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미국 항공우주국 고다드우주연구소가 대기 순환모델로 예측한 2배의 ${CO}_{2}$하에서 나타날 수 있는 기후를 근거로 우리나라 농업 기후자원과 벼 생산성에 미치는 영향에 대한 평가가 있었다. 이에 의하면 한반도에서 ${CO}_{2}$가 2배로 증가할 때 강수량이 10-15% 증가하고 재배기간이 늘어나 21세기 중반에는 벼의 2기작이 가능할 것이라고 한다.

화석을 포함한 지질학적 기록은 지구가 지난 수억년을 통해 생물의 진화를 포함한 엄청난 변혁을 겪었음을 보여주고 있다. 단기간 또는 장기간에 걸쳐 기후의 변동이 계속돼 왔고 새로운 종류의 생물이 나타나는가 하면 어떤 종은 멸절했다. 지질시대를 통해 대기와 해수의 화학성분은 변천을 거듭했으며 생물이 속해 있는 지표면 역시 변화해 왔다.

인위적인 기후 변화시대

과거의 이러한 지구환경과 기후의 변화는 자연적인 현상으로 이해된다. 하지만 오늘날 다른 종뿐 아니라 우리 인류 자체의 존재마저 위협하는 비교적 단기적이고 인위적인 기후 변화가 인간의 활동으로 인해 일어나고 있는 실정이다.

이와 같은 암울한 지구의 현실과 장래는 산업혁명 이후 인류 활동에 의한 온실기체의 증가에 기인한다. 에너지의 대부분을 나무로부터 얻던 산업혁명 이전의 태양시대는 인구증가와 더불어 그 종말을 고했고, 이후 과거 30억년간에 걸쳐 축적된 태양에너지를 사용하는 화석시대가 개막됐다.

석탄 석유 천연가스 등과 같은 화석연료의 사용은 산업혁명 이후 지속적으로 증가해 왔고 대부분의 인간 활동에 직간접으로 영향을 주었다.

예를 들어 과거에는 땅을 유지하고 비옥하게 하는데 자연퇴비나 순환경작을, 그리고 작물의 병충해에는 천적을 이용했다.

그러나 오늘날에는 화석연료를 에너지 자원으로 사용해 얻어진 비료나 농약 없이는 농사를 지을수 없는 실정이다. 화석연료 사용의 급증은 대기중에 많은 온실기체를 방출하게 됐는데, 특히 대기중의 이산화탄소는 산업화 이전 2백80ppm에서 증가를 거듭해 현재 3백50ppm에 달하며 2050년경에는 산업화 이전의 약 2배인 6백ppm에 달하리라 예측하고 있다.

보다 따뜻한 겨울과 더욱 무더운 여름 예상

대기중 ${CO}_{2}$농도의 계속적인 증가는 대기의 온실효과로 인해 필연적으로 지구 온난화를 초래할 것이다. 기후변화에 관한 정부사이의 패널(IPCC)에서 기후학자들은 대기순환 모델의 결과를 이용해 21세기 중반에 ${CO}_{2}$ 증가에 의한 지표면 부근의 온도 상승이 1.5-4.5℃(평균 2.5℃)에 달하리라 경고하고 있다.

이러한 온난화는 세계 도처에 서로 다른 영향을 주겠지만 우리 나라가 속해 있는 중위도 지방(온대지방)에서 그 크기가 최대로 되리라고 예측하고 있다. 이는 앞으로 보다 따뜻한 겨울과 더욱 무더운 여름을 예보하는 것이다. 온도의 상승은 또 대기중 물 순환의 변화를 초래해 전 지구적으로 강수량의 증가를 예보하고 있으며 특히 중위도는 겨울철의 강수 증가를 예상하고 있다.

결국 지구의 온난화는 현재 지표면 온도의 남북방향 분포를 변화시켜 열대기후 지역의 증가와 온대 한대지역 일부의 아열대화, 아온대화를 유발한 것이다.

더불어 온난화는 해수의 온도를 높이고 빙하 빙산 등 해상의 눈과 얼음을 녹여 해수면 상승을 유발시킬 것이다. 지금까지의 연구결과는 지구평균온도가 1℃ 상승할 때 16-30㎝의 평균 해수면 상승을 보여주고 있다. 이 결과에 따르면 ${CO}_{2}$ 농도가 2배로 되는 2050년경에는 해수면상승이 평균 65㎝에 다다를 것이다.

