삼림(forests)을 농경지(cropland)로 전환하는 것이 대기 변화를 촉발하지만, 기후 모델은 이러한 사항을 고려하지 않고 있다. 삼림을 농경지로 전환하는 것이 지구 기온(global temperature)에 순 냉각 효과(net cooling effect)를 가진다고 새로운 미국 예일 대학 연구는 밝혔다.
Nature Climate Change 저널에 발표된 연구에서 예일 대학 F&ES(School of Forestry & Environmental Studies) 소속의 Nadine Unger 교수는 지난 150년 동안 대규모 삼림 소실이 유기물에 의해 생긴 휘발성 유기 화합물(BVOCs; biogenic volatile organic compounds)의 전 세계 배출을 감소시켰다고 보고했다. BVOCs는 대류권 오존, 메탄 및 에어로졸 입자 등과 같은 수많은 짧게 잔류하는 기후 오염물질의 대기 분포(atmospheric distribution)를 제어한다.
복잡한 기후 모델링을 이용하여, Unger는 주로 삼림을 농경지로 전환함으로써 1850년부터 2000년 사이 BVOC 배출에서 30% 감소가 약 0.1 ℃의 순 지구 냉각(net global cooling)을 생성했다고 밝혔다. 동일한 기간 동안, 지구 기후는 주로 화석 연료 이산화탄소 배출의 증가로 인하여 약 0.6℃ 가까이 온난화해졌다.
Unger의 연구 결과에 따르면, 감소하는 BVOC 배출의 기후 영향은 비록 상반된 방법이라고 하더라고, 지구 기온에 영향을 끼치는 것으로 오랫동안 알려져 왔다. ① 탄소 저장(carbon storage)과 ② 알베도 효과(albedo effect) 등 삼림벌채의 두 가지 다른 결과로 동일한 크기이다. 삼림 전환으로 야기된 잃어버린 탄소 저장 용량(carbon storage capacity)은 지구 온난화를 악화시킨다. 그러는 사이, 어두운 색상의 삼림(dark-colored forests)의 소실은 소위 알베도 효과라고 불리는 효과를 통하여 증가된 기온을 상쇄시키는 데 도움을 준다. 알베도 효과는 지구의 표면에 의해 반사된 복사량을 의미한다. 예를 들면, 밝은 색상의 들판은 어두운 색상의 삼림보다 더 많은 일광을 반사시켜 우주로 열을 되돌려준다.
Unger는 증가된 알베도와 감소된 BVOC 배출의 결합 효과가 삼림 기반의 탄소 저장 용량의 소실에서 야기된 온난화를 완전히 상쇄시킬 수 있다고 밝혔다.
산업 및 농업 혁명 이후 인간에 의해 유발된 토지 피복 변화는 자연적인 삼림과 목초지를 제거하고 삼림과 목초지를 농경지로 대체했다고 F&ES 소속의 대기 화학과 조교수인 Unger는 밝혔다. 그리고 농경지는 이러한 BVOCs의 강력한 배출자는 아니다. 종종 농경지는 BVOCs를 전혀 배출하지 못한다고 Unger는 덧붙였다.
이러한 두 가지 요인을 포함한 지구-시스템 모델 시뮬레이션을 수행하지 않고, 연구진은 지구 기후에 대한 순 효과를 전혀 알 수 없다. 왜냐하면 이러한 배출에서 변화가 온난화를 유발하는 오염물질과 냉각을 유발하는 오염물질에 모두 영향을 끼치기 때문이라고 그녀는 지적했다. Unger는 연구 결과가 증가된 삼림 소실이 기후 변화 이득을 제공한다는 사실 보다는 기후 변화의 복잡성을 강조하고, 전 세계에 대한 보다 더 우수한 평가의 중요성이 보다 더 큰 삼림 보전으로부터 혜택을 누린다는 것을 제안하고 있다.
19세기 중반 이후, 농경지로 덮인 지구의 비율은 14 %에서 37%로 2 배 이상 증가했다. 삼림이 농경지와 목초지보다 BVOC 배출에 훨씬 더 큰 기여자이기 때문에, 토지 사용(land use)에서 이러한 전환은 지구의 BVOC 공급원을 약 30% 가량 제거했다고 Unger는 밝혔다.
이러한 화합물의 모두가 동일한 방식으로 대기 화학에 영향을 끼치는 것은 아니다. 예를 들면, 에어로졸은 일반적으로 태양 복사를 우주로 반사시키기 때문에, 지구 냉각에 기여한다. 따라서 삼림 에어로졸에서 50% 감축은 실제로 산업혁명 이전 훨씬 더 큰 온난화를 촉발했다.
그러나 지구 온난화에 기여하는 잠재적인 온실가스인 메탄과 오존에서 감축은 순 냉각 효과를 전달하는 데 도움을 준다. BVOC의 배출은 지구 시스템의 자연적인 부분으로 간주되기 때문에, 종종 기후 모델링에서 간과된다고 Unger는 설명했다. 따라서 이러한 배출은 화석 연료 휘발성 유기 화합물과 같은 인간이 생성한 배출만큼 많은 관심을 받지 못한다고 그녀는 밝혔다.
