Prospect of Arctic Circle Permafrost according to IPCC SRES A2 Scenario

Abstract

여름철에도 녹지 않고 영하로 유지되고 있는 토양을 영구동토층이라 한다. 이러한 영구동토층은 북반구의 25%를 차지한다(Camill et al., 2005). 영구동토층 상부에는 겨울철에는 영하로 유지되지만 기온이 올라가면 토양이 해동되는 활동층이 존재한다. 지구온난화가 진행되면서 영구동토층의 해동으로 인하여 활동층의 면적이 증가하고 깊이도 깊어지고 있다(Romanovsky et al., 2010; Koven et al., 2013; Schuur et al., 2013). 실제로 티벳고원에서는 활동층의 깊이가 1995년부터 2007년까지 7.5cm/yr로 증가하고 있다(wu et al., 2010). 영구동토층의 해동은 탄소순환에 큰 영향을 미친다. 영구동토층내에는 많은 양의 동식물의 사체가 묻혀있어서 해동시 미생물의 분해가 증가되면서 토양내의 탄소가 대기 중으로 방출되기 때문이다(Deconto et al., 2012). 이러한 탄소는 지구온난화를 더욱 가속시키는 온실가스로 작용하게 된다. 또한 영구동토층의 해동으로 인하여 습지가 많이 생성되게 되는데 동토층에서 방출된 이산화탄소가 습지의 물과 결합되면서 메탄을 생성한다(Cao et al., 1998; Xie et al., 2011). 메탄은 이산화탄소의 21배에 해당하는 온실효과를 갖는 기체로, 평균 잔류시간이 8.1년으로 매우 안정된 기체이기 때문에 주목해야한다. IPCC 5차 보고서에 의하면 기후변화에 따른 온난화가 극지역에서 더욱 강하게 진행 될 것으로 예측했다. 그러나 동토층의 해동으로 인하여 방출되는 탄소와 메탄은 고려되지 않고 있다. 본 연구에서는 생지화학과정을 고려한 지면모델을 사용하여 미래 온난화된 기후의 따라 동토층의 해동에 의한 활동층의 변화를 21세기 후반까지 예측하고, 토양내의 변화를 살펴보았다. 또한 동토층 해동으로 인해 방출되는 이산화탄소와 메탄의 변화를 살펴보고, 지역적 특징을 분석하였다.