Losses outlast gains in Northern Hemisphere tree growth under climate change

숲은 이산탄을 흡수하여 나무 속에 저장함으로써 지구의 온도를 조절하는 데 도움을 주는, 지구의 허파입니다. 하지만 나무는 정적인 기계가 아닙니다. 나무는 주변 날씨에 따라 더 빠르게 혹은 더 느리게 자라는 살아있는 생명체입니다. 공기가 따뜻하고 습할 때 많은 나무는 잘 자랍니다. 반면 너무 뜨겁거나 건조하면 나무는 고통을 겪습니다. 과학자들은 기후 변화가 이러한 조건들을 변화시키고 있다는 사실을 오래전부터 알고 있었지만, 이번 세기가 진행됨에 따라 전 세계의 숲이 궁극적으로 더 많이 자랄 것인지 아니면 덜 자랄 것인지에 대한 큰 의문이 남아 있었습니다. 그 답은 매우 혼란스러웠습니다. 어떤 추운 지역에서는 따뜻한 날씨가 나무의 성장을 돕는 것처럼 보였지만, 뜨겁고 건조한 곳에서는 동일한 온난화가 나무를 질식시키는 것처럼 보였습니다. 이러한 지역적 효과들이 서로 다른 방향으로 작용하기 때문에, 북반구 전체에 대한 전반적인 추세를 파악하는 것은 어려웠습니다.

예루살렘 히브리 대학교와 스위스 산림, 눈 및 경관 연구소의 연구진이 수행한 새로운 연구는 수천 개의 숲을 아우르는 거시적인 관점을 살펴봄으로써 이러한 혼란을 해결합니다. 연구진은 1902년까지 거슬러 올라가는 4,110개의 서로 다른 위치에서 수집된 방대한 양의 나이테 기록을 모았으며, 이는 1,200만 개 이상의 개별 나무 성장 측정치를 나타냅니다. 연구진은 나무가 기후에 단순하고 직선적인 방식으로 반응한다고 가정하는 대신, 컴퓨터 모델을 사용하여 기후와 성장 사이의 복잡하고 곡선적인 관계를 데이터로부터 직접 학습했습니다. 그런 다음 이 모델에 미래 기후 전망치를 입력하여 세계가 계속 따뜻해짐에 따라 숲이 어떻게 반응할지 확인했습니다. 그 결과는 명확하면서도 엄중한 방향을 가리킵니다. 북반구 전역에서 나무의 성장은 전반적으로 감소할 것으로 예상됩니다. 더 중요한 것은, 이 연구가 이러한 변화가 시간에 따라 어떻게 전개되는지에 대한 극명한 비대칭성을 밝혀냈다는 점입니다. 일단 숲이 기후 스트레스로 인한 손실을 겪기 시작하면, 그 손실은 지속되는 경향이 있습니다. 반면, 성장의 이득은 일시적입니다.

연구진은 일부 지역에서 일시적인 성장 촉진이 나타날 수 있지만, 이러한 개선은 오래 지속되지 않는다는 것을 발견했습니다. 반대로, 성장이 감소하기 시작하면 그것은 거의 회복되지 않습니다. 온건한 기후 시나리오 하에서, 유의미한 성장 감소를 경험한 지역의 90%가 여전히 그 감소를 겪고 있었습니다. 한편, 일시적인 성장 증가를 보였던 지역 중 그 이득을 유지한 곳은 약 56%에 불과했습니다. 이러한 패턴은 지중해에서 북유럽에 이르기까지 모든 잘 샘플링된 지역에서 공통적으로 나타났으며, 고배출 시나리오 하에서는 영구적인 손실과 사라지는 이득 사이의 격차가 더욱 커졌습니다. 이 연구는 숲이 단순히 좋은 해와 나쁜 해 사이를 왔다 갔다 하는 것이 아니라, 꾸준히 하향 곡선을 그리며 끌려 내려가고 있음을 시사합니다.

