Complex trade-offs across co-designed narratives of Australian land-system futures

기술 요약: 공동 설계된 호주 토지 시스템 미래 서사의 복합적 트레이드오프

문제 정의
식량 생산, 경제적 번영, 기후 완화, 생물 다양성 회복과 같이 서로 충돌하는 목표들을 조화시키는 것은 토지 시스템 내의 핵심적인 과제로 남아 있다. 질적 서사는 사회경제적 불확실성과 이해관계자의 가치를 포착하고, 양적 모델은 공간적으로 명시적인 최적화를 제공하지만, 이 두 전통은 대개 분리되어 개발된다. 이러한 분리는 이해관계자가 정의한 미래를 구체적인 지속가능성 지표에 따라 평가하는 능력을 제한한다. 호주에서는 정교한 질적 서사(예: Ag2050 시나리오)와 고급 토지 시스템 모델이 존재함에도 불구하고, 이러한 깊이 있게 공동 설계된 국가적 서사의 양적 함의를 다중 지속가능성 차원의 트레이드오프를 정량화하기 위해 체계적으로 운영화하지 못했다.

방법론
본 연구는 네 가지의 공동 설계된 Ag2050 서사 미래를 국가 규모의 공간 명시적 토지 시스템 최적화 모델인 LUTO2(Land Use Trade-Offs model version 2)로 변환함으로써 질적 전통과 양적 전통 사이의 간극을 메운다.

1. 서사 변환: Ag2050 공동 설계자, 도메인 전문가, LUTO2 모델링 팀이 참여한 반복적인 초학제적 과정을 통해, 네 가지 질적 스토리라인을 내부적으로 일관된 모델 파라미터 세트로 변환하였다. 이 파라미터들은 농업 생산성, 생산 비용, 식량 수요, 사육 시스템, 기술 채택, 환경 목표 및 비농업적 토지 이용 옵션을 포괄한다.

   • 지역 농업 자본(Regional Ag Capitals): 기업형 통합, 높은 생산성, 파괴적 농업 기술(agritech)을 특징으로 한다.
   • 경관 관리(Landscape Stewardship): 탄소, 생물 다양성 및 다각화된 소득을 위한 토지 사용에 집중하며, 생산적 농업과 복원을 통합한다.
   • 기후 생존(Climate Survival): 변혁 없는 적응을 특징으로 하며, 점진적인 변화와 지연된 넷제로 진전을 보여준다.
   • 시스템 쇠퇴(System Decline): 파편화된 결정, 생산성 저하, 지연된 대응으로 특징지어진다.

2. 모델 구현: 약 4억 6,500만 헥타르의 호주 농업 경관 전역에 걸쳐 약 1.1 km² 격자 셀 해상도로 작동하는 LUTO2 모델은 2010년부터 2050년까지의 연간 토지 이용 역학을 시뮬레이션하였다. 모델은 사용자 정의 제약 조건(예: 온실가스 감축 목표, 생물 다양성 복원 목표, 식량 수요)을 충족하면서 순 경제 수익을 극대화한다.

   • 파라미터화: 시간 가변적 파라미터는 역사적 데이터(예: 농장 생산성, 노동 통계, 식량 수급 현황)를 외삽하고 각 서사와 일치하는 궤적 승수(낮음에서 매우 높음까지)를 할당함으로써 정량화되었다.
   • 제약 조건: 특정 시나리오는 뚜렷한 설정(예: 2010년 수준 유지 vs. 완화 목표를 위한 GHG 목표, 5% 또는 50%의 우선순위 지역 복원을 위한 생물 다양성 목표, 파괴적 기술의 가용성(예: 메탄 감소 사료 첨가제, 바이오차))을 포함하였다.

3. 평가 지표: 여섯 가지 지표가 시나리오 비교에 사용되었다: 순 경제 수익, 농식품 생산량, 순 온실가스(GHG) 배출량, 생물 다양성 상태(기여 가중 점수), 수량(water yield), 그리고 토지 이용 변화 범위.

