[호주] “지표수·지하수 보호하면서 인간의 기본적인 물 요구량 충족시킬 방법 연구”

호주 그리피스대 연구팀, 블루워터를 위한 안전하고 정의로운 지구 시스템 경계 내에서 생활하는 방법 연구 

강 유역 내서 지표수만으로 인간 요구 충족할 수 있는 방법 조사 및 가능하지 않은 경우 사용 가능한 지하수의 양이 얼마나 필요한지 추정

『네이처 서스테이너빌리티(Nature Sustainability)』 11월 16일자에 연구논문 발표

면서 인간의 기본적인 물 요구량 충족시킬 방법 연구”

호주 그리피스대학교(Griffith University) 연구팀이 주도한 연구보고서에서는 사람과 지구를 보호하기 위해 정의된 지표수와 지하수(blue water, 푸른물)에 대한 안전하고 공정한 지구 시스템 경계(ESB)를 초과하지 않고 인간의 기본적인 물 요구가 충족될 수 있는지에 대해 평가했다. [사진출처(Photo source) = 그리피스대학교(Griffith University)]

 

“기후변화와 농업 및 물공급의 남용으로 인한 지하수 수위 감소로 인해 토양 침하, 지하수 의존 생태계 악화, 지표수 흐름 감소 및 물 추출 비용 증가가 발생해 “해안 대수층에 바닷물이 침입하고 지하수 오염으로 인한 수질이 저하되면서 가정용 및 농업용 물 가용성도 감소”

호주 브리즈번에 위치한 그리피스대학교(Griffith University) 연구팀이 주도한 연구보고서에서는 사람과 지구를 보호하기 위해 정의된 지표수와 지하수(blue water, 푸른물)에 대한 안전하고 공정한 지구 시스템 경계(Earth System Boundaries, ESB)를 초과하지 않고 인간의 기본적인 물 요구가 충족될 수 있는지에 대해 평가했다.

영국의 네이처 포토폴리오(Nature Portfolio)에서 발행하는 월간 피어 리뷰 과학저널인 『네이처 서스테이너빌리티(Nature Sustainability)』 11월 16일자에 발표된 이 연구보고서에서는 강 유역 내에서 지표수만으로 인간의 요구를 충족할 수 있는지 여부를 조사하고, 가능하지 않은 경우 사용 가능한 지하수의 양이 얼마나 필요할지 추정했다.

이번연구논문을 주도한 그리피스대학교(Griffith University) 호주 강연구소(Australian Rivers Institute)의 벤 스튜어트-코스터(Ben Stewart-Koster) 박사(왼쪽)와 크리스토퍼 은데히(Christopher Ndehedehe) 박사. [사진출처(Photo source) = 그리피스대학교(Griffith University)]

 

호주 강연구소(Australian Rivers Institute)의 수석 연구원이자 이번 연구논문의 수석저자인  벤 스튜어트-코스터(Ben Stewart-Koster) 박사는 “푸른물((blue water, 지하수)의 흐름은 오염된 물을 정화하고 지하수 대수층을 재충전하는 것을 포함하여 전 세계 지역사회에 다양한 생태계 서비스의 기초를 제공한다. 어업과 양식업도 담수의 흐름에 의존한다. 예를 들어, 전 세계 해안 및 하구 어획량의 70% 이상이 바다로 흐르는 담수에 의존하는 종에서 나온다”라고 말했다.

전 세계적으로 지표수 흐름과 지하수 흐름(blue water)은 인류세(Anthropocene, 인류가 지질학과 생태계에 상당한 영향력을 미치기 시작한 이후의 시대) 동안 인간이 유발한 변화에 의해 큰 영향을 받았다. 인류세는 인간 활동이 지구의 기후와 생태계에 중대한 영향을 미치기 시작한 지구 역사상 가장 최근의 기간을 설명하는 데 사용되는 지질학적 시기이다.

