인간과 함께 한 물의 신비 (7)

기획·칼럼

인간과 함께 한 물의 신비 (7)
[과학기술 넘나들기] (237) 갈수록 심해지는 가뭄과 홍수

2021.12.03 09:00 최성우 과학평론가

지구온난화로 인하여 지구촌의 평균 기온이 높아졌을 뿐 아니라, 각종 기상이변과 자연재해들도 과거에 비해 훨씬 빈발하고 있다. 최근 몇 년 사이에 거의 전 세계적으로 더욱 규모가 커지면서 자주 발생하는 산불 역시 지구온난화와 상당한 관련이 있고, 가뭄 또한 마찬가지로 빈발하면서 재해 지역과 피해 규모 등이 감당하기 어려울 정도이다.

매우 불공평하게도 탄소 배출량 등 지구온난화의 원인 제공 정도가 미미하여 책임이 가장 적은 나라와 지역들이 가뭄 등 기후 변화로 인한 피해를 매우 크게 받고 있다는 것은 참으로 불편한 진실이다. 아프리카의 소말리아는 2011년 무렵 전례 없는 가뭄으로 큰 재앙을 맞이하였는데, 가뭄의 주기가 더욱 짧아지면서 2019년에는 사상 최악의 가뭄으로 수백만 명의 주민들이 큰 피해를 입었다. 대부분의 가축들이 죽으면서 주민들은 목축으로 이어 가던 생계마저 위협받게 되고 상당수가 다른 지역으로 이주하는 이른바 ‘환경 이민자’가 되기에 이르렀다. 남아프리카공화국에서는 2015년부터 큰 가뭄이 들어서 3년간 거의 비가 내리지 않은 결과, 저수지가 사막으로 변하여 대도시에서는 수돗물 공급조차 어려워졌고 농촌에서는 농사를 짓지 못하게 된 농부들이 잇달아 스스로 목숨을 끊었다고 한다.

가뭄이 닥친 소말리아(2012년) ⓒ Oxfam East Africa

UN 보고서에 따르면 지난 40년 사이에 가뭄으로 피해를 입은 지역은 전 세계적으로 두 배 이상 늘었다고 하는데, 선진국들 역시 가뭄이라는 재앙을 피해 가기 어렵다. 미국 텍사스주는 2010년부터 강우량이 크게 줄어들면서 거의 9년 동안 가뭄이 지속되어, 지하수면이 크게 내려가고 고갈되기에 이르렀다, 캘리포니아 역시 2011년부터 시작된 가뭄이 6년간 계속되었는데, 이로 인하여 산불과 화재가 자주 일어나고 인명과 재산 피해 규모도 더욱 커졌다. 캘리포니아 가뭄으로 인하여 죽은 나무의 개체 수는 무려 1억 4천 그루에 달하는 것으로 추정된다.

그러나 전 지구적으로 가뭄의 빈도와 규모가 커졌다고 해서 지구 상에서 물이 고갈되어 가거나 수분의 전체 양이 줄어든 것은 전혀 아니다. 물의 절대량에는 거의 변화가 없기 때문에, 가뭄으로 인하여 메마른 지역에서 자취를 감춘 수분은 다른 지역으로 이동하여 존재를 나타내게 된다. 도리어 지구온난화가 가속화되면 지구의 대기는 더 많은 습기를 머금게 되고, 이를 지상으로 내려보내면서 폭우와 홍수 역시 더욱 잦아지게 되는 것이다.

2019년에는 인도양 상공에 형성된 거대한 사이클론이 동아프리카의 모잠비크를 강타하면서 최고 풍속이 시속 200km에 달했고, 엄청난 폭우를 동반하면서 대도시 전체를 물바다로 만든 적이 있다. 거의 해마다 허리케인의 피해를 입는 미국 남부지역 역시 갈수록 그 빈도와 강도가 급증하면서 피해 규모 또한 갈수록 커지고 있다. 미국에서 폭우와 홍수는 40년 전보다 4배나 더 잦아졌고, 허리케인은 예전보다 약 60% 이상 강력해지면서 최대 풍속도 1/4이나 증가했다고 한다.