주요 기여
본 논문은 두 가지 주요 기여를 한다:

1. 공동 설계된 서사의 정량화: 네 가지의 뚜렷한 이해관계자 개발 질적 미래를 단일한 양적 프레임워크로 변환하여, 각 스토리라인의 구체적인 경제적 및 환경적 함의를 밝혀냈다.
2. 명시적 트레이드오프 분석: 공유된 최적화 모델 내에서 이러한 미래를 시뮬레이션함으로써, 본 연구는 지속가능성 목표 간의 트레이드오프를 명시적으로 드러내어 추가 분석 및 의사결정을 위한 공간 명시적 데이터셋을 제공한다.

결과
네 가지 시나리오는 여섯 가지 지표 모두에서 서로 다른 궤적을 나타냈으며, 모든 차원에서 가장 우수한 성능을 보이는 단일 시나리오는 존재하지 않았다:

• 경제적 수익: 지역 농업 자본이 가장 높은 순 경제 수익(2050년 기준 연간 AU$43.4 billion)을 달성했으며, 경관 관리가 그 뒤를 바짝 쫓았다(연간 AU$40.7 billion). 시스템 쇠퇴는 가장 낮은 수익(연간 AU$31.2 billion)을 기록했다.
• 식량 생산: 지역 농업 자본은 농식품 산출량(연간 240.4 Mt)을 극대화한 반면, 시스템 쇠퇴는 가장 낮은 생산량(연간 152.2 Mt)을 초래했다. 경관 관리는 토지 재배치에도 불구하고 높은 생산량(연간 213.6 Mt)을 유지했다.
• 온실가스 배출량: 경관 관리만이 2050년까지 순 탄소 흡수원(연간 −73.7 Mt CO₂e)을 달성하였는데, 이는 13.9 Mha를 환경적 용도 및 농업 관리로 재배치한 결과이다. 지역 농업 자본은 감축 기술을 통해 순 배출량을 2010년 수준 근처(연간 67.1 Mt CO₂e)로 유지했다. 이와 대조적으로, 기후 생존과 시스템 쇠퇴는 순 배출량이 100 Mt CO₂e 이상으로 증가했다.
• 생물 다양성: 오직 경관 관리만이 생물 다양성을 개선하여 지표를 97.9 Mha(8.6% 증가)로 높였다. 다른 모든 시나리오는 2010년 수준 미만으로 하락하였으며, 지역 농업 자본은 생산 성장을 뒷받로 하기 위해 고서식지 가치가 있는 미할당지를 개량 목초지로 전환함에 따라 89.4 Mha로 떨어졌다.
• 수량: 모든 시나리오는 기후 변화와 토지 이용 변화 모두에 의해 수량 감소를 경험했다. 경관 관리는 복원이 관개 확장을 제한했기 때문에 가장 작은 감소폭(−15,254 GL yr⁻¹)을 보였으나, 기후 생존은 가장 큰 감소폭(−18,504 GL yr⁻¹)을 보였다.

의의 및 주장
저자들은 이 접근 방식이 글로벌 기후, 생물 다양성, 식량 안보 목표에 대한 국가적 토지 이용 경로를 평가하기 위한 전이 가능한 기초를 제공한다고 주장한다. 추상적인 서사를 명시적인 이득과 손실의 계정으로 변환함으로써, 본 연구는 목표를 동시에 달ット할 수 없는 상황을 헤쳐 나가야 하는 의사결정자들에게 필요한 정보를 제공한다.

결과는 강력한 환경적 성과(생물 다양성 및 탄소 흡수원)를 달성하기 위해서는 대규모의 토지 재배치와 조율된 정책이 필요하며, 이는 경제적 기회비용(가장 수익성이 높은 경로보다 연간 약 AU$2.6 billion 적음)을 수반한다는 점을 강조한다. 반대로, 완화 없이 집약화에만 집중하는 경로는 생물 다양성 감소와 넷제로 궤적을 훨씬 상회하는 배출량을 초래한다. 본 연구는 바람직한 미래를 실현하기 위해서는 고립된 프로그램이 아니라 농업, 기후, 생물 다양성 및 물 정책을 정렬하는 통합된 토지 부문 전략이 필요하다고 결론짓는다. 저자들은 이러한 결과가 명시된 가정 하의 양적 표현이지 예측이 아님을 강조하며, 서사와 모델 사이의 반복적인 루프가 다른 맥락으로 전이 가능한 핵심 요소라고 강조한다.