공동저자인 호주 강연구소(Australian Rivers Institute)의 ARC 펠로우(Fellow)인 크리스토퍼 은데히(Christopher Ndehedehe) 박사는 “주로 농업을 위한 관개와 댐의 광범위한 확산에 의한 지표수의 회수 및 소비가 전 세계 수생 및 육상 생태계에 영향을 미쳐 자연 시스템을 위험에 빠뜨리고 있다”라고 말했다. 

[그림 1] 지하수 충전량 및 추세

a, GRACE59에서 파생된 연간 평균 지하수 재충전량은 연간 끌어낼 수 있는 안전하고 정당한 지하수의 양(천연 지하수 배출 및 인위적 추출 포함)을 나타낸다. b, 2003년과 2016년 사이의 연간 재충전량 추세는 연간 재충전량이 감소(빨간색 영역)하거나 증가(파란색 영역)하는 곳을 보여줍니다. b의 회색 부화는 연간 강우량이 관련 감소한 곳을 보여준다. 밝은 회색 부화는 감소율이 10 백분위수(<5.5mm yr-1) 미만인 지역을 보여주고 더 어두운 회색 부화는 강우량 감소가 이 임계값 이상인 지역을 보여준다. [그림출처(picture source) = 『네이처 서스테이너빌리티(Nature Sustainability)』]

 

크리스토퍼 은데히 박사는 특히 “기후변화와 농업 및 물공급의 남용으로 인한 지하수 수위 감소로 인해 토양 침하, 지하수 의존 생태계 악화, 지표수 흐름 감소 및 물 추출 비용 증가가 발생했다”라면서 “해안 대수층에 바닷물이 침입하고 지하수 오염으로 인한 수질이 저하되면서 가정용 및 농업용 물 가용성도 감소한다”고 강조했다.

이번 연구논문의 수석저자인 벤 스튜어트-코스터 박사는 “우리의 연구에 따르면 세계 인구의 거의 3분의 1에 해당하는 26억 명의 사람들이 이미 지표수 지구 시스템 경계를 초과했거나 인간의 필요를 충족시키기에 지표수가 부족하기 때문에 지하수가 필요한 강 유역에 살고 있는 것으로 나타났다”고 말했다.

분석에 따르면 약 14억 명의 사람들이 지표수 지구 시스템 경계를 초과하거나 지하수 재충전이 감소하여 최소 수요를 충족할 수 없기 때문에 물 수요의 변화가 필요한 강 유역에 살고 있는 것으로 나타났다.

벤 스튜어트-코스터 박사는 “우리는 지구 시스템 경계 외부의 강 유역에 추가로 15억 명의 사람들이 살고 있으며 지표수가 부족하여 최소한의 수요를 충족할 수 있어 물 공급과 수요 모두에 변화가 필요하다”고 역설했다.

이러한 결과는 물에 대한 기본적인 인간 접근 요구사항을 충족하고 지표수 및 지하수 생태계를 보호하는 과제와 기회를 강조한다.

이번 연구논문의 공동저자인 호주 강연구소의 스튜어트 번(Stuart Bunn) 교수는 “푸른물(지하수)을 위해 안전하고 정의로운 지구 시스템 경계를 충족시키는 것은 인간의 생존과 물 접근에 있어서 현재의 불평등을 해결하는 데 필수적이라는 점에서 독특한 도전 과제를 제공한다”고 말했다.

[그림 2] ESBs의 맥락에서 하천 유역의 분류

안전하고 정의로운 ESB에 대한 지표수 및 지하수의 상태에 의해 정의되는 8개의 하천 유역 그룹. [그림출처(picture source) = 『네이처 서스테이너빌리티(Nature Sustainability)』]

그는 특히 “사람들의 기본 요구사항을 충족하는 동시에 담수 생태계와 필수 서비스를 보장하기 위해서는 국제 물 공유 협정(international water-sharing agreements) 재협상, 대중과 정책 입안자 교육 등 인간 시스템의 급진적이고 체계적인 변화가 필요하고, 이러한 정보를 제공하여 보호되어야 한다”고 역설했다.