2018년 9월 미국을 강타한 대형 허리케인 플로렌스(Hurricane Florence)는 예전의 허리케인과는 다른 이상한 행보를 보여서 눈길을 끌었다. 즉 미국의 노스 및 사우스캐롤라이나 지역에 상륙하면서 다른 허리케인처럼 해안을 따라 지나가지 않고, 한곳에 계속 머무르면서 극심한 홍수를 초래한 것이다. 이 허리케인이 움직이지 않고 바다의 습기를 빨아들여 육지에 뿌린 결과, 캐롤라이나 지역의 홍수와 강우량 기록을 무려 28개나 경신했다고 한다.

국제우주정거장(ISS)에서 찍은 허리케인 플로렌스의 모습(2018년) ⓒ NASA

대형 폭풍과 허리케인 등이 동반하는 거대한 뇌우 구름을 이른바 슈퍼셀(Supercell)이라고 하는데, 괴물처럼 규모가 큰 슈퍼셀은 단 몇 시간 내에 백억 리터의 물을 퍼부을 수 있고, 이에 더하여 격렬한 강풍과 번개, 야구공만 한 우박까지 만들어내기도 한다.

지구촌 곳곳에서 이처럼 가뭄과 홍수가 갈수록 빈발하는 것은, 지구온난화로 인하여 물의 흐름에도 큰 변화가 생겼기 때문이다. 즉 건조한 곳은 더욱 건조해지고 습한 곳은 더욱 습해지는 셈인데, 물의 변화를 추적할 수 있는 그레이스(GRACE) 인공위성, 즉 중력복원 및 기후 실험(Gravity Recovery and Climate Experiment) 위성으로 관찰한 결과 정확히 확인되었다.

아마존 숲과 물의 관계에 대해 오랫동안 연구해온 브라질의 지구과학자 안토니오 노브레(Antonio Nobre)의 주장에 따르면, 아마존의 상공을 흐르는 ‘하늘의 강’에 2015년부터 이상 징후가 나타냈다고 한다. 즉 아마존의 나무들이 뿌리로부터 수분을 흡수하여 만드는 거대한 구름의 흐름이 곳곳에서 끊기면서 아마존에서 남부로 3,200km나 떨어진 브라질 최대 도시 상파울루에 가뭄이 닥쳤고, 더욱 먼 미국 캘리포니아의 산불과 가뭄에도 영향을 끼친다고 우려하였다.

가뭄의 추적자라는 별명으로 불리는 생태학자 그레그 애스너(Greg Asner)는 지상의 식물이 품고 있는 수분량을 측정하기 위해 개발된 기술을 통하여 2010년부터 아마존의 가뭄을 분석해왔다. 아마존 상공을 날아다니는 라이더(LIDER) 스캐너가 아래 숲의 고해상도 3D 지도를 제작하고 카메라가 분광영상을 찍으면, 나무의 화학적 조성과 꼭대기까지의 물의 흐름을 파악할 수 있다. 그 결과 나무의 꼭대기 부분인 캐노피 층(Canopy layer)이 일부는 치사율이 50%에 이를 정도로 많이 말라죽은 것으로 나타나 큰 우려를 자아냈다. 일반적으로 캐노피 층의 치사율은 1~2% 정도인데, 무려 50배나 죽어간다면 대단히 심각한 상황이라는 것이다.

아마존 숲의 캐노피 층 ⓒ Phil P Harris

과학자들은 만약 아마존의 밀림이 더 많이 망가진다면 그 위를 흐르는 하늘의 강 역시 치명적인 손상을 입어, 결국 지구 전체에 돌이킬 수 없는 재앙을 불러올 것이라고 경고하고 있다. 지구온난화 및 기후변화 문제를 더 이상 악화시키지 않으려면, 나무들이 자체 흡수하는 탄소량뿐 아니라 물의 흐름에도 중요한 역할을 하는 아마존 등의 열대 삼림들을 잘 보존해야만 할 것이다.

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