온대기후의 숲, 기후 하강에 도움돼

중위도 지역 숲 밀도 높은 구름 형성이 대기 냉각에 효과적

과학자들 사이에 하나의 의문점이 있다. 그것은 ‘북미나 유럽 같은 중위도 지역에 숲을 다시 심는 것(재식림)이 사실상 행성을 더 뜨겁게 만들 수도 있지 않은가’이다. 사실, 숲은 알베도가 낮기 때문에 많은 양의 태양 복사를 흡수한다.

알베도는 햇빛 반사 능력의 척도이다. 태양에너지는 지구에 도달한 후 다시 우주로 방출되는데, 이때 온실가스층이 두꺼워지면 지구에서 방출되는 에너지양이 감소함으로 지구의 평균 기온이 오르게 된다. 고로 숲은 태양에너지를 우주로 방출하는 능력이 낮은 이유로 행성을 사실상 떠 뜨겁게 만들 수도 있다는 이야기이다.

한편, 열대지방에서는 얘기가 좀 다르다. 그곳에서는 밀집된 연중 계속되는 초목이 온실가스의 대표인 이산화탄소를 대량 섭취하여 낮은 알베도를 상쇄시킨다. 하지만 온대 기후에서는 태양의 갇힌 열이 숲이 대기의 이산화탄소를 제거하여 제공하는 냉각 효과에 대응할 수 있다는 것이다.

중위도 지역 재식림에 대한 우려, 구름의 중요성 간과해

하지만 8월 9일 미국 국립과학원 학술지(The Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표된 프린스턴 대학의 연구진의 논문 ‘중위도에서 조림과 재식림의 구름 냉각 효과(Cloud cooling effects of afforestation and reforestation at midlatitudes)’에 따르면 이러한 우려는 구름을 간과하는 것일 수 있다.

그들은 숲이 우거진 지역들의 밀도가 높은 구름 형성이 이전에 생각했던 것보다 지구 대기를 냉각시키는 데 더 효과적일 것이라고 보고했다. 더운 날에 구름이 태양 위를 지나가는 것을 느껴본 사람이라면 누구나 알겠지만, 낮의 구름은 지구에 비록 일시적이기는 하지만 시원한 영향을 미친다. 구름은 태양을 직접적으로 차단할 뿐만 아니라 얼음이나 눈과 비슷하게 알베도가 높다.

프린스턴 대 토목환경 공학과와 높은 목초지 환경 연구소(HMEI : High Meadows Environmental Institute)의 교수인 아밀케어 포르포라토(Amilcare Porporato)는 구름의 범위 차원에서 재식림을 검토하기 위해 프린스턴대 토목환경공학과 대학원생인 수석저자인 사라 세라솔리(Cerasoli), 이전에 포르포라토 연구그룹의 박사과정 후 연구원이었던 난징 정보과학기술대학 조교수인 전잉(Jun Ying)과 함께 연구했다. 그들의 작업은 높은 목초지 환경 연구소에 기반을 둔 탄소 완화 계획에 의해 지원되었다.

최근 연구를 위해 세라솔리, 포르포라토, 그리고 인은 2001-10년 구름 범위의 위성 데이터와 식물과 대기 간의 상호작용 관련 모델을 결합하여 중위도 지역에서 초목이 구름 형성에 미치는 영향을 조사했다.

중위도 지역 구름의 냉각 효과가 삼림 지역이 흡수하는 태양 복사보다 커

그들은 다양한 초목과 대기 경계층 사이의 상호작용을 모델링했다. 대기 경계층은 대기의 가장 낮은 층이면서 지구 표면과 직접적으로 상호작용을 한다. 모델링은 구름 형성이 초목의 종류에 따라 영향을 받는지 알아보기 위한 것이었다. 초점을 맞춘 지역은 아열대부터 미국 중서부 북부와 같은 위도 30~45도 사이이다. 손실된 나무 덮개를 복원하고 나무가 없는 지역에 나무를 심는 것을 고려하지 않은 것은 아니었지만, 그것은 환경 비용 문제가 있었다.

연구진은 위성사진을 이용해 위도 30~45도 범위의 지역에 걸친 장기 구름 덮개를 다양한 초목이 대기 경계와 상호작용하는 방식을 토대로 계산했다. 그들은 구름이 숲이 우거진 지역에 더 자주 형성되고 지구 대기에 더 큰 냉각 효과가 있다는 것을 발견했다. 이미지에서 검은 점은 숲이 우거진 지역을 나타내고 녹색 점은 초원과 다른 짧은 초목을 나타낸다. ⓒ아밀케어 포르포라토

연구팀은 중위도 지역의 경우 탄소 제거 효과와 결합한 구름의 냉각 효과가 삼림 지역이 흡수하는 태양 복사보다 크다는 사실을 발견했다.

이 모델들은 초원이나 초목이 짧은 다른 지역보다 숲이 많은 지역에 구름이 더 자주 형성되고, 이러한 강화된 구름 형성이 지구 대기에 냉각 효과를 미친다는 것을 보여주었다. 연구진은 위성 자료를 통해 숲이 우거진 지역에서는 오후 일찍 구름이 형성되는 경향이 있어 구름 덮개가 더 길게 지속되고 구름이 지구에서 멀리 태양 복사선을 반사하는 시간이 늘어난다는 사실을 관찰했다.

이후 농업과 경제 그리고 지구 시스템을 고려

이 연구 결과는 재식림과 농업을 위한 토지 할당 정책 개발에 도움을 줄 수 있다. 미국 동부나 중국 남동부 같은 중위도 지역은 재식림과 조림뿐 아니라 농업에도 적합하기 때문이다. 이에 대한 한 가지 접근 방식은 중위도 지역 재식림에 적합하지 않은 지역에 재식림과 가뭄을 견디는 작물을 짝을 지우는 것이 있을 수 있다.

연구진들은 다만, 정책으로 삼을 땐 신중해야 한다고 말했다. 세라 솔리는 “기후변화만을 고려할 수 있는 것이 아니라 생물의 다양성, 땅의 식량 생산의 역할 등 다른 요소들도 고려해야 한다”고 말하며 앞으로 연구들은 구름의 역할을 계속 고려하되 더욱 구체적인 지역에 초점을 맞추고 그들의 경제를 고려해야 한다는 점을 덧붙였다. 그리고 포르포라토는 물의 순환과 기후 사이의 상호작용을 일례로 들며 지구 시스템이 매우 많은 것들로 연결되어 있고, 그중 한 가지를 바꾸면 시스템의 다른 부분이 어떻게 영향을 받을지 예측하기가 매우 어려우니 우선은 상황을 악화시키지 않아야 하는 점을 더했다.

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