식생생장이 보여주는 기후변화에 대한 변화는 전세계 변화연구의 핵심내용 중 하나이다. 현재 학계에서 북반구 식생 생장이 주로 온도의 제한을 받으며 기후 온난화는 최근 수십 년간 북반구 식생 생산력이 증가한 주요 원인 중 하나라는 인식을 보편적으로 가지고 있다.

주목할만한 것은 식생 생장이 수분과 같은 다른 환경요소의 제약을 받을 뿐만 아니라 식물생리과정(예를 들면, 광합성 작용과 자가영양 호흡 등 과정)이 기후 온난화에 대해 적응성이 생성되기에 식생이 전세계 온난화에 미치는 영향은 시간 흐름에 따라 변화할 수 있다. 하지만 장기적인 관측 데이터의 실증이 부족하기에 현재 사람들이 식생 생장과 기후변화 관계의 동향변화에 대한 이해가 매우 적다.

위성 원격 탐지로 얻은 정규식생지수(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI), 10가지 다양한 생태계 과정모형 및 기상관측데이터를 이용하여 중국과학원 칭장고원(Qinghai-Tibetan Plateau) 지구과학 탁월혁신센터 Shi-long Pu교수와 협력연구팀은 과거 30년간 전세계 기후변화 배경에서의 북반구 식생이 전세계 온난화에 미치는 호응의 시공간적 변화를 체계적으로 분석하였다.

1982~2011년 사이, 북반구 식생 생산력 및 온도의 관계는 현저히 저하되었는데 20세기 80년대와 90년대 중기의 기후 온난화는 북반구 식생 생산력을 현저하게 촉진했지만 최근 15년간 이러한 관계가 현저하지 않았다(그림 1).

모형모의 결과에 의하면, 기후온난화는 식생 생산력과 온도관계가 저하된 주요 원인이지만 대기 이산화탄소 농도 상승 등 요소가 미치는 영향은 상대적으로 적다. 가뭄과 강수량 저하는 온대 지역 식생 생산력과 온도 관련 관계가 저하하는 주요 원인이고 60°N 이북 한대 지역의 저하는 극단적 사건 증가와 식생 생장이 온도 변화에 미치는 적응과 연관이 존재(그림 2)한다.

더욱 심도 있는 분석에 의하면, 고위도 지역 식생 생산력과 온도의 관계는 따뜻한 연도가 추운 연도보다 현저히 낮지만 따뜻한 연도 저하 추세는 추운 연도보다 더욱 현저하다는 것을 발견하였다. 지난 30년간, 지구 “제3극”인 청장고원 지역에서 식생 생장이 온도변화에 미치는 호응은 현저한 동적 변화법칙을 나타내지 않았고 북반구 고위도 지역 식생과 일치하지 않았는데 이에 대해서는 한층 심도 있는 분석이 필요하다.

이 연구 성과는 식생 생장이 온도변화에 미치는 비선형 상호반응을 설명하였다. 이는 기후변화가 북반구 식생에 미치는 영향과 메커니즘을 이해하는데 유리하고 사람들이 기존의 “21세기 기후의 지속적인 온난화는 식생 생장을 촉진하고 더욱 많은 이산화탄소를 흡수할 것”이라는 보편적인 인식을 변화시켰다. 관련된 연구 성과는 Nature Communications에 발표되었다.

그림 1: (a) 과거 30년간 북반구 식생 생장계절(4~10월) NDVI와 온도 및 강수 사이의 관계(RNDVI-GT와 RNDVI-GP) 변화추세. 횡축은 연구 단계의 중간연도(예, 1989는 1982~1996년 기간을 표시). (b) 다양한 식생 생장계절이 정의한 1982~1996년과 1997~2011년 사이 NDVI와 온도 사이의 관계.

그림 2: 생장계절 온도와 (a) 원격센서로 얻은 NDVI와 (b) 모델로 모의한 식생 생산력(NPP)의 관계 및 시간적 변화. 색깔도표에서 횡축은 1982년~2011년간 온도와 NDVI 혹은 NPP의 관계이고 종축은 NDVI혹은 NPP와 온도의 관계를 나타내는 변화추세.

원문연결: http://www.nature.com/ncomms/2014/141016/ncomms6018/full/ncomms6018.html

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 6월 15일]