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[기후의 역습(159)] 번개로 인한 고사목, 연간 3억 그루⋯탄소배출, 연간 10억 톤 달해
- 연간 3억 그루 이상의 나무가 번개에 맞아 쓰러지면서, 엄청난 양의 이산화탄소를 배출하는 나타났다. 지구 온난화로 번개 발생 빈도가 높아지는 가운데, 번개가 전 세계 산림 생태계에 미치는 영향이 기존 예상보다 훨씬 크다는 연구 결과가 나왔다. 독일 뮌헨공대(Technical University of Munich·TUM) 연구진은 세계 최초로 번개로 인한 나무의 직접적 피해를 정량적으로 분석해, 연간 약 3억 2000만 그루의 나무가 번개로 인해 고사목이 된다고 밝혔다고 과학 기술전문매체 사이언스얼럿이 전했다. 이번 연구는 국제학술지 「글로벌 체인지 바이올로지(Global Change Biology)」에 최근 게재됐다. 번개 발생과 지구 온난화 사이에는 명확한 연관성이 있다. 지구 온난화는 단순히 온도 상승에 그치지 않는다. 대기의 역학 자체를 변화시켜, 뇌우와 낙뢰 같은 극단적 기상 현상의 빈도와 강도를 증가시키는 주요 촉진 요인이다. 기후 과학자들은 온실가스로 인한 지구 온난화가 대기 불안정성을 증가시키며, 이로 인해 번개 발생 빈도와 강도가 높아질 수 있다고 보고 있다. 또한 번개는 주요 자연발화 원인 중 하나이며, 고온의 건조한 기후와 겹칠 경우 대형 산불의 직접 원인이 될 수 있다. 번개에 의한 고사목, 연간 탄소배출량 10억톤 이상 TUM 연구에 따르면, 번개에 의해 죽은 나무는 전 세계 식물 바이오매스(생물량) 연간 손실의 최대 2.9%를 차지하며, 이를 통해 연간 최대 10억 9000만 톤의 이산화탄소가 대기로 방출되는 것으로 추정됐다. 특히 이 수치는 번개로 인한 직접적인 피해만을 다룬 것으로, 산불 등 2차 피해는 포함되지 않았다. 참고로 서울시 기후변화 대응 계획에 따르면 서울시의 탄소배출량은 연간 4000만~4500만톤에 달한다. 10억톤의 CO₂는 서울의 1년 탄소 배출량의 약 25배에 해당한다. 또한 대한민국 전체 연간 온실가스 배출량은 약 6억~7억톤 수준으로 10억톤의 CO₂ 배출량은 우리나라 전체의 탄소 배출량의 약1.5배에 달하는 수준이다. 열대 우림서 수집한 데이터, 전 지구 모델로 확장 연구팀은 파나마 바라콜로라도섬(Barro Colorado Island, BCI)의 원시 열대림에서 촬영된 카메라 기반 번개 관측 자료를 활용했다. 이 데이터를 기반으로 드론과 현장 조사로 낙뢰 피해 나무를 확인하고, 이를 통해 평균 한 번의 번개가 3.5그루의 나무를 죽인다는 사실을 도출했다. 특히 '플래시오버(flashover)'라 불리는 현상이 확인됐다. 이는 낙뢰 전류가 나무의 수관 간 공기층을 타고 최대 45미터 떨어진 나무까지 전파되며 피해를 확산시키는 현상이다. 이후 연구진은 이를 검증된 수학 모델에 적용한 뒤, 위성 기반 광학망과 지상 관측 자료로 구성된 두 개의 방대한 낙뢰 빈도 데이터를 결합해 전 지구적 시뮬레이션을 수행했다. 그 결과, 2004년부터 2023년까지 연평균 2억 8600만3억 2800만 건의 낙뢰가 지구 표면을 강타했고, 이로 인해 연간 3억 100만3억 4,000만 그루의 나무가 사망한 것으로 나타났다. 이 중 지름 60cm 이상의 대형 수목은 2400만~3600만 그루에 달했다. 전체 고사 비중 0.7%지만, 대형수목 피해는 6.3% 연구에 따르면 자연적인 원인으로 죽은 나무는 연간 500억 그루에 달한다. 번개는 전체 죽은 나무의 0.69%만을 차지하지만, 대형 죽은 나무에서는 최대 6.3%를 차지해 생태계 구조에 상당한 영향을 미칠 수 있다고 연구진은 설명했다. 또한 번개 피해는 주로 열대 지역에 집중되어 있으나, 향후 중위도 및 고위도 지역에서 낙뢰 빈도가 증가함에 따라 온대 및 냉대림에서도 관련 피해가 더욱 확대될 가능성이 제기됐다. TUM 기후·지표면 상호작용 연구소의 안드레아스 크라우제(Andreas Krause) 박사는 "기후모델은 향후 온대림에서 번개에 의한 수목 사망이 더욱 중요해질 수 있음을 시사한다"고 밝혔다. 기후모델, 탄소 시뮬레이션에 낙뢰 반영 필요성 제기 이번 연구는 산림 구조 및 탄소 저장량을 예측하는 기존 기후모델에서 번개로 인한 수목 사망이 과소평가돼 있거나 아예 누락돼 있다는 점을 지적하며, 앞으로의 산림 탄소 계산 및 환경 예측 모델에 낙뢰 요인을 포함해야 한다는 필요성을 제기했다. TUM 연구진은 "죽은 나무의 정확한 사망 원인을 식별하기 어렵고, 기존 조사도 국지적·일회성에 머무르는 경우가 많아 통계적 추정이 불가능했다"며, 이번 연구는 그 공백을 메우는 첫 정량 분석이라고 평가했다. 지금까지는 산림 파괴의 주요 원인이 벌목이나 산불, 병충해로 여겨졌지만, 이 연구는 '하늘에서 내리꽂히는 번개' 또한 결코 무시할 수 없는 전 지구적 변수임을 보여주고 있다.
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- ESGC
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[기후의 역습(159)] 번개로 인한 고사목, 연간 3억 그루⋯탄소배출, 연간 10억 톤 달해
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[기후의 역습(153)] 지구 온난화에도 겨울 한파가 줄지 않는 이유는?
- 기후변화로 지구가 전반적으로 따뜻해지고 있음에도 불구하고, 북반구 겨울철 한파는 사라지지 않고 있다. 오히려 북미 지역에서는 최근 10년 사이 극심한 추위가 더 서쪽으로 이동하고 있다는 분석이 나온다고 어스닷컴이 보도했다. 미국 매사추세츠대학교 로웰 캠퍼스와 예루살렘 히브리대학, 매사추세츠공과대학(MIT) 공동 연구진은 최근 발표한 논문에서, 성층권 상공에서 발생하는 북극 소용돌이(polar vortex, 폴라 보텍스)의 형태와 위치 변화가 북미 지역 한파 발생과 밀접하게 연결돼 있다고 밝혔다. 해당 연구는 과학저널 '사이언스 어드밴스(Science Advances)'에 게재됐다. 대기 상층의 변화, 지상의 기온을 바꾼다 연구진은 성층권 내 북극 소용돌이, 즉 '성층권 북극 소용돌이(Stratospheric Polar Vortex, SPV)'의 형태와 강도가 지상 기온과 폭설에 미치는 영향을 분석했다. 특히 SPV의 두 고도 층에서 각각 다른 형태로 나타날 수 있으며, 그 미세한 차이가 겨울철 강추위의 위치와 시기를 결정짓는 요인이 된다는 점에 주목했다. 연구진은 기계학습 기반 클러스터링 기법(K-평균 알고리즘)을 통해 SPV의 대표적 형태를 다섯 가지 유형으로 분류했고, 이 중 두 유형(P2, P3)이 극심한 한파 및 폭설과 유의미한 상관관계를 보였다. 한파 유발하는 두 가지 소용돌이 패턴 P2 유형은 북극 중심에 강한 소용돌이가 형성되며 하층 대기에서 소용돌이가 장축 형태로 늘어진 구조를 보인다. 