Exceptionally high summer mean temperatures predict tundra fire activity, with stronger responses at greater previous-year leaf area index​

북극 툰드라는 지면이 일 년 중 대부분 얼어붙어 있는 광활하고 나무가 없는 풍경으로, 이끼, 지의류, 관목과 같은 낮게 자라는 식물들의 독특한 공동체를 지탱하고 있습니다. 수 세기 동안 이 지역은 너무 춥고 습해서 빈번한 화재를 견디기 어렵다고 여겨졌으나, 지구가 온난화됨에 따라 이곳의 기후는 지구상 그 어느 곳보다 빠르게 변화하고 있습니다. 기온이 상승하면 공기는 더 많은 수분을 머금 을 수 있게 되어 식생을 건조하게 만들고, 불꽃이 발생했을 때 불이 붙을 가능성을 높입니다. 과학자들은 이러한 온난화 추세가 툰드라를 화재에 취약한 환경으로 바꿀 수 있다고 오랫동안 의심해 왔지만, 이러한 화재가 발생하는 정확한 비결은 여전히 불분명했습니다. 열기 자체가 주요 동력인지, 아니면 전년도의 식물 성장량, 낙뢰 빈도, 또는 강수량이 언제 어디서 불이 시작되고 얼마나 커질지를 결정하는 데 더 결정적인 역할을 하는지 알기는 어렵습니다.

이러한 복잡한 관계를 풀기 위해 연구진은 2001년부터 2020년까지 20년간의 데이터를 조사하여 툰드라 생물군계 전체의 화재 활동을 살펴보았습니다. 그들은 이 지역을 작은 격자 단위로 나누고, 매년 화재로 인해 방출된 탄소량과 불에 탄 면적을 추적했습니다. 연구팀은 온도, 강수량, 바람, 그리고 식물의 잎 밀도를 포함한 9가지 서로 다른 환경 요인과 이 화재 기록을 비교함으로써 가장 강력한 신호를 찾고자 했습니다. 그들은 특정 조건이 얼마나 자주 발생하는지에 따라 연도를 범주별로 그룹화하는 방법을 사용하여, 조건이 춥고 습한 상태에서 덥고 건조한 상태로 변화함에 따라 화재 행동이 어떻게 변하는지 파악할 수 있었습니다. 이 접근 방식은 즉각적인 날씨의 영향과 경관 자체의 지속적인 효과를 분리하는 데 도움이 되었습니다.

분석 결과, 툰드라 화재 활동의 가장 강력한 예측 변수는 단순히 여름이 얼마나 더웠는가였습니다. 여름 기온이 최고 수준에 도달했을 때, 특히 알래스카와 러시아와 같은 지역에서 화재 활동이 급증했습니다. 온도를 바짝 뒤따른 것은 대기가 식물로부터 얼마나 많은 수분을 끌어당기고 있는지를 나타내는 공기의 건조함이었습니다. 연구는 이 두 가지 요인, 즉 열기와 대기의 건조함이 불에 탄 면적과 탄소 방출량 모두와 가장 강력한 연결 고리를 가지고 있다는 것을 발견했습니다. 산림의 화재 위험을 예측하는 데 사용되는 표준 기상 지수가 불에 탄 면적을 설명하는 데 도움이 되기는 했지만, 생물군계 전체의 전반적인 추세를 주도한 것은 바로 가공되지 않은 여름 기온이었습니다.

결정적으로, 연구는 경관의 역사가 현재의 날씨만큼이나 중요하다는 것을 보여주었습니다. 화재가 발생하기 전 해의 녹색 잎 식생 양이 핵심 요인이었습니다. 전년도에 식물 성장이 풍부했을 때, 툰드라는 열기에 훨씬 더 민데이션(민감)해졌습니다. 이러한 지역에서는 더운 여름이 불균형적으로 큰 화재 활동의 증가를 불러왔습니다. 이는 따뜻한 해가 뒤이어 무성한 성장을 이루는 해를 만나면 '퍼펙트 스토름(완벽한 폭풍)'이 형성된다는 것을 시사합니다: 추가된 식물들이 더 많은 연료를 제공하고, 열기가 그 연료를 말려 불이 붙기 쉬운 상태로 만들기 때문입니다. 연구는 또한 이 원격 지역에서 화재를 시작하는 데 필요한 불꽃을 제공하는 낙뢰가 이 관계를 강화한다는 것을 발견했습니다. 그러나 폭우는 열기와 화재 사이의 연결 고리를 약화시키는 브레이크 역할을 했으며, 풍속은 결과에 대해 일관되고 재현 가능한 영향을 보이지 않았습니다.

연구진은 가장 더운 여름이 화재가 가장 격렬한 지역들과 공간적으로 겹치는 경향이 있다는 것을 관찰했습니다. 이는 북극이 계속 온난화됨에 따라, 이러한 대규모 화재를 촉발하는 조건들이 단순히 약간 더 발생할 가능성이 높아지는 것이 아니라, 동일한 장소에서 점점 더 빈번하게 나타나고 있음을 의미합니다. 이 연구 결과는 툰드라가 단순히 온기에 따라 선형적으로 반응하는 것이 아님을 나타냅니다. 대신, 기록적인 여름 기온과 지난 몇 년간의 식물 성장이 제공하는 연료의 결합은 화재 활동이 급격히 뛰어오를 수 있는 피드백 루프를 생성합니다. 기후가 이러한 온도 상한선으로 이동함에 따라, 툰드라는 열기, 건조함, 그리고 남겨진 식생의 단순하고 강력한 상호작용에 의해 과거에 보았던 것보다 훨씬 더 심각한 화재 사건을 경험할 수 있습니다.