들은 가뭄, 고온, 가연성 목본 식물이 축적된 것이 화재의 원인이라고 비난했는데, 분석 결과 이는 부분적으로 CO2 비료의 결과였습니다. 녹색화의 상징이 불길에 휩싸였습니다.

세계는 기후 변화가 세계의 건조한 땅에서 빠르고 광범위한 사막화를 유발할 것이라고 기대한 것은 잘못된 것이었습니다. 사실, 그 반대가 일어나고 있습니다. 하지만 위성 이미지에서 볼 수 있는 극적인 녹색화가 같은 지역의 많은 지역에서 그들의 문제가 끝났다고 선언할 이유라고 생각하는 것도 비슷한 어리석음일 수 있습니다.