혹서속 영농과 저지대 해수침수가 큰 문제

지구의 온난화 과정에서 일어나는 가장 심각한 문제는 아마 혹서속 농작물 재배와 해수에 의한 저지대의 침수가 될 것이다. 이에 대한 우리들의 생각은 변화하는 대기에 관한 국제학술회의에서 지구온난화를 '핵전쟁 다음으로 가장 심각한 위협'이라고 규정한 문구에서 생생하게 나타나고 있다. 이러한 맥락에서 지구의 온도상승과 이에 수반되는 기후변화가 과연 우리 생활에 어떠한 영향을 줄지에 대해 의문을 갖는 것은 매우 자연스러운 일일 것이다.

우리를 포함한 지구상의 생명체의 성장은 광합성에 의해 유지되고 있다. 식물은 태양으로부터의 빛에너지, 대기중의 ${CO}_{2}$ 농도, 그리고 토양으로부터 얻는 수분과 영양소를 이용해 지구상의 생물계를 유지하고 풍요롭게 만드는 특별하고 복잡한 유기화합물을 생산하고 있다. 그러므로 대기중의 ${CO}_{2}$ 증가와 이에 따른 지구의 온도변화는 식물생태계에 생장촉진적인 측면에서 지대한 영향을 미칠 것이다.

과거 기후변동에 따른 온도변화가 식물군의 지리적 분포의 변이에 어떠한 영향을 주었는지는 역사에 잘 나타나고 있다. 예를 들어 현재보다 기온이 1℃ 가량 높았던 중세시대에 캐나다에서는 수목한계선이 오늘의 그것보다 훨씬 북쪽으로 치우쳐 있었으며 스칸디나비아 반도의 농부들은 이 기간동안 북위 65도 지역까지 곡물을 재배할 수 있어 풍요로움을 맛볼 수 있었다. 과거 기후변화에 대한 이러한 기록들은 끊임없는 온실기체의 증가에 따른 온난화가 미래의 생태계에 심각한 변화를 야기할 수 있음을 암시해 주고 있다.

생태계의 변화는 곧 농작물의 경작지역 분포와 생산성의 변화를 의미하는데, 이는 ${CO}_{2}$ 농도 온도 강수패턴의 변화가 식물의 광합성에 영향을 주기 때문이다. 광합성에 대한 온도만의 효과를 고려하면 중위도에 위치한 곡창지대에서는 아열대화한 기후로 인해 경작면적과 생산성이 떨어질 것으로 예측되고 있다. 또 고위도 지역은 점차 재배환경이 개선돼 생산성이 증대, 경작지대는 보다 고위도 지대로 확장될 것이다.
 

${CO}_{2}$ 2배 증가하면 한반도서 벼 2기작 가능

또 다른 영향은 ${CO}_{2}$농도의 증가 그 자체에 있다. 즉 미래의 기후변화가 어떠한 형태로 진행되든지와 무관하게 폭발적인 인구증가에 비례한 화석연료 사용의 증가는 식물을 ${CO}_{2}$가 풍부한 환경 속에 살게 만들 것이다. 대기중의 ${CO}_{2}$ 증가는 토양 속에 충분한 수분과 영양소가 존재할 때 물의 이용효율을 높여 식물의 광합성 증대를 통해 생산성의 향상을 가져올 것이다.

${CO}_{2}$의 농도변화에 대한 작물의 생산성에 관한 연구 결과는 일반적으로 ${CO}_{2}$의 양이 두 배로 증가했을 때 20-30%의 수확량 향상을 가져온다고 보고하고 있다. 특히 목화의 경우는 1백4%, 수수는 79%, 벼는 9% 가량 수확량이 증가할 것으로 보고하고 있다.

우리 나라에서는 미국 항공우주국 고다드(Goddard)우주연구소가 대기 순환모델로 예측한 2배의 ${CO}_{2}$(6백30ppm) 하에서 나타날 수 있는 기후를 근거로 해 우리 나라의 농업 기후자원과 벼 생산성에 미치는 영향에 대한 평가가 있었다(기상청 기상연구소). 연구에 사용된 고다드 우주연구소 순환모델은 우리 나라 연평균 기온의 상승이 3.5-4.0℃에 달할 것임으로 보여주고 있으며 북쪽에서 그 상승정도가 클것으로 예측하고 있다(그림1)

또한 이 모델은 한반도에서 ${CO}_{2}$가 두 배로 증가할 때 강수량의 증가가 대략 10-15%에 이를 것으로 예측하고 있다. 이렇게 예측된 기후를 토대로 ${CO}_{2}$증가가 농업 기후자원과 벼 생산성에 미치는 영향을 조사해본 결과 21세기 중반에는 온난화에 따른 재배기간의 연장으로 인해 한반도에서 벼의 2기작이 가능하리라 예상하고 있다.

