[중국] 전세계 온난화로 인한 동아시아 여름계절풍 강우대의 북쪽 이동
20세기 70년대 이후, 동아시아 여름계절풍 강도는 지속적으로 약화되고 계절풍 강우대도 점점 남쪽으로 이동하여 중국 북방은 가뭄이 들고 남방은 홍수피해를 입게 되었다. 이러한 현상에 대해 학술계는 전세계 온난화가 원인이라고 결론지었다. 인류의 활동으로 인해 배출되는 온실기체는 계속 증가하게 될 것이며 따라서 사람들은 중국 북방 가뭄에 대한 우려를 갖게 되었다. 이러한 가뭄은 단기적인 기후사건인가 아니면 전세계 온난화로 인해 야기된 장기적인 가뭄의 시작인가? 고대의 온도증가 과정에서의 계절풍 강우의 대변화를 연구하는 것은 이 문제를 해결하는 효과적인 경로이다.
중국과학원 지질지구물리연구소 신생대지질환경연구실 연구원 Shi-ling Yang, 중국과학원 원사 Zhong-li Ding 및 협력자들은 장기간의 야외 조사를 거쳐 황토고원 최후 최대 빙하기 이후 20여 개 황토-고대토양 단면에 대해 체계적인 연구를 진행하였다. 14C 연대와 토양 유기질 탄소 동위원소 등 분석을 통하여 최근 2만년간 C4식생(광합성작용 초급 생성물이 4개의 탄소를 포함한 화합물인 초본식생)의 시공간적 변화를 재구축하였다. 결과에 의하면, 최후 최대 빙하기에서 홀로세 최대 온난기까지 황토고원 C4식생이 현저히 제고되었고 서북에서 동남까지 한랭기나 온난기에 C4식생은 모두 점차적으로 증가(그림 1)하였다고 한다. C4식생 생물학 특징과 황토고원 수열 배치 분석에 따르면, C4식생과 온난기 계절의 강수 사이에 밀접한 연관이 있고 C4식생의 증가는 계절풍 강수의 증가를 뜻한다.
심층적인 분석에 따르면, 황토고원 C4식생 바이오매스 이소플레트는 동북-서남으로 분포되었고 현재의 강수량 이소플레트와 매우 일치하다(그림1). 따라서 C4식생 바이오매스 이소플레트의 이동은 고대 계절풍 강우대의 위치변화를 효과적으로 설명할 수 있다. 최후 최대 빙하기 시기에 황토고원 동남부의 C4식생 바이오매스는 10~20%이고 홀로세 최대 온난기 시기 이 이소플레트(10-20% C4식생 바이오매스)는 황토고원 서북부에 나타났고 공간적 이동폭은 300km 이상(그림 2)에 달한다. 이 결과는 전세계 온난화가 동아시아 여름철 계절풍 강우대를 서북방향으로 이동했다는 것을 나타낸다. 이로부터, 만약 전세계 온난화가 지속된다면 계절풍 강우대는 기존의 남쪽이동 추세가 근본적인 역전을 가져올 것이고 장기적인 차원에서 향후에 꼭 북쪽으로 이동하여 중국 북방의 강우량이 현저히 증가할 것으로 추정된다.
이 연구성과는 전세계 온난화가 중국 북방기후와 생태 취약지대에 대한 영향을 평가하는데 과학적 근거를 제공하였고 성과는 10월 12일 국제학술간행물 “미국과학원 기관잡지”(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS약칭)에 온라인(Early Edition)으로 발표(Yang et al. Warming-induced northwestward migration of the East Asian monsoon rain belt from the Last Glacial Maximum to the mid-Holocene. PNAS, 2015, doi:10.1073/pnas.1504688112)되었다.
그림 1: 최대 최후 빙하기(LGM)와 홀로세 중기(mid-Holocene) 황토고원 C4 식생 바이오매스(%)와 현대 온난계절(5~9월) 강우량(mm) 분포, 핑크색 이소플레트는 10~20%인 C4 바이오매스를 대표한다.
그림 2: 최대 최후 빙하기(LGM)과 홀로세 중기(mid-Holecene) 10~20% C4 바이오매스 이소플레트 위치변화: 최대 최후 빙하기에서 홀로세까지 여름계절풍 강우대는 서북방으로 적어도 300km 이동.
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 10월 19일]
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地质地球所发现黄土记录显示全球变暖导致东亚夏季风雨带北移
20世纪70年代以来，东亚夏季风强度持续减弱、季风雨带逐渐南移，从而导致我国北方干旱、南方洪涝。对于这一现象，学术界多归因于全球变暖。由于人类活动排放的温室气体还将不断增加，从而进一步加剧了人们对我国北方干旱化的担忧。这一干旱化是短暂的气候事件，还是全球变暖触发的长期干旱化的开始？研究古增温过程中季风雨带的变化是回答这一问题的有效途径。
中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境研究室研究员杨石岭、中科院院士丁仲礼及其合作者经过长期的野外调查，对黄土高原末次冰盛期以来的20多个黄土-古土壤剖面进行了系统研究，通过14C年代和土壤有机质碳同位素等分析重建了最近2万年来C4植被（光合作用初级产物为四碳化合物的草本植物）的时空变化。结果显示，从末次冰盛期至全新世暖期，黄土高原C4植被显著增加；从西北至东南，无论冷期还是暖期C4植被均逐渐增加（图1）。C4植物生理学特征和黄土高原水热配置分析显示，C4植被和温暖季节的降水密切相关，C4植被增加指示了季风降水增加。
进一步分析发现，黄土高原C4植被生物量等值线呈东北-西南向分布，和现代降水量等值线非常一致（图1）。因此，C4生物量等值线的移动可以有效指示古季风雨带的位置变化。末次冰盛期时，黄土高原东南部的C4生物量为10-20%，而在全新世温暖期，该等值线（10-20% C4生物量）出现在黄土高原西北部，空间移动幅度达300km以上（图2）。这一结果表明，全球变暖导致东亚夏季风雨带向西北方向推进。据此可以推断，如果全球增温持续下去，季风雨带目前南撤的趋势将会发生根本逆转，长时间尺度上一定会向北推进，从而使我国北方的降水显著增加。
该研究成果为评估全球变暖对我国北方气候和生态脆弱带的影响提供了科学依据。该成果于10月12日在线发表（Early Edition）在国际学术期刊《美国科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，简称PNAS）（Yang et al. Warming-induced northwestward migration of the East Asian monsoon rain belt from the Last Glacial Maximum to the mid-Holocene. PNAS, 2015, doi:10.1073/pnas.1504688112）。
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