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- 풍속이 증가할수록 식물이 흡수한 탄소와 배출된 수분 사이 비율이 대부분 하락
- 풍속을 보다 정확히 고려한다면 육상 생태계가 기후 변화에 어떻게 반응할지 더 정밀하게 예측하는 데 도움

바람이 생태계의 CO₂ 흡수와 수분 손실에 미치는 영향

바람이 생태계의 수분이용효율에 미치는 영향이 이전까지 알려진 것보다 더 큰 것으로 나타났습니다. 전 세계적인 측정 데이터 분석 결과, 조사된 지역의 약 80%에서 풍속이 증가할수록 수분 손실에 대한 탄소 흡수 비율이 감소하는 경향을 보였습니다.

▲ 바람은 생태계의 물 이용 효율에 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 큰 영향을 미친다. 전 세계적인 분석에 따르면 풍속이 증가함에 따라 조사 대상 지역의 거의 80%에서 물 손실량 대비 탄소 흡수량이 감소하는 것으로 나타났다. pixabay

바람이 숲, 초원, 농경지 위를 스칠 때, 그것은 단순한 증발 작용에만 영향을 미치는 것이 아니다. 전 세계의 측정 데이터를 분석한 결과에 따르면, 풍속이 증가할수록 식물이 흡수한 탄소와 배출된 수분 사이의 비율이 대다수 지역에서 하락하는 것으로 나타났다. 이러한 효과는 향후 기후 변화에 대한 식생의 반응 예측에도 영향을 미칠 수 있다.

중국 베이징에 위치한 중국과학원 지리과학·자연자원연구소(IGSNRR)의 정 푸(Zheng Fu) 교수 연구팀은 식생과 대기 간의 탄소 및 수분 교환에 관한 전 세계적인 측정 시계열 데이터를 분석했다. 또한, 변화하는 기후 조건에서 풍속의 중요성을 조사하기 위해 지구시스템 모델 시뮬레이션을 활용했다. 이번 관측 데이터에는 숲, 초원, 농경지 및 기타 생태계가 포함되었다.

대개 바람이 강할수록 효율은 저하돼

조사된 지역의 약 80%에서 강한 바람은 수분이용효율의 저하로 이어졌다. 이러한 상관관계는 과학자들이 온도, 강수량, 일조량, 대기 건조도, CO₂ 농도 등 다른 영향 요인들을 통제한 상태에서도 일관되게 나타났다. 표준화된 반응을 비교했을 때, 다른 환경 요인들에 비해 바람에 따른 수분용효율의 변화 폭이 중앙값 기준으로 더 컸다.

이번 측정값은 지표면과 대기 간의 가스 및 수증기 교환을 측정하는 관측소들로부터 수집되었다. 이는 에디 공분산법(Eddy-Kovariance-Method)을 사용하여 공기 이동과 물질 농도의 급격한 변동을 서로 계산하는 방식으로 이루어지며, 이를 통해 전체 생태계 차원에서 식생의 수지(balance)를 조사할 수 있다. 

▲ 더 강한 바람이 생태계의 물 이용 효율을 어떻게 감소시키는지 보여주는 도식. (이미지 : 푸정(FU Zheng) 연구팀)

바람으로 인해 더 많은 수분이 증발한

이러한 현상의 주요 원인 중 하나는 잎 및 기타 표면 바로 위에서의 빠른 공기 교환이다. 바람이 습한 공기를 멀리 걷어내면, 추가적인 수증기가 대기 중으로 더 쉽게 빠져나갈 수 있게 된다. 이로 인해 식물에 의한 전체적인 수분 방출과 토양 및 기타 표면에서의 증발을 합친 개념인 증발산(Evapotranspiration)이 증가하게 된다.

분석 결과에 따르면, 이처럼 증가한 수분 방출량이 탄소 흡수와 수분 손실 간의 비율 하락을 유발한 가장 핵심적인 원인이었다. 광합성을 통한 전체적인 탄소 흡수량인 총1차생산성(Gross Primary Production)의 감소도 영향을 미쳤으나, 그 기여도는 상대적으로 작았다. 특히 상록 침엽림과 습한 지역의 생태계가 이러한 변화에 가장 민감하게 반응했다.

연구 결과는 또한 강한 바람이 식생과 대기 간의 교환을 격화시켜 수증기의 이동을 용이하게 만든다는 점을 시사한다. 이는 식물 군락과 대기 사이에서 물질이 얼마나 쉽게 교환되는지를 나타내는 척도인 '공기역학적 전도도(aerodynamical conductivity)'와 관련이 있다. 따라서 바람은 단순히 다른 기상 조건의 부수적인 현상이 아니다.

기후 예측에 영향을 미치는 변화하는 바람

연구진은 관측 결과를 지구시스템 모델 시뮬레이션 결과와 비교했다. 모델 역시 풍속이 강할수록 수분이용효율이 일반적으로 낮아진다는 상관관계를 재현해 냈다. 향후 전망과 관련하여, 시뮬레이션 계산은 풍속의 변화가 수분용효율의 향후 변화 양상을 결정하는 데 중요한 역할을 할 수 있음을 보여주었다.

온실가스 배출량이 높은 시나리오에서는 풍속이 더 크게 감소하는 경향을 보였으며, 이는 계산된 수분이용효율을 상대적으로 높이는 결과를 낳았다. 반면 배출량이 낮은 시나리오에서는 풍속 감소 폭이 작았고, 그에 따라 모델링된 수분이용효율의 증가 폭도 작았다. 다만 이는 시나리오별 결과일 뿐, 개별 지역이나 숲에 대한 확실한 예측은 아니다.

결과적으로 풍속은 탄소 순환과 수분 순환의 상호작용에서 주목해야 할 추가적인 요인으로 떠올랐다. 풍속을 보다 정확히 고려한다면 육상 생태계가 기후 변화에 어떻게 반응할지 더 정밀하게 예측하는 데 도움이 될 수 있다. 다만 개별 현장의 구체적인 발달 과정에 있어서는 풍속 외에도 여전히 나머지 기후 조건과 가용 수분량이 결정적인 요소로 작용한다.

출처:
Nature Climate Change 게재 원논문, doi: 10.1038/s41558-026-02781-z
Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research (IGSNRR) 공식 연구 발표문
Chinese Academy of Sciences (CAS) 공식 연구 발표문

[더사이언스플러스 / 문광주 기자 helloscienceplus@gmail.com]

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