이러한 영향은 또 이전의 기후 모델링에서 간과됐다고 그녀는 밝혔다. 왜냐하면 BVOC 배출이 산업혁명 이전과 오늘날 사이에 거의 변화하지 않았기 때문이다. 그러나 Unger 연구진이 2013년 발표한 논문은 이러한 휘발성 화합물의 배출이 실제로 감소했다는 것을 보여주었다. 한편 유럽 연구진이 수행한 연구 역시 유사한 결과를 생성했다.
오존과 유기 에어로졸의 변화에서 초래되는 영향은 온대(temperate zone)에서 특히 강력한 반면, 메탄의 영향은 보다 더 전 지구적으로 분포하는 것으로 나타났다고 Unger는 밝혔다. BVOC 배출에 대한 전 세계 기후 시스템의 민감도는 BVOC 배출에 대한 지구 규모의 장기적인 모니터링 프로그램의 구축이 중요하다고 제안하고 있다고 Unger는 지적했다.
[원문보기]
Yale Study Shows How Conversion Of Forests to Cropland Affected Climate
Writing in the journal Nature Climate Change, Professor Nadine Unger of the Yale School of Forestry & Environmental Studies (F&ES) reports that large-scale forest losses during the last 150 years have reduced global emissions of biogenic volatile organic compounds (BVOCs), which control the atmospheric distribution of many short-lived climate pollutants, such as tropospheric ozone, methane, and aerosol particles.
Using sophisticated climate modeling, Unger calculated that a 30-percent decline in BVOC emissions between 1850 and 2000, largely through the conversion of forests to cropland, produced a net global cooling of about 0.1 degrees Celsius. During the same period, the global climate warmed by about 0.6 degrees Celsius, mostly due to increases in fossil fuel carbon dioxide emissions.
According to her findings, the climate impact of declining BVOC emissions is on the same magnitude as two other consequences of deforestation long known to affect global temperatures, although in opposing ways: carbon storage and the albedo effect. The lost carbon storage capacity caused by forest conversion has exacerbated global warming. Meanwhile, the disappearance of dark-colored forests has also helped offset temperature increases through the so-called albedo effect. (The albedo effect refers to the amount of radiation reflected by the surface of the planet. Light-colored fields, for instance, reflect more light and heat back into space than darker forests.) “Without doing an earth-system model simulation that includes these factors, we can’t really know the net effect on the global climate.”
— Nadine UngerUnger says the combined effects of reduced BVOC emissions and increased albedo may have entirely offset the warming caused by the loss of forest-based carbon storage capacity.
“Land cover changes caused by humans since the industrial and agricultural revolutions have removed natural forests and grasslands and replaced them with croplands,” said Unger, an assistant professor of atmospheric chemistry at F&ES. “And croplands are not strong emitters of these BVOCs — often they don’t emit any BVOCs.”
“Without doing an earth-system model simulation that includes these factors, we can’t really know the net effect on the global climate. Because changes in these emissions affect both warming and cooling pollutants,” she noted.
Unger said the findings do not suggest that increased forest loss provides climate change benefits, but rather underscore the complexity of climate change and the importance of better assessing which parts of the world would benefit from greater forest conservation.
Since the mid-19th century, the percentage of the planet covered by cropland has more than doubled, from 14 percent to 37 percent. Since forests are far greater contributors of BVOC emissions than crops and grasslands, this shift in land use has removed about 30 percent of Earth’s BVOC sources, Unger said.
Not all of these compounds affect atmospheric chemistry in the same way. Aerosols, for instance, contribute to global “cooling” since they generally reflect solar radiation back into space. Therefore, a 50 percent reduction in forest aerosols has actually spurred greater warming since the pre-industrial era.
“[These emissions] don’t get as much attention as human-generated emissions... but if we change how much forest cover exists, then there is a human influence on these emissions.”
— Nadine UngerHowever, reductions in the potent greenhouse gases methane and ozone — which contribute to global warming — have helped deliver a net cooling effect.
These emissions are often ignored in climate modeling because they are perceived as a “natural” part of the earth system, explained Unger. “So they don’t get as much attention as human-generated emissions, such as fossil fuel VOCs,” she said. “But if we change how much forest cover exists, then there is a human influence on these emissions.”
These impacts have also been ignored in previous climate modeling, she said, because scientists believed that BVOC emissions had barely changed between the pre-industrial era and today. But a study published last year by Unger showed that emissions of these volatile compounds have indeed decreased. Studies by European scientists have produced similar results.
The impact of changes to ozone and organic aerosols are particularly strong in temperate zones, she said, while methane impacts are more globally distributed.
The sensitivity of the global climate system to BVOC emissions suggests the importance of establishing a global-scale long-term monitoring program for BVOC emissions, Unger noted.
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