이러한 감소의 원동력은 상승하는 기온과 대기의 갈증이 심해지는 현상의 결합입니다. 공기가 따뜻해질수록 더 많은 수분을 머금게 되는데, 이는 토양과 나무로부터 물을 끌어당기려는 공기의 정도를 나타내는 척도인 '수증기 압력 결핍(Vapor Pressure Deficit)'을 높입니다. 이렇게 높아진 수분 요구량은 종종 강수량 증가로 인한 이점보다 더 크게 작용합니다. 많은 지역에서 이러한 건조 효과의 부정적인 영향은 강수량이 증가하는 긍적인 효과를 상쇄할 만큼 강력합니다. 연구진은 성장 변화의 원인을 분석한 결과, 네트워크상의 대다수 격자 셀에서 온난화와 대기 수분 요구의 결합 효과가 음(-)의 방향임을 발견했습니다. 심지어 강수량이 증가하는 곳에서도, 공기의 열기와 건조함이 추가된 물이 줄 수 있는 도움보다 성장을 더 억제하는 경우가 많았습니다.

또한 이 연구는 왜 동일한 기후 변화가 지역마다 다른 결과를 초래하는지를 설명합니다. 그것은 특정 숲이 자신의 성장 잠재력 곡선의 어디에서 시작하느냐에 달려 있습니다. 어떤 추운 지역에서는 약간의 온난화가 나무를 더 나은 성장 구간으로 밀어 올릴 수 있지만, 온난화가 계속되면 나무는 결국 정점을 지나 열기가 너무 강해지고 공기가 너무 건조해지는 감소 단계로 접어듭니다. 다른 지역의 경우, 나무들은 이미 한계점에 도달해 있어 추가적인 온난화가 즉각적으로 감소를 유발합니다. 연구진은 이러한 관계를 언덕과 계곡의 풍경으로 시각화했습니다. 숲의 미래는 기후 변화에 의해 이 풍경 위에서 어느 방향으로, 얼마나 멀리 밀려나느냐에 달려 있습니다. 많은 나무에게 그 경로는 정점을 넘어 반대편 아래로 내려가는 길이며, 그곳에서 성장은 둔화됩니다. 다른 나무들에게 그 경로는 감소의 계곡으로 곧장 떨어지는 길입니다.

결정적으로, 이 연구는 이러한 손실이 단지 일시적인 좌절이 아님을 강조합니다. 숲이 기초 성장 상태에서 미래의 상태로 어떻게 전환되는지를 분석한 결과, 일단 숲이 상당한 감소 상태에 진입하면 이전 상태로 돌아가는 경우가 거의 없었습니다. 반면, 일정 기간 가속 성장을 경험한 숲은 기후가 계속 변화함에 따라 그 이득이 사라지는 경우가 많았습니다. 이는 온난화된 기후의 일시적인 이점은 취약한 반면, 열기와 가뭄으로 인한 피해는 지속적이라는 것을 시사합니다. 연구진은 자신들의 모델이 나무가 매년 얼마나 많은 목재를 추가하는지를 나타내는 핵심 지표인 방사형 성장에 초점을 맞추었으며, 이산화탄소 시비 효과나 곤충 발생과 같은 다른 요인들은 시뮬레이션하지 않았다고 언급했습니다. 이러한 한계에도 불구하고, 수백만 개의 나이테 관측치로부터 직접 학습한 데이터 기반 접근 방식은 향-후 궤적에 대한 견고한 관점을 제공합니다.

이 연구 결과는 숲이 기후 스트레스로부터 쉽게 적응하거나 회복할 수 있다는 생각에 도전합니다. 대신, 증거는 온난화되는 세상의 부정적인 영향이 축적될 것임을 가리킵니다. 연구는 북반구의 나무 성장이 꾸준히 하향 곡선을 그리고 있으며, 그 손실은 이득보다 더 오래 지속된다고 결론짓습니다. 이러한 비대칭성은 일부 지역에서 단기적인 개선이 나타나더라도 전반적인 추세는 감소라는 것을 의미합니다. 세기가 진행됨에 따라, 온난화와 대기 수요의 부정적인 효과가 네트워크 대부분에서 지배적인 힘이 되면서 균형은 더욱 기울어집니다. 이 연구는 명확한 경고를 던집니다. 수천 년 동안 우리의 기후를 조절해 온 숲들이 점점 더 취약해지고 있으며, 그들이 입는 피해는 영구적일 가능성이 높다는 것입니다.