인류활동은 토지이용과 피복에 대한 변화(land use and land cover change)를 통해 지역 모멘텀(momentum), 에너지와 수분평형(moisture budget)에 영향을 미치며 따라서 지역 기후변화에 현저한 영향을 미치게 된다. 토지이용과 토지피복 변화(land-use and land-cover change, LULCC)는 인류활동이 기후변화에 영향을 미치는 중요한 경로 중의 하나이다. 중국과 인도는 아시아 계절풍지역에 위치해 있을 뿐만 아니라 전세계 토지이용변화가 가장 큰 지역이다. LULCC가 계절풍 지역 기후에 미치는 영향은 무엇이고 또한 그 메커니즘은 무엇인지? 이느 기후변화 연구에서의 중요한 문제이다.

중국과학원 대기물리연구소의 Zhong-feng Xu, Zong-liang Yang, Cong-bin Fu 및 미국 웨스턴켄터키대학교(Western Kentucky University) R.Mahmood와 텍사스대학교 오스틴캠퍼스(University of Texas at Austin) Hua Su는 NCAR의 지구시스템모델 CESM을 이용하여 위의 문제에 대해 심도있는 연구를 진행하였다.

잠재적 식생과 현실적 식생의 모의시험에 의하면, LULCC는 아시아계절풍지역 850hPa 환류에 미치는 영향은 봄철과 가을철에 가장 현저하였고 겨울철과 여름철 기간의 영향이 상대적으로 비교적 약했다는 것을 발견하였다. 메커니즘 분석에 의하면, 육지와 대기 사이 및 대기 내부에는 각각 하나의 선순환과정(positive feedback process, 그림참조)이 존재하고 있다는 것을 설명한다. 봄철과 가을철에 계절풍지역 수평적인 풍속이 비교적 약하고 2개의 선순환과정의 존재는 LULCC가 지역 기후에 미치는 영향을 현저하게 확대하였다. 반대로, 겨울철과 여름철 기간에는 수평적인 강한 이류(advection)작용에 의해 육지-대기 사이의 선순환 과정을 유지하기가 매우 어렵다. 그러므로 LULCC가 계절풍지역 겨울철, 여름철 기후에 미치는 영향은 봄철과 가을철에 비해 약하다.

이외, 이 연구에서 LULCC가 계절풍지역 지표 기온의 10년 주기(decadal) 변화율에 미치는 영향도 현저하다는 것을 발견하였다. LULCC는 인도반도 북부지역 육지-대기 커플링강도를 현저하게 강화시켰고, 따라서 이 지역 가을철 지표기온의 10년 주기 변화에 대한 변화율이 증가하고 있다. 반대로 LULCC는 화북-몽고지역 가을철 기온의 10년 주기 변화율에 미치는 영향을 현저하게 감소시키고 있다. 메커니즘 분석에 의하면, 이는 주로 LULCC가 중국 동부지역 지표 반사율을 증가시키고 열의 민감도를 감소시킴으로 인해 850hPa 기온은 약화되었고 장강유역(Yangtze River Basin)에서 시베리아 동부지역에서 나타나는 남쪽에서 북쪽으로 향하는 온도 계조도가 정상적이지 못하는데 이 온도 계조도 이상(abnormal)은 기후 평균상태의 온도 계조도 방향과 반대이다. 즉, LULCC는 동부아시아지역 남북방향 온도 계조도의 약화를 초래하였는데 이는 온도 이류의 10년 주기 변화를 약화시키는데 유리하였으며 따라서 화북(북경, 천진, 하북지역)-몽고지역 기온의 10년 주기 변화율도 약화시켰다.

그림: 토지이용과 토지피복 변화가 계절지역 육지-대기 유동량과 대기 환류에 미치는 영향 설명도. 그중, 2개의 선순환은 검정색 굵은 화살촉으로 표시한다. 토양습도는 육지-대기 사이 선순환에서의 관건적인 변량이다. 기온-침강운동-대기 수증기 함량은 대기 내부의 선순환을 구성한다.

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 4월 13일]