스튜어트 번 교수는 끝으로 “인구 증가, 과잉 소비, 기후변화가 수생 생태계에 미치는 수문학적 영향과 관련된 지구 시스템 안정성에 대한 시급한 과제를 고려할 때 우리는 모든 사람과 행성을 위한 안전하고 정의로운 미래를 보장하기 위해 이러한 필요한 변화를 수행해야 한다”고 강조했다.

[원문보기]

Living within safe & just Earth System Boundaries for blue water

 

A Griffith-led study has assessed whether basic human water needs can be met without exceeding safe and just Earth System Boundaries (ESB) for surface and groundwater (blue water), defined to protect people and planet.

Published in Nature Sustainability, the study explores whether humans needs can be met within river basins with surface water alone and, where not possible, estimated how much of the available groundwater would be needed.

“Blue water flows provide the basis for a range of ecosystem services to communities worldwide including cleansing polluted water and recharging groundwater aquifers. Fisheries and aquaculture also depend on freshwater flows; for example, over 70% of the world’s coastal and estuarine fish catch comes from species that rely on freshwater flows to oceans,” said lead author Dr Ben Stewart-Koster, a Senior Research Fellow at the Australian Rivers Institute.

Globally surface and groundwater flows (blue water) have been greatly impacted by human induced changes during the Anthropocene - the geologic time used to describe the most recent period in Earth’s history when human activity started to have a significant impact on the planet’s climate and ecosystems.

“Withdrawal and consumption of surface water, primarily by irrigation for agriculture and the widespread proliferation of dams has impacted on aquatic and terrestrial ecosystems worldwide, putting natural systems at risk,” said co-author Dr Christopher Ndehedehe, an ARC Fellow at the Australian Rivers Institute.

“Declines in groundwater levels, from climatic variation and overuse by agriculture and water supply, have led to land subsidence, deterioration of groundwater-dependent ecosystems, reduced surface water flows and increasing costs of water extraction. Saltwater intrusion into coastal aquifers and reductions in water quality from groundwater pollution also reduce water availability for domestic and agricultural use.

“Our study found that 2.6 billion people, almost a third of the world’s population, live in river basins where groundwater is needed because they are already exceeding the surface water Earth System Boundaries or have insufficient surface water to meet human needs,” Dr Stewart-Koster said.

“Analysis shows that approximately 1.4 billion people live in river basins where a transformation of water demands is needed as they either exceed the surface water Earth System Boundaries or face a decline in groundwater recharge and cannot meet minimum needs.

“We see a further 1.5 billion people live in river basins outside the Earth System Boundaries, with insufficient surface water to meet minimum needs, requiring transformation in both water supply and demand.”

These results highlight the challenges and opportunities of meeting even basic human access needs to water and protecting surface and groundwater ecosystems.

“Meeting the safe and just Earth System Boundaries for blue water offers a unique challenge given that it is essential to human survival and to address current inequalities in water access,” said co-author Professor Stuart Bunn from the Australian Rivers Institute.

“It will require radical and systemic transformations of human systems, including renegotiation of international water-sharing agreements and education of the public and policymakers, to ensure that the basic needs of people can be met, while still ensuring freshwater ecosystems and the essential services they provide are protected.

“Given pressing challenges to Earth system stability associated with population growth, overconsumption, and the hydrological impact of climate change on aquatic ecosystems, we must make these necessary transformations to ensure a safe and just future for all people and planet.”

[출처= 그리피스대학교(Griffith University)(https://news.griffith.edu.au/2023/11/29/living-within-safe-just-earth-system-boundaries-for-blue-water/) / 2023년 11월 29일]

[연구논문 출처= 『네이처 서스테이너빌리티(Nature Sustainability)』(https://www.nature.com/articles/s41893-023-01247-w) / 2023년 11월 16일자]