그러나 지금과 같은 벼의 품종을 사용할 때 벼의 생장속도가 빨라져 영양 생장기간과 벼가 익는 기간이 크게 단축돼 수확량은 오히려 감소하리라 예측하고 있다. 이러한 결과는 차세대 벼농사의 수확증대를 위해서 온도의 변화에 비교적 둔감하고, 영양 생장기간이 충분히 길며, 새로운 순환계 질서에 적응할 수 있는 신품종의 개발에 힘을 기울여야 할 것임을 암시하고 있다.
 

수자원 부족과 토양의 영양소 부족 전망

한편 식물의 증발산(蒸發散)이 증가함에 따라 수자원이 부족하게 되고 과다한 식물성장에 따라 토양은 영양소의 부족을 겪게 될 것이다. 또 생태계의 새로운 질서에 따른 종의 변화는 농작물과 다른 종 사이의 경쟁을 심화시켜 농업환경의 열악화를 불러 일으킬 것이다. 이러한 농업환경의 악화는 결국 과다한 농약과 무기질 비료의 사용을 유발시켜 환경오염이 촉진되고 심화될 가능성이 커질 것이다.

한편 분해자인 미생물중 호온성인 혐기성 미생물에 의한 분해능력이 증가해 상대적으로 저온에서 활동이 왕성한 유용한 미생물과의 경쟁에서 우위를 차지할 것으로 보인다. 또 하천 호수 저수지 등의 부영양화 확산에 의한 수질오염, 수산 양식업의 쇠퇴 등이 환경오염과 더불어 농업생산의 안정성을 위협하는 커다란 요인으로 작용할 것이다. 결국 대기환경의 변화는 온난화뿐만 아니라 대기오염 및 수질오염에 영향을 줄 것으로 예측되고 있다.

위에서 열거한 결과는 대기순환모델을 이용한 수치모의 실험에서 얻어진 한반도 지역의 온도 습도 강수량 자료를 사용한 것인데, 국지 지역에 대한 수치모의 실험결과는 일반적으로 전 지구적 평균에 비해 그 정확도가 떨어진다는 점을 주의해야 한다.

또한 유의해야 할 것은 식물성장에 대한 우리의 이해다. 식물체의 성장에는 ${CO}_{2}$농도 온도 수분 빛의 세기 등 각각의 영향 이외에도 이들 사이의 상호작용 또한 매우 중요한 요소로 이해되고 있다. 왜냐하면 온난화에 따른 온도의 변화는 광합성뿐 아니라 유기물 분해도의 변화로 인한 영양분의 가용화에도 영향을 주기 때문이다. 또한 온도와 영양분의 가용도는 탄소를 고정할 수 있는 식물체의 성장을 제어한다.

이처럼 ${CO}_{2}$ 증가는 직접적인 1차적 효과와 이로부터 파생된 2차적 효과의 복합적인 상호작용을 통해 자연생태계 또는 농업생산성에 커다란 영향을 미친다. 그러나 이의 영향에 대한 예측은 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서 기후변동에 대한 대응과 연구가 여러 분야에서 폭넓게 이루어져야 할 것이다.

해수면 상승으로 한반도 면적감소 초래할 것

우리 나라가 3면이 바다인 것을 고려하면 해수면 상승은 한반도에 매우 심각한 영향을 주리라 생각한다. 해수면 상승은 해수욕장 간척지 등의 저지대 및 해안지대에 해수의 범람을 가져와 해안선을 변화시켜 한반도의 면적 감소를 초래할 것이다. 해안선이 내륙지방으로 후퇴함에 따라 해안 방제시설이 파괴돼 폭풍과 해일에 의한 생명과 재산 피해가 증가할 것이다.

또한 농경지의 이용에 대한 변화와 배수 및 관개시설에 대한 위협, 염분이 높은 해수의 침범으로 농수자원 관리에 많은 문제점을 야기하리라 믿어진다. 이처럼 미래에 닥칠 해면 상승의 영향은 심각한 것이기는 하나 이에 대한 적절한 대응이 취해질 경우 위기를 넘길 수 있으리라 생각된다. 그러나 대응이 늦어져 기회를 상실할 경우 우리는 이같은 재앙을 피할 수 없을지 모른다.

