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이산화탄소 영구동토층 해동의 제일 큰 요인

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최근 영국 엑세터 대학(University of Exeter)의 연구 결과에 의하면 영구동토층 해동으로 인한 기후변화 속도에 건조하고 산소가 풍부한 환경이 산소가 부족한 습지에서 배출되는 메탄에 비해 이산화탄소 배출량이 더 큰 영향을 끼칠 것이라고 밝혀졌다.


Nature Climate Change에 게재된 이 연구는 기온과 토양 상태가 해동되는 영구동토층에서 탄소 배출량에 영향을 미치는 것을 발견했다. 엑세터 대학 지리학 부교수인 Ian Hartley와 그의 공동저자들은 토양 기온에 10°C 상승은 대기 속으로 2 배의 탄소를 방출시키지만, 건조하고 산소가 풍부한 토양 환경이 더 습하고 산소가 부족한 토양 환경과 비해 3 배의 탄소 배출을 야기하는 것을 발견했다.

이 연구는 미국 노던애리조나대학 (Northern Arizona University) 연구 조교수인 Christina Schadel의 주도로 진행 되었으며 25개의 토양 배양 실험 연구를 분석했다. 이 연구를 분석한 결과 산소가 부족한 환경에서도 탄소의 많은 양은 이산화탄소의 형태로 배출되고 메탄은 겨우 5%에 속한다는 것을 발견했다.


비록 메탄이 이산화탄소에 비해 34 배로 기후 온난화를 일으킬 수 있지만, 산소가 부족하고 습한 토양에서 배출된 탄소의 양이 너무 적기 때문에 메탄의 양이 충분하지 못했다.


Hartley 박사는 여러 아한대 및 북극 생태계에서 영구동토층의 해동은 이전에 얼린 유기물을 여러 다른 토양 상태에 노출시킨다. 우리 연구 결과에 의하면 토양이 건조한 상태로 남는 경우 많은 양의 탄소가 대기 속으로 배출될 더 큰 가능성과 기후 변화를 일으키는 피드백 (positive feedback)를 일으킬 수 있을 것이라고 볼 수 있다고 말했다.


Schadel 교수가 Ted Schuur교수와 함께 공동 주도하는 영구동토층 탄소 네트워크(Permafrost Carbon Network)의 과학자들이 이 연구 데이터의 많은 부분을 제공했다.


Schadel 교수는 우리 연구 결과는 상승하고 있는 기온도 영구동토층으로부터 배출되는 탄소에 큰 영향을 미치지만 그것보다 더 큰 영향을 미치는 것이 토양 습도 상태인 것을 보여준다. 건조하고 산소가 풍부한 토양 상태는 해동되는 영구동토층에서 영구동토층-탄소 피드백을 강화시킬 것이다고 말했다.


영구동토층이 녹으면서 토양에 있는 미생물은 탄소의 형태로 보장된 오래 전에 죽은 식물과 동물들을 분해하기 시작한다. 토양 상태에 따라 미생물의 탄소 분해는 이산화탄소 혹은 메탄 가스로 배출된다과학자들은 이 과정에서 배출되는 이산화탄소와 메탄 가스의 비율을 이해하려고 한다.  그 이유는 메탄과 이산화탄소의 비율이 영구동토층 해동으로 인해 온실가스가 방출되면서 기후 온난화 현상을 일으키고 또 따라서 더 많은 해동과 탄소 배출을 순환 시키는 영구동토층 탄소 피드백 루프 (permafrost carbon feedback loop)” 현상의 강도에 영향을 끼치기 때문이다. 또한 북극의 영구동토층은 탄소의 커다란 지하 저장 탱크와 같아 대기와 비교해서 두 배의 양을 보관하고 있다. 이러한 규모에서 탄소 배출의 작은 변화는 큰 영향을 부를 것이다.


현재 연구는 토양 기온과 산소 유효성의 두 가지 요인에 초점을 두었다. 연구 실험에서는 앞으로 예상되는 따듯한 기온의 범위에서 토양을 배양했다. 산소 유효성은 미생물이 탄소를 분해하는데 영향을 끼친다. 산소가 부족한 혹은 무산소 상태는 습한 토양에서 찾을 수 있으며 이산화탄소와 메탄 둘 다 배출한다. 배양 실험은 이러한 두 상태를 재현하였다.


북극 영구동토층 지역에 습한 토양 또는 건조한 토양 중 어느 것이 더 많이 존재할 것인지에 대한 질문이 남아 있다. 이 연구는 북극에서의 탄소 배출량에 결정적인 영향을 미치는 영구동토층의 해동과 토양 습기 변화의 연관성을 관측해야 할 필요성을 보여준다.