Growing-season Arctic carbon fluxes are changing relatively faster in tundra than in boreal ecosystems
2001년부터 2020년까지의 여러 독립적인 데이터 세트를 바탕으로 한 본 연구는 급격한 북극 온난화가 북극 툰드라 생태계의 탄소 흡수 및 생산성을 보레알 지역에 비해 현저히 더 빠르게 증가시키고 있음을 밝혀내며, 북극을 균일하게 안정적인 탄소 흡수원으로 보는 관점에 이의를 제기한다.
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북극은 전 세계 다른 지역에서는 유례를 찾아볼 수 없는 속도로 온난화되고 있으며, 이는 대지가 숨 쉬는 방식을 근본적으로 변화시키는 현상입니다. 무엇이 일어나고 있는지 이해하려면 먼저 탄소 순환의 섬세한 균형을 파악해야 합니다. 식물은 지구의 폐 역할을 하며, 광합성이라고 알려진 과정을 통해 공기 중의 이산화탄소를 흡수하여 잎과 줄기를 만듭니다. 동시에 식물과 그 아래의 토양은 호흡을 통해 끊임없이 탄소를 대기로 다시 방출합니다. 이러한 일일 교환의 순 결과는 해당 지형이 탄소를 빨아들이는 스펀지 역할을 할지, 아니면 탄소를 내뿜는 원천이 될지를 결정합니다. 수십 년 동안 과학자들은 광활한 북부의 숲과 초원을 기후 변화의 속도를 늦추는 데 도움을 주는 신뢰할 수 있는 스펀지로 간주해 왔습니다. 그러나 기온이 상승함에 따라 이 교환의 규칙이 바뀌고 있으며, 북극이 계속해서 탄소를 저장할 것인지 아니면 탄소를 배출하기 시작할 것인지에 대한 의문은 우리 시대의 가장 시급한 환경적 수수께끼 중 하나가 되었습니다.
핀란드 기상연구소와 헬싱키 대학교 연구진이 이끄는 새로운 연구는 이러한 복잡성의 층위를 벗겨내어 놀라운 진실을 밝혀냈습니다. 즉, 동토층(tundra)이 남쪽의 숲보다 훨씬 더 빠르게 변화하고 있다는 사실입니다. 연구팀은 2001년부터 2020년까지 20년간의 데이터를 비교함으로써, 전체 육상 북극 지역에서 성장기 탄소 균형이 어떻게 진화했는지 조사했습니다. 그들은 단일 방법에 의존하는 대신, 식물의 건강 상태를 관찰하는 위성 관측, 지상 측정값을 바탕으로 훈련된 컴퓨터 모델, 그리고 하늘로부터 탄소를 추적하는 대기 데이터를 포함한 독립적인 증거들을 하나로 엮어냈습니다. 이러한 다각적인 접근 방식 덕분에 그들은 이전에는 불확실성의 안개 속에 있었던 부분에서 명확하고 일관된 그림을 끌어낼 수 있었습니다.
연구진은 툰드라와 북부 침엽수림(boreal forests) 모두 더욱 활발해지고 있지만, 툰드라가 훨씬 더 극적인 변화를 겪고 있다는 것을 발견했습니다. 나무가 없는 저지대 툰드라 지역에서는 여름 동안 식물이 흡수하는 이산포량의 이산화탄소가 평균적으로 약 78% 증가했습니다. 반면, 남쪽의 밀집된 북부 침엽수림은 약 45%의 완만한 상승을 보였습니다. 이러한 차이는 단순히 규모의 문제가 아닙니다. 이는 이러한 생태계가 온기에 반응하는 방식의 근본적인 변화를 반영합니다. 연구는 또한 식물이 내뿜는 특정 신호, 즉 식물이 얼마나 열심히 광합성을 하고 있는지를 나타내는 희미한 빛의 잔광을 추적했습니다. 태양 유도 엽록소 형광(solar-induced chlorophyll fluorescence)이라고 알려진 이 신호는 숲에서는 5% 증가한 것에 비해 툰드라에서는 9% 급증했으며, 이는 북쪽의 얼어붙은 땅의 식물들이 실제로 남쪽의 식물들보다 더 열심히, 더 빠르게 작동하고 있음을 확인시켜 줍니다.
하지만 식물이 더 활발해진다고 해서 그것이 반드시 더 나은 탄소 흡수원으로 이어진다는 의미는 아닙니다. 지표면이 따뜻해짐에 따라 토양 속의 미생물과 식물 자체가 더 많은 탄소를 내뿜으며 이야기는 더욱 복잡해집니다. 이 연구는 캐나다 군도 남부와 같이 가장 척박하고 생산성이 낮은 북극 일부 지역에서는, 증가한 탄소 배출량이 새로운 성장의 속도를 거의 따라잡고 있어 이 지역들이 더 강력한 탄소 스펀지가 되지 못하고 있음을 시사합니다. 사실, 일부 희박한 지형은 탄소의 순 배출원으로 변할 수도 있습니다. 그러나 캐나다 동부와 러시아의 타이미르 반도와 같은 다른 툰드라 지역에서는 식물 성장의 급증이 탄소 배출 증가를 압도하여, 대기로부터 탄소를 끌어당기는 지역의 능력을 크게 강화하고 있습니다.
연구진은 전체적인 추세가 툰드라의 탄소 흡수를 강화하는 방향을 가리키고 있음에도 불구하고, 상황이 북극 전역에서 균일하지 않다는 점을 주의 깊게 언급했습니다. 이러한 변화는 식생의 유형, 영구 동토층의 존재, 국지적 수분 조건 등 복잡한 요인들의 혼합에 의해 주도됩니다. 얼어붙은 땅이 녹는 곳에서는 영양분 방출이 식물에 갑작스러운 활력을 줄 수 있지만, 동일한 해빙 현상이 식생에 스트레스를 주는 침수된 토양을 초래할 수도 있습니다. 이 연구는 툰드라가 단일하고 획일적인 실체가 아니라 다양한 반응이 섞인 조각보와 같다는 점을 강조합니다. 어떤 지역은 빠르게 녹색으로 변하며 더 많은 탄소를 흡수하는 반면, 어떤 지역은 온난화에 대응하는 데 어려움을 겪고 있습니다.
궁극적으로 이 연구는 북극의 탄소 순환이 급격한 변동 상태에 있으며, 툰드라가 변화와 불확실성 모두에서 앞장서고 있음을 시사합니다. 연구 결과는 북극 지역 전체가 안정적이고 변하지 않는 탄소 흡수원이라는 기존의 관점에 도전합니다. 대신, 지형은 스스로를 재편하고 있으며, 나무가 없는 북쪽 지역이 숲이 우거진 남쪽보다 온난화되는 세상에 더 신속하게 반응하고 있습니다. 현재 툰드라는 이전보다 더 많은 탄소를 흡수하고 있지만, 연구는 이 균형이 매우 취약하다고 경고합니다. 툰드라 탄소 흡수원의 미래는 식물이 따뜻해지는 토양에서 방출되는 탄소를 상쇄할 만큼 충분히 빠르게 계속 성장할 수 있는지에 달려 있으며, 이 경주는 수백만 평방마일의 얼어붙은 땅 위에서 펼쳐지고 있습니다.
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