[미국] 기후 변화 복원력 있는 열대 지하수 자원
증가하는 농업 용수와 가정 용수 니즈를 충족하기 위한 지하수에 대한 의존은 2050년까지 전 세계 인구의 약 50% 이상이 거주할 것으로 예측되고 있는 열대 지역 전역에 상당히 증가할 것으로 기대되고 있다. 열대 지역에서 장기적인 지하수 수준 기록은 지하수 재충전이 한계치를 초과하는 호우로부터 불균형적으로 발생할 수 있다는 것을 암시하고 있다.
강력한 강구가 열대 지역 담수의 재충전을 선호하기 때문에, 열대 지하수(tropical groundwater)가 열대 지역에서 기후 복원력이 있는 담수 자원이 될 수 있다는 사실이 입증될 것이라고 Environmental Research Letters에 발표된 새로운 연구는 밝혔다.
기후 관측에 따르면, 전 세계 온난화가 더 적지만 보다 더 강력한 강우로 이어지고 있기 때문에, 이러한 자원이 어떻게 보충되는지에 대한 보다 더 명확한 이해가 기후 변화에 대한 하천 방출과 강우에서 더 큰 가변성에 더 잘 적응하는 지하수 사용에 대한 전략을 개발하는데 중요하다.
이러한 자원이 어떻게 보충되는지를 조사하기 위하여, 영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL; University College London) 소속의 Richard Taylor 교수와 호주 캘거리 대학(University of Calgary) 소속의 Scott Jasechko 박사는 열대 지역 15개 지역에서 지하수와 강우의 화학적 특성(chemical signatures)을 평가했다.
열대 지역에서 지하수와 강우의 안정적인 동위원소 조성(isotope composition) 사이에 관계를 조사하기 위하여, (1) 연구진은 열대 전역의 동위원소 자료를 합성하고, (2) 현대적인 재충전을 대표하는 관찰을 격리하기 위하여 지하수 동위원소 자료를 스크리닝하고, (3) 지하수 재충전을 생성하는 강우에서 가능한 바이어스를 평가하기 위하여 강우 동위원소 함량과 지하수 동위원소 함량을 비교했다.
그러나 집중 강우에 대한 열대 지하수 재충전에서 편향성의 정도는 알려지지 않았다. 지역적인 지하수의 O와 H의 안정적인 동위원소 비율에 대한 15개 지역에서 열대 강우의 O와 H의 안정적인 동위원소 비율을 이용할 수 있는 장기적인 기록을 결부시킴으로써, 연구진은 지하수 재충전이 일반적으로 ~70th intensity decile을 초과하는 강력한 월 단위 강우에 대한 바이어스를 기반으로 15개 지역 중 14곳에서 거의 균일하다는 것을 규명했다.
강우와 지하수로부터 얻은 물 분자에서 산소와 수소의 안정적인 동위원소를 비교함으로써, 지하수 재충전(groundwater recharge)이 호우(heavy rainfalls)로부터 불균형적으로 발생한다는 것을 확인했다. 이 경우에, 호우는 지역적 강우 강도의 50%를 초과하는 강우로 정의됐다.
UCL 지리학과 교수인 Richard Taylor는 이 연구 결과가 지구 온난화에 의해 초래된 극심한 강우가 지하수 자원이 재생을 강하게 선호한다는 사실을 제안하고 있다고 밝혔다. 전 세계 인구의 절반 이상이 2050년까지 열대 지역에 거주할 것으로 예측되기 때문에, 자원으로 지하수에 대한 의존성은 지속적으로 증가하게 될 것이다.
결과가 극심한 강우로부터 증가된 지하수 재충전하는 동향을 단순하게 암시한다는 것은 중요하다. 과도한 양수율(pumpage), 전체 강우에서 상당한 변화 및 토지 사용 변화 등을 포함한 지하수 저장에 끼치는 다른 영향은 약화될 수 있으며, 기후 변화에 대한 열대 지역에서 지하수 자원의 이러한 복원력을 압도할 수 있다.
지하수는 열대 지역 전역에서 귀중한 담수 자원으로, 안전한 음용수에 대한 접근을 가능하게 하고 종종 농업 관개에 종종 사용됐다. 따라서 지하수 자원의 장기적인 실행 가능성과 지하수에 의해 지원되는 생계와 생태계 등은 이러한 자원의 보충에 의존한다.
이 연구를 주도한 Scott Jasechko 박사는 지하수가 열대 지역에서 많은 사람들을 위한 생명을 지속시키는 자원이라고 밝혔다. 미래 연구는 기후 변화와 양수의 조합이 열대 지역 전역의 지하수 공급 유효성에 어떻게 영향을 끼칠 것인가를 조사하는 것이 될 것이다.
이 연구 결과는 지구 온난화에 의해 유래된 강우의 강화가 열대 지역에서 지하수 재충전에 유리하다고 제안했다. 그럼에도 불구하고, 지하수 시스템으로 강력한 강우를 전달하는 공정과 온난한 세계에서 열대 지하수 저장에 대한 복원력 강화는 규명되지 않고 남아 있다.
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 12월 17일]
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Tropical groundwater resources resilient to climate change
Tropical groundwater may prove to be a climate-resilient source of freshwater in the tropics as intense rainfall favours the replenishment of these resources, according to a new study published in Environmental Research Letters.
As climate observations show that global warming leads to fewer but more intense rainfalls, a clearer understanding of how these sources are replenished is crucial for developing strategies for groundwater usage that are better adapted to the greater variability in rainfall and river discharge brought about by climate change.
To examine how these resources are replenished, Professor Richard Taylor (UCL) and Dr Scott Jasechko (University of Calgary) assessed the chemical signatures in precipitation and groundwater at 15 sites across the tropics.
By comparing the stable isotopes of oxygen and hydrogen in water molecules from precipitation and groundwater, it was found that groundwater recharge occurs disproportionately from heavy rainfalls. In this instance heavy rainfall was defined as those exceeding the 50th percentile of local rainfall intensity.
Professor Richard Taylor (UCL Geography) said: "Our results suggest that the intense rainfall brought about by global warming strongly favours the renewal of groundwater resources. As over half the world's population is predicted to live in the tropics by 2050, dependence on groundwater as a resource will continue to rise.
"It is important to note that the results simply indicate a tendency towards increased groundwater recharge from extreme rainfall. Other influences on groundwater storage including excessive pumpage, substantial changes in total precipitation, and land-use change can undermine and overwhelm this resilience of groundwater resources in the tropics to climate change."
Groundwater is an invaluable source of freshwater across the tropics, enabling access to safe drinking water and often used for agricultural irrigation. The long-term viability of groundwater resources, and the livelihoods and ecosystems sustained by it, therefore relies on the replenishment of these sources.
Dr Scott Jasechko (University of Calgary) who led the study said: "Groundwater is a life-sustaining resource for many people in the tropics. Future research will explore how the combination of climate change and pumping will impact the availability of groundwater supplies across the tropics."
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