- 온난화에 의한 아열대 호수의 메탄 동태 변화의 이해를 증진 -

도쿄대학 동남아시아연구소, 종합지구환경학연구소, 홋카이도대학 저온과학연구소, 대만 중앙연구원 등 국제연구그룹은 강력한 온실가스인 메탄의 아열대 호소에서 동태를 조사하여 따뜻한 겨울에 의한 호소의 불완전한 연직혼합이 다음 여름에 호수 바닥에서의 메탄생성 증대에 기여한다는 것을 밝혀내었다. 이러한 결과는 온난화가 진행된 경우에 비와호수 등 일본에도 많이 존재하는 아열대 호수의 메탄 동태가 어떻게 영향을 받을 것인가에 대한 중요한 힌트를 주는 것이다.

메탄은 이산화탄소 다음으로 강력한 온실가스이며, 담수 호소는 그 주요한 방출원 중 하나이다. 비와호수 등을 포함한 아열대 호소의 경우 통상적으로 여름에는 목욕탕과 같이 따뜻한 물이 층이 표층을 형성하고, 바닥에는 보다 온도가 낮은 층이 형성된다. 한편 겨울에는 표층의 수온이 내려가 호수의 수온이 균일하게 됨으로써 연직방향으로 혼합된다. 그러나 따뜻한 겨울일 경우 수온이 균일화되지 않는 경우, 성층까지 혼합되지 않고, 불완전한 연직혼합이 이루어진다. 이러한 경우에는 저층에 빈산소상태가 형성되는 것으로 알려져 있다.

본 연구에서는 아열대 기후에서 타이베이시에 위치한 배수지에서 완전하게 호수 바닥까지 연직혼합이 나타난 겨울과 불완전한 혼합을 나타낸 따뜻한 겨울 등 2년에 걸쳐 상세한 메탄 동태 조사를 실시하였다. 따뜻한 겨울에는 불완전한 혼합 때문에 저층까지 산소의 공급이 이루어지지 않고, 빈산소상태가 바닥부분에서 지속적으로 관측되었다. 지속적인 빈산소상태가 따뜻한 겨울의 다음 여름에 저층 메탄 생성에 영향을 미쳐 전 여름과 비교하여 메탄 농도가 3~4 단위 높아졌다는 것을 밝혀내었다.

이것은 메탄 생성이 산소가 없는 환원적인 조건에서 활발하게 발생하기 때문이다. 이것은 온난화에 의해 따뜻한 겨울의 빈도가 증가한 경우, 저층에서의 메탄 생성과 그 축적이 증대할 가능성을 나타낸 것이다. 이 배수지와 동일하게 아열대 호수로 분류된 비와호수 등 일본 호수의 메탄동태가 지구온난화에 의해 어떻게 변화하는지를 예측하는데 중요한 힌트를 제공한다.

이와 같이 따뜻한 겨울이 지난 후 메탄 생성의 증가는 얕은 호소에서 방출하는 메탄의 증대로 이어질 가능성이 있다. 한편 본 연구와 같이 충분한 심도의 호수에서는 수중 메탄 산화균의 작용에 의해 호수면에 도달하기 전에 거의 메탄이 산화, 소비된다는 것도 본 연구에서 수행한 메탄의 탄소 동위원소 비의 해석으로 밝혀졌다.

본 연구성과는 온난화에 의한 호소의 메탄 동태의 변화가 메탄 생성뿐만 아니라 호수 중의 메탄산화의 증대와도 관련되었다는 것을 시사하고 있으며, 환경동태에 따른 호소 생태계에서의 메탄 동태의 변동을 해명하는데 공헌할 수 있다.

발표논문:
Itoh, M., Y. Kobayashi, T.-Y. Chen, T. Tokida, M. Fukui, H. Kojima, T. Miki, I. Tayasu,
F.-K. Shiah, and N. Okuda (2015), Effect of inter-annual variation in winter vertical
mixing on CH4 dynamics in a subtropical reservoir, J. Geophys. Res. Biogeosci., 120,
doi:10.1002/2015JG002972.

(그림 1) 겨울의 순환 강도가 호수의 용존산소 농도와 메탄 생성에 미치는 영향
(그림 2) 성층기 종반에 온도와 용존산소 농도, 메탄농도의 연직 프로파일

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 7월 1일]