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[특별 기고] 기후변화(3) '술 취한 나무'가 생겨나는 이유

동토(permfrost: 凍土)의 정의는 언 땅을 말하지만, 구체적으로 2년 이상 얼어 있는 땅을 말합니다. 알래스카 여름철에 땅을 파서 얼어 있는 땅을 만나게 되는 경우가 있습니다. 그것도 동토일까요? 그것은 계절적으로 언 땅(seasonally frozen ground)이라고 말합니다.

동토는 계절동토(seasonal permafrost)와 영구동토(permafrost)가 있다고 배워 왔습니다만, 이것은 옳은 답이 아닙니다. 동토는 그 자체에 영구히(perma) 언(frost) 땅의 합성어이기 때문입니다. 전자인 계절동토는 위에서 언급한 계절적, 즉 겨울에 얼고 여름에는 녹는 땅을 말하는 것입니다.

그럼, 동토를 어떻게 분류할 수 있을까요? 먼저 동토가 존재하는 비율, 즉 얼마나 많이 존재하는냐에 따라, 연속동토(continuous permafrost: 90% 이상), 불연속동토(discontinuous permafrost:50~90%), 편재/산발 동토(sporadic permafrost: 10~50%) 및 고립동토(isolated permafrost: 10%미만)로 나눌 수 있습니다(그림).

얼음이 녹으면 다시 얼릴 수가 있습니다. 그러나, 치즈가 열에 녹으면 다시는 원래 모양으로 되돌아 갈 수 없습니다. 이것을 불가역반응(irreversible reaction)이라고 합니다. 동토도 마찬가집니다. 동토가 녹으면 그 속에 존재하는 메탄가스가 대기로 방출하기 때문에 다시는 원래의 동토로 될 수 없습니다. 다시 말하자면, 점점 기온이 따뜻해져서, 토양의 온도가 올라가게 되면, 동토가 존재하는 깊이(즉, 알래스카에서는 평균 1미터)까지 온도가 더워져서 동토가 녹게 됩니다.



한번 따뜻해진 동토는 인접한 동토까지 녹이는 폭주기차와도 같습니다. 이런 현상을 앞에서 언급한, 정(正, positive)의 반응이 가속화됩니다. 예를 들면, 치주질환을 앓은 환자는 이빨을 지지하는 잇몸과 뿌리가 약해져 이빨이 약해져 흔들리기 마련입니다. 이와 같이, 알래스카 산림 땅속에 존재하는 동토가 점차 녹게 되면(동토의 융해: permafrost thawing or degradation of permafrost), 뿌리가 약해진 이빨처럼 나무가 춤을 추는 듯, 술에 취해 비틀거리는 듯 불안정한 모습을 보입니다. 이것을 술취한 나무 (drunken tree)라고 합니다. 술취한 나무를 보는 것도 이제는 어렵지 않습니다. 이러한 현상은 산림에서만 일어나지 않습니다. 동토를 고려하지 않은 채 설계한 집과 건물 및 사회기반 시설에서도 볼 수 있습니다.

한편, 동토의 온도가 얼마나 많이 상승했는지 궁금하시지 않습니까? 알래스카의 파이인라인을 따라 북쪽에서부터 남쪽까지 땅속에 구멍을 내고 장기간 온도를 측정한 결과가 그림 4에 나타나 있습니다. 이 온도를 측정한 깊이는 약 20미터 입니다. 아직까지는 영하지만, 얼마나 많이 동토온도가 상승했는지 알 수 있습니다. 이러한 장기적인 관측은 1970년대 후반부터 실시하여 지금까지 관측을 하고 있는 것으로 알고 있습니다. 북쪽부터 남쪽으로 갈수록 온도변화가 약해짐을 알 수 있수 있습니다. 즉, 북쪽에서 온도영향을 가장 많이 받는다고 생각하시면 됩니다. 남쪽(불연속동토)과 북쪽(연속동토)의 온도변화차이는 약 7배로 북쪽에서 동토가 빨리 녹고 있다고 보시면 됩니다.

동토의 융해에 따른 영향은 식생의 변화와 토양에서 발생하는 이산화탄소와 메탄의 변화를 일으킵니다. 그래서, 이러한 연구는 한 분야에서만 하는 것이 아니라 여러 분야에서 유기적으로 활발하게 진행되고 있습니다. 지구온난화는 먼 미래의 일이 아니라 우리의 주변에서 일어나고 있습니다.

알래스카주립대 교수


김용원 / 국제북극권연구소



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