이 경우, 알래스카와 시베리아 상공에서 성층권 행성파가 반사되며, 냉기가 북서부 미국 전역으로 확산되기 쉬운 조건을 만든다. 반면, P3 유형은 소용돌이의 중심이 북대서양 방향으로 이동한 상대적으로 약한 패턴으로, 성층권 파동이 아시아와 북태평양 상공에서 반사되며 한파가 중부와 동부 지역으로 집중된다. 연구진은 이 두 유형이 2021년 텍사스 대정전과 같은 극한 기상 현상의 원인일 수 있다고 분석했다. 엘니뇨·라니냐 등 열대 해양 순환이 결정적 영향 이러한 성층권의 소용돌이 패턴은 단순히 북극 상공의 기압 구조뿐 아니라, 태평양 해수면 온도와 같은 열대 해양 순환에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. P2 유형은 라니냐(La Niña) 발생기와 동반되기 쉽고, P3 유형은 엘니뇨(El Niño) 시기에 자주 나타난다. 또한, 성층권 내 장주기 순환인 QBO(준이년 진동)의 서풍 단계, 북극진동(AO)의 음의 국면 등과도 연계된다는 분석이다. '추위가 옮겨간다'…최근 10년간 서쪽으로 이동한 냉기 과거에는 겨울철 강한 냉기가 미국 중동부 지역에 집중됐지만, 최근 10년간은 북서부 지역에서 강력한 한파가 빈번하게 발생하고 있다. 연구진은 이러한 변화가 P2 유형의 증가와 일치한다고 설명했다. 실제로 연구진이 사용한 rAWSSI(한파·적설·강설 종합지수)에 따르면, P3 유형은 미 중동부에서 가장 심한 기상 조건을 유발했고, P2 유형은 북서부 지역에 집중된 한랭과 폭설을 유도했다. 이러한 유형 변화는 곧 한파의 지리적 이동 경로와 시기를 설명하는 중요한 단서가 된다. 예측 정밀도 향상 기대…성층권 감시의 중요성 커져 이번 연구는 단순히 지상 기온만을 분석한 것이 아니라, 성층권 내 파동 활동, 해양 순환, 적설량 등을 통합적으로 고려한 점에서 기존 연구보다 예측력 면에서 한층 진일보한 분석으로 평가된다. 연구진은 "극한 한파는 앞으로도 계속해서 반복될 것이며, 다만 그 발생 위치가 점차 서쪽으로 이동할 수 있다"며 "성층권의 움직임과 해양 이상 기류의 연계를 지속적으로 관찰할 경우, 2~3주 전 미리 한파를 예측할 가능성도 열릴 것"이라고 밝혔다. 기후위기 속 '예외적 한파'의 과학적 설명 일반적으로 기후변화는 겨울을 점차 온화하게 만들 것이라는 기대가 존재하지만, 이번 연구는 그와는 반대되는 기류를 설명한다. 지구 평균기온이 상승하더라도, 북극 소용돌이의 비정상적인 변화와 성층권 반사파동이 복합 작용하면 여전히 극한의 추위가 일어날 수 있다는 것이다. 기후위기는 단순한 온도 상승 이상의 복잡한 양상으로 진행되고 있다. 일부 지역에서는 더 강력한 한파가, 다른 지역에서는 건조와 이상 고온이 동시에 발생할 수 있다. 이 연구는 미국 국립과학재단(NSF), 미국-이스라엘 양국 과학재단(BSF), 에너지부(DOE), 해양대기청(NOAA)의 지원을 받아 진행됐다. 연구진은 향후 기후모델에 SPV 및 해양 순환 변화 요소를 통합함으로써, 계절 예보와 재해 대응에 실질적 기여를 할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
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[기후의 역습(153)] 지구 온난화에도 겨울 한파가 줄지 않는 이유는?
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