<사진. 부다페스트 다뉴브 강 상공의 스모그(smog). 스모그는 부분적으로 일광을 차단하여 하천에서 물의 양에 영향을 끼친다.
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

하천 흐름을 증가시키는 대기 오염으로 유발된 일광 약화

최근 Nature Geoscience 저널에 발표된 연구는 대기 오염(air pollution)이 북반구 수많은 하천을 통과하여 흐르는 물의 양에 상당한 영향을 끼친다는 것을 보여 주었다. 이 논문은 에어로졸(aerosol)이라고 알려진 대기 오염이 자연 환경에 어떻게 영향을 끼칠 수 있는지를 보여 주었으며, 미래 기후 변화의 평가에서 이러한 요인을 고려하는 것이 중요하다는 것을 조명했다.

영국 기상청, 생태학 및 수문학 연구소(Centre for Ecology and Hydrology), 레딩 대학(University of Reading), 프랑스 LMD(Laboratoire de Meteorologie Dynamique) 및 영국 엑서터 대학(University of Exeter) 등의 연구진은 협력하여 관련 연구를 수행했다.

대기 중 인위적인 에어로졸은 일광 약화(solar dimming)를 통하여 지역적인 규모의 토양 수문학(land hydrology)에 영향을 끼칠 가능성이 있다. 증가된 에어로졸 부하량은 일부 지역에서 역사적인 표면 증발을 억제했지만, 이러한 효과의 크기와 정도는 불확실하다. 역사적인 일광 약화로 인한 증발(evaporation)에서의 감축은 하천 흐름(river flow) 증가로 이어진다.

이 연구에서, 연구진은 매우 산업화된 북부 엑스트라-열대(extratropics, 아열대와 극지방 사이의 지역) 지역에 걸쳐 관찰된 하천 흐름에 대한 태양 복사(solar radiation)를 통하여 변화하는 에어로졸 농도(aerosol concentration)의 역사적 효과를 공식적으로 검출 및 정량화했다.

연구진은 세부적인 토양 표면 모델을 위하여 투입 자료로 20세기 표면 기상학(urface meteorology)의 최신 추정을 사용하였으며, 시뮬레이션이 기후 변동에 반응하는 유출수에서 관찰된 강력한 연간 가변성을 포착한다는 것을 보여주었다.

통계 기술을 이용하여, 연구진은 유럽과 북아메리카에서 개별적인 하천 유역과 결합된 지역에 대하여 관찰된 하천 흐름에서 검출할 수 있는 에어로졸 신호를 규명했다. 연구진은 1980년 경 대기 중에서 증가하는 에어로졸 농도에 기인한 일광 약화가 유럽에서 가장 심각하게 오염된 지역에서 25%까지 하천 유출수의 증가로 이어진 것으로 추정했다. 연구진은 역으로, 이러한 지역이 대기 질 개선을 통하여 보다 더 낮은 에어로졸 부하 및 일광 약화가 예정될 때, 미래에 감소된 담수 이용 가능성(freshwater availability)을 경험하게 될 것이라고 제안했다.

이 연구의 주저자이며, 기상청 소속의 Nicola Gedney는 연구진이 상당히 산업화된 북부 엑스트라-열대 지역을 흐르는 강화된 강의 흐름에 대하여 일광 약화의 영향을 감지했다. 연구진은 가장 오염된 중부 유럽 하천 지역에서 이러한 효과가 에어로졸 수준이 최고치에 도달했던 1980년경 하천 흐름을 25%까지 증가시킨 것으로 추정했다. 물 부족(water shortage)은 미래 기후 변화의 가장 큰 영향 중 하나이기 때문에, 이러한 연구 결과는 미래를 예측하는 데 중요하다.

1970년대 후반까지 황을 포함한 석탄 연소의 증가는 대기로 에어로졸을 추가한다는 것은 이미 확인된 바 있다. 에어로졸은 빛을 반사하고 따라서 지구 표면에 도달하는 일광의 양을 감소시킨다. 이러한 효과는 일광 약화(solar dimming)라고 알려져 있다. 이러한 약화는 이후 보다 더 청정한 연료로의 전환이 확산되고 청정한 대기 규제의 도입에 따라 유럽과 북아메리카에서 역전되기 시작했다.

새로운 연구에서, 연구진은 감소된 일광의 양이 지구의 표면으로부터 증발 속도에 영향을 끼치기 때문에, 일광 약화가 표면 기상학(surface meteorology)으로부터 예측과 비례하여 하천 흐름(river flow)을 증가시킨다는 것을 발견했다. 일광 약화가 역전되기 시작할 때, 하천 흐름의 감소가 관찰됐다.

생태학 및 수문학 연구소 소속의 공동 저자 중 한 사람인 Chris Huntingford는 이 연구가 에어로졸과 하천 흐름에서의 변화 사이에 상관관계를 보여주기 위한 검출 및 속성 기술의 사용이 포함된다고 밝혔다.

이러한 연구는 일반적으로 기온에 영향을 끼치는 요인이 어떻게 다른가를 조명하는 것을 포함하고 있지만, 이 연구에서 연구진은 환경 영향(environmental impact)이 인위적인 영향의 책임이라고 밝혔다.

또 동 연구는 벌채와 이산화탄소(carbon dioxide)의 효과가 하천 흐름을 증가시키는지에 대하여 테스트했다. 부가적으로 연구진은 이산화탄소의 증가가 식물로부터 물 소실을 억제함으로써 하천 흐름을 증가시킬 수 있다는 추가적인 암시를 발견했다고 공동 저자인 엑서터 대학 소속의 Peter Cox는 밝혔다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr