[일본] 강수량 증가가 시베리아 영구 동토 지역 메탄 방출 가속

독립행정법인 일본 삼림종합연구소는 중앙 시베리아 낙엽송 숲 토양의 메탄 흡수(방출) 속도의 관측을 통해 강수량의 증가는 영구 동토 지대의 산림 토양에서 메탄을 방출시키는 새로운 요인이 될 가능성을 확인했다.

IPCC의 최근 보고에서는 "지구 온난화에 의해 시베리아 지역은 많은 양의 메탄 방출원이 될 가능성이 있다"고 지적되고 있었는데, 이것은 기존 "온도 상승에 의해 습지의 영구 동토에 녹아 갇혀 있던 메탄이 방출"되거나, 산불 부지에 호수가 출현하여, 새로운 메탄 생성원이 되고 있다"는 2가지 측면의 메커니즘으로 간주되었다. 중앙 시베리아는 온난화로 인해 강수량의 증가가 예측되는 지역이며, 온난화가 가속될 우려가있는 대기 메탄 농도 변화를 추정하고, 미래에 IPCC에 의한 온난화를 예측하는데 중요한 지식이 될 것으로 기대된다.

메탄은 이산화탄소보다 강력한 온실 가스로, 최신 IPCC 보고서에 따르면 메탄의 지구 온난화 기여도는 이산화탄소의 56%~32%로 추정되고 있다. 따라서 지구 온난화의 진행을 예측하는데 메탄 방출원과 흡수원에 대해 그 강도와 크기 등의 정보를 축적 · 정리하는 것이 시급하다.

이러한 배경 하에 여러 지역에서 메탄 동태에 관한 관측이 이루어져 정보의 축적이 진행되고 있다. 특히, 시베리아 영구 동토 지역은 광대한 숲과 습지를 가지고 있는 지역이기 때문에 지구 온난화에 대한 기여가 크다고 여겨지고 있다. 그러나 그 광대함과 접근의 어려움 등으로 관측 사례는 거의 없어 현재 메탄 등 온실 가스 동태에 관한 정보의 축적이 특별히 강하게 요구되고 있는 지역이다.

IPCC의 최근 보고에서는 이미 "지구 온난화에 의해 시베리아 지역이 대량 메탄 방출원이 될 가능성이 있다"고 지적되고 있다. 이 이유는 크게 두 가지를 들 수 있다. "온도 상승에 의해 습지의 영구 동토가 녹아 갇혀 있던 메탄이 방출"되는 것과 "온난화로 인해 증가한 산불의 부지에 호수가 출현하여 새로운 메탄 생성원이 되는 것"이다. 이들은 메탄이 발생하기 쉬운 환경인 습지와 호수 등의 생태계에서 온도 상승으로 인한 현상이다. 하지만, 이번 연구 성과는 그들과는 전혀 다른 메커니즘이다.

중앙 시베리아 영구 동토 지대의 낙엽송 숲(북위 64도, 동경 100도)에서 3년 동안, 토양의 메탄 흡수 속도를 측정한 결과, 연간 강수량이 평소보다 많았던 2007년 산림 토양에서 메탄이 방출되었다.(그림1) 이 지역의 평균 연간 강수량은 300mm 정도이지만, 2007년에는 강수량이 400mm를 넘는 해였다. 한편, 이번 관측에서 얻어진 단위 면적당 메탄 흡수(방출) 속도는 다른 아한대 숲과 온대림에 비해 절반에서 10분의 1 정도로 작은 값이라는 것도 밝혀졌다. 지금까지 산림 토양은 메탄 흡수원, 습지는 메탄 방출원으로 시뮬레이션 모델에 반영되어 왔는데, 기존의 시베리아에서의 메탄 방출 메커니즘에 새로운 메커니즘을 추가할 수 있게 된 것이다.

메탄이 흡수로부터 방출로 돌아선 이유는 강수량의 증가가 토양 수분 함량의 상승을 초래하여 메탄을 생성하기 쉬운 환경이 형성된 때문이라고 생각된다. 실제로, 강수량이 많아 토양 수분 함량이 높은 때 일수록 메탄 흡수 속도는 저하하여 메탄 방출 속도가 상승하는 관계가 보고되었다(그림2). 또한, 토양 수분 함량 상승의 원인으로 본 관측지는 평탄하며, 여름에도 토양의 수십 cm 깊이에서 동토층이 시작되는 영구 동토 지역이기 때문에이 동토층이 하향 배수를 방해한 것으로 토양 수분 비율 상승의 원인 중 하나로 간주했다. 가파른 입지 환경에 숲이 성립하는 일본이나 영구 동토가 없는 온대 및 열대에서는 발생할 수 없는 새로운 메탄 방출 메커니즘의 발견이라고 할 수 있다.

온실 가스의 동태를 시뮬레이션하는 모델은 현재 흡배출량 추정 모델이나 미래 예측 모델에서도 영구 동토 지대의 산림 토양은 메탄의 흡수원으로서 다루어지고 있다. 본 연구에서 영구 동토 지역에서는 숲도 흡수원에서 방출원로 돌아설 가능성이 시사되었기 때문에, 강수량의 증가에 따른 산림 토양의 메탄 발생에 대해서도 고려할 필요가 있다고 생각된다. 이 메커니즘을 시뮬레이션 모델에 추가하면 보다 정확한 대기 메탄 농도의 미래 예측으로 이어져 IPCC에 의한 지구 온난화의 진행 예측에 기여할 것으로 기대다.

향후, 지금까지 공동 연구를해 온 러시아는 물론, 미국과 캐나다 등 영구 동토에 위치하는 숲을 가진 나라들과 협력하여 보다 메탄 방출에 관한 연구를 진행시켜 나갈 필요가 있다 . 북방 토지 분야 연구 내용은 이미 국내의 관련 연구 기관의 횡단적인 연계 체제도 구축되어 있어, 각국 연구 기관과의 공동 연구 체제도 갖추어져 있기 때문에 일본이 국제적인 이니셔티브를 발휘할 수 있는 분야이다 .

[논문정보]
1) 제목:CH4 and N2O dynamics of a Larix gmelinii forest in a continuous permafrost region of central Siberia during the growing season
2) 게재지 : Polar Science, 8권 2호(2014년), 156~165, 6월 발행

[출처 = KISTI 미리안 『녹색기술정보포털』/ 2014년 9월 3일]