Modelling the Long-Term Effects of Climate Change and Silvicultural Systems on Rockfall Protection: A Case Study from the Slovenian Alps

높은 산악 지대에서 숲은 단순히 자라나는 것 이상의 역할을 합니다. 숲은 살아있는 방패 역할을 합니다. 바위가 가파른 절벽에서 떨어져 나올 때, 나무들은 그 낙하를 멈추거나, 아래쪽 마을과 도로에 도달하기 전에 낙하 속도를 늦추거나 완전히 잡아낼 수 있습니다. 이러한 보호 기능은 산악 숲이 제공하는 중요한 서비스이지만, 영구적인 것은 아닙니다. 이 방패를 형성하는 나무들은 성장하고, 나이 들고, 죽는 생명체이며, 낙석을 막는 능력은 나무의 개체 수, 줄기의 굵기, 그리고 수종에 따라 달라집니다. 이제, 변화하는 기후가 새로운 복잡성을 더하고 있습니다. 더 따뜻하고 건조해진 조건은 특정 나무들에게 스트레스를 줄 수 있으며, 나무를 베거나, 어떻게 벨 것인지, 혹은 그대로 둘 것인지와 같은 인간의 결정이 수십 년 후의 숲의 모습을 결정할 것입니다. 산림 관리자들이 직면한 과제는 단순히 목재를 어떻게 키울 것인가가 아니라, 기후가 변하고 나무 자체가 변하더라도 어떻게 이 자연 장벽이 효과적으로 작동하게 유지할 것인가 하는 점입니다.

슬로베니아 알프스에서 한 연구팀은 이 질문에 답하기 위해 200년 후를 내다보는 연구를 수행했습니다. 그들은 슬로베니아와 오스트리아 사이의 중요한 산악 통로인 류벨레트 고개(Ljubelj Pass) 위의 특정 보호림에 집중했습니다. 약 75 헥타르를 차지하는 이 숲은 현재 유럽 너도밤나무가 지배적이며, 가문비나무도 상당한 비중을 차지하고 있습니다. 연구진은 이 숲이 세 가지 다른 관리 방식에 따라 어떻게 진화할지 살펴보고자 했습니다. 하나는 완전히 방치하는 것이고, 다른 하나는 연속적인 수관층을 유지하기 위해 개별 나무를 제거하는 선택적 벌채 시스템이며, 마지막은 새로운 성장을 촉진하기 위해 단계적으로 숲의 구역을 정리하는 쉘터우드(shelterwood) 시스템입니다. 또한 그들은 기후가 지역의 예상대로 더 따뜻하고 건조해질 경우 이러한 결과들이 어떻게 변할지도 알고 싶었습니다. 이를 위해 그들은 2세기를 기다리는 대신, 강력한 컴퓨터 모델을 사용하여 200년 동안의 산림 성장과 낙석의 움직임을 시뮬레이션했습니다.

연구진은 먼저 ForClim이라는 산림 성장 모델을 사용하여 나무가 어떻게 발달할지 시뮬레이션했습니다. 그들은 2022년에 실시된 실제 산림 조사 데이터(나무의 수, 크기, 수종 포함)를 모델에 입력했습니다. 그런 다음 기후가 현재와 똑같이 유지되는 시나리오와 지역을 상당히 더 뜨겁게 만드는 고배출 경로를 따르는 시나리오라는 두 가지 상황 하에서 200년 동안 시뮬레이션을 실행했습니다. 각 기후 시나리오 내에서 세 가지 서로 다른 관리 규칙을 적용했습니다. 모델은 나무의 밀도, 줄기 크기, 수종의 혼합 측면에서 숲이 어떻게 변할지를 계산했습니다. 예를 들어, "무관리" 시나리오에서는 숲이 스스로 자라고 죽도록 내버려 두었습니다. "선택적" 시나리오에서는 관리자가 숲의 구조를 다양하고 연속적으로 유지하기 위해 주기적으로 일부 나무를 제거합니다. "쉘터우드" 시나리오에서는 새로운 묘목이 열린 공간에서 자랄 수 있도록 넓은 구역의 나무를 주기적으로 정리합니다.

컴퓨터가 미래의 숲을 생성한 후, 연구진은 그 데이터를 Rockyfor3D라는 두 번째 모델로 전달했습니다. 이 모델은 낙석의 물리학을 시뮬레이션합니다. 이 모델은 지형, 암석의 종류, 그리고 숲의 구조(특히 나무의 수와 줄기 굵기)를 바탕으로 낙석이 지면에 부딪힐 때의 에너지를 계산합니다. 만약 바위가 나무에 부딪히면 에너지를 잃지만, 틈 사이를 통과하면 속도를 유지합니다. 연구진은 서로 다른 미래 시나리오에서의 낙석 에너지를 비교함으로써 어떤 관리 방식이 최선의 보호를 제공하는지 결정할 수 있었습니다. 그들은 평균적인 보호 능력뿐만 아니라, 바위가 여전히 높은 힘으로 부딪힐 수 있는 최악의 지점들도 살펴보았습니다.