기후와 환경의 변화는 지구상의 대다수 인류에게 매우 심각한 생활의 어려움을 야기시킬 것이다. 더욱 우리의 마음을 무겁게 하는 것은 첫째, 그 변화가 현재 일어나고 있으며 또 앞으로 가속되리라는 전망이다. 만일 그 변화를 중지시키지 않는다면 새로운 기후에 적응하기 전에 또 다른 기후에 적응해야 하는 헛된 노력을 계속하게 될지 모른다.

둘째, 기후변화는 비역전성(非逆轉性)을 갖는다는 점이다. 우리와 직접 관련돼 있는 자손 대에는 과거에 가졌던 기후로 되돌아갈 수 없는 것이다. 진행되는 온난화의 방향을 바꾸고 상승하는 해수면을 낮추는 방법은 존재하지 않을 뿐더러 대기의 온실기체 농도를 급속히 낮추는 방법 역시 사실상 존재하지 않기 때문이다.

환경변화에 지속적 감시와 대응연구 필요

우리가 할 수 있는 최선책은 단지 현재의 ${CO}_{2}$방출을 감소시키는 데 있을 뿐이다. 만약 ${CO}_{2}$방출규제를 즉각 수행하지 않는다면 이미 나타나기 시작한 온실효과의 괴력은 더욱 기승을 부릴 것으로 예상된다.

셋째, 여기에 소개한 ${CO}_{2}$농도의 두 배 증가에 대한 기후모델의 결과와 이를 바탕으로 하는 우리 생활에 대한 영향 평가는 결론지어진 상태도 아니며 결과 자체를 의심없이 받아들일 수 있는 절대적인 것도 아니다. ${CO}_{2}$가 단지 2배의 농도에서 증가를 그칠 아무런 이유가 없으며 영향 평가에 사용된 기후모델은 수십년 후의 기후를 정확하게 예측할 수 있는 수준도 아니기 때문이다.

더구나 한반도에 있을 기후변화를 정확하게 예측하는 일은 현재의 우리 과학기술로서는 매우 어려운 일이다. 지속적인 환경변화에 대한 감시와 대응, 이에 대한 끊임없는 연구만이 앞서 열거한 어려움과 약점을 극복하고 다가오는 재앙에 현명하게 대처할 수 있는 첩경일 뿐이다.

올여름, 무더위·집중호우 예상

금년 여름(7-8월)은 6월 하순에 시작된 장마전선의 영향으로 7월 하순까지는 주로 비오는 날이 많겠다. 지역에 따라 2차례 정도 호우가 예상되며 장마전선이 일시 약화돼 소강상태를 보일 때도 있겠다.

7월 하순 말에서 8월에는 북태평양 고기압권에 들어 무더운 날이 많겠으나 가끔 이 고기압의 가장자리에 들어 구름이 끼고 소나기 오는 날도 있겠으며 대기의 불안정으로 국지적인 집중호우가 예상된다.

한편 동해안 지방은 일시적으로 오호츠크해 고기압의 영향을 받아 기온이 낮을 때도 있겠다. 태풍은 2개 정도 영향을 받겠다.

전반적으로 기온은 평년과 비슷하겠으며 강수량도 평년과 비슷하겠으나 지역차가 크겠다.

7월:장마전선의 영향을 받아 주로 비오는 날이 많겠고 지역에 따라 2차례 정도 호우가 있겠다. 기온은 평년(평균 23-26℃)과 비슷하거나 조금 낮겠으며 강수량은 평년(1백95-3백69㎜)과 비숫하거나 다소 많겠고 지역차가 크겠다.

8월:북태평양 고기압의 영향으로 무더운 날이 많겠으나 가끔 이 고기압의 가장자리에 들어 소나기가 오겠으며 대기의 불안정으로 국지적인 집중호우 현상이 1-2차례 있겠다. 기온은 평년(평균 24-26℃)과 비슷하겠으며 강수량도 평년(1백55-2백94㎜)과 비슷하겠다.

장마:평년과 비슷하게 6월 하순에 시작된 장마는 평년과 비슷한 7월 하순 중반경 끝나겠다. 이 기간 장마전선이 일시 약화돼 소강상태를 보일 때도 있겠으나 가끔 활성을 띠어 지역에 따라 2차례 정도 집중호우가 예상된다. 강수량은 평년(2백43-4백42㎜)과 비슷하겠으나 지역차가 크겠다.
태풍:12개 정도 발생해 2개 정도가 영향을 미치겠다.