시뮬레이션 결과, 초기 40~60년 동안은 기후 변화 자체보다 관리 방식의 선택이 더 중요했습니다. 단기적으로는 숲을 어떻게 관리하느냐가 나무의 모습과 낙석을 막는 능력에 결정적인 영향을 미쳤습니다. 그러나 장기적으로는 기후가 숲의 구성을 재편하기 시작했습니다. 모든 시나리오에서 너도밤나무의 양은 감소했습니다. 가뭄에 민가한 가문비나무는 관리에 따라 다르게 나타났습니다. 무관리 숲에서는 이미 있던 오래된 나무들이 오랫동안 계속 자라고 생존했기 때문에 가문비나무가 실제로 증가했습니다. 하지만 관리되는 숲, 특히 온난해지는 기후 조건에서는 가문비나무가 크게 감소했습니다. 대신, 관리되는 숲에서는 낙엽송이나 소나무와 같이 빛을 좋아하는 나무들과 더 따뜻한 조건에서 잘 자라는 다른 활엽종들이 증가했습니다.

아래쪽 도로를 보호하는 문제에 있어서, 결과는 평균적인 보호와 일관성 사이의 명확한 절충 관계를 보여주었습니다. 넓은 구역의 숲을 정리하는 쉘터우드 시스템은 200년 후 가장 강력한 평균 보호력을 나타냈습니다. 이는 모델상에서 숲이 결국 매우 조밀한 어린 나무들로 채워질 것이기 때문입니다. 그러나 이 시스템에는 중대한 결함이 있었습니다. 즉, 매우 취약한 보호 기간을 만든다는 점입니다. 재생 단계 동안, 즉 오래된 나무들이 제거되고 새로운 나무들이 작을 때, 숲은 거의 아무런 방어력을 제공하지 못해 도로가 높은 에너지의 바위에 노출되게 됩니다. "무관리" 방식은 초반에는 강했으나, 숲이 노령화되고 나무 밀도가 낮아짐에 따라 2세기에 걸쳐 서서히 효과를 잃었습니다. 연구진은 모델이 대규모 구역을 쓸어버릴 수 있는 돌풍이나 해충 발생과 같은 갑작스러운 재난을 고려하지 않았기 때문에, 실제로는 이 감소세가 더 심각할 수 있다고 언급했습니다.

선택적 관리 시스템은 가장 균형 잡히고 신뢰할 수 있는 전략으로 떠올랐습니다. 이 방식은 시뮬레이션의 마지막 해에 절대적으로 가장 높은 평균 보호력을 제공하지는 않았지만, 시간 경과에 따라 가장 안정적인 보호를 제공했습니다. 이 방법은 연속적인 수관층을 유지하고 넓은 구역을 비우지 않기 때문에, 숲이 위험할 정도로 희박해지는 단계가 발생하지 않습니다. 따라서 보호력은 일정하게 유지되며, 도로에 부딪히는 낙석 에너지의 극단적인 급증 현상이 적습니다. 연구는 기후 변화가 이러한 전략들의 순위를 바꾸지는 못했으며, 기후가 동일하게 유지되든 더 따져지든 선택적 시스템이 가장 안정적인 옵션으로 남았음을 발견했습니다.

연구진은 낙석으로부터 기반 시설을 보호하는 것이 주된 목표인 산악 숲의 경우, 선택적 시스템이 장기적으로 최선의 해결책이라고 결론지었습니다. 이 방식은 다른 방식들이 만들어내는 위험한 공백을 피하고, 낙석에 맞서 꾸준한 방패 역할을 유지합니다. 쉘터우드 시스템이 2세기 후의 평균적인 수치로는 좋아 보일 수 있지만, 그 과정에서의 취약한 시기들은 중요한 기반 시설에 위험을 초래할 수 있습니다. 또한 본 연구는 기후 변화가 어떤 나무가 가장 잘 자랄지를 바꿀 수는 있지만, 인간이 숲을 관리하는 방식이 숲의 구조와 우리를 보호하는 능력에 더 즉각적이고 강력한 영향을 미친다는 점을 강조했습니다. 숲을 지속적인 피복을 유지하는 방식으로 관리함으로써, 산림 관리자들은 주변 기후가 변하더라도 이러한 자연 장벽이 세대를 거쳐 효과적으로 유지되도록 보장할 수 있습니다.