『네이처 지오사이언스(Nature Geoscience)』 1월 12일자에 발표

2021년 초기 성장기에 심각한 농업 가뭄이 중앙아시아를 휩쓸어 농작물과 가축의 대량 폐사를 초래하고 식량 가격 상승으로 이어졌다.

이 가혹한 가뭄은 독립적인 사건이 아니라 1990년대 이후 건조 추세의 강화이다. 악화되는 농업 가뭄이 앞으로도 계속 될지 여부는 대중과 과학계 모두에게 큰 관심사이다. 

중국과학원(Chinese Academy of Sciences)의 대기물리학연구소(nstitute of Atmospheric Physics ; IAP)의 장제(JIANG Jie) 박사와 저우톈쥔(ZHOU Tianjun) 교수는 중앙아시아 전역의 농업 가뭄의 과거 변화를 조사하고 미래의 변화에 대한 예측을 했다. 

그들은 1992년 이후 초기 성장기에 중앙아시아 남부 전역의 농업 가뭄이 악화된 것은 인위적 강제력과 ‘10년 주기 태평양 진동(Interdecadal Pacific Oscillation ; IPO)’ 와 관련된 내부 변동성의 조합으로 인해 발생한다는 것을 발견했다. 그들은 또한 급속한 온난화 기후로 인해 인간이 유발한 토양 수분 감소가 미래에 악화될 것임을 발견했다. 

이번 연구는 『네이처 지오사이언스(Nature Geoscience)』 1월 12일자에 발표됐다. 그것은 미국의 국립대기연구센터(National Center for Atmospheric Research), 독일의 막스플랑크연구소(Max Planck Institute) 및 호주의 연방과학산업연구기구(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization)에서 제공한 관측 및 대규모 앙상블 시뮬레이션을 포함한 여러 증거를 기반으로 했다.

“농업 가뭄은 토양 수분 부족을 말하며, 이는 기상 요인 변화와 밀접한 관련이 있으며 일반적으로 기상 가뭄 후에 발생한다”라고 연구의 첫 번째 저자인 장제(JIANG Jie) 박사는 말했다.

연구자들은 인위적인 외부 힘과 기후 시스템의 자연적 내부 변동성이 함께 온도와 강수량을 포함한 기상 요인의 장기적인 변화를 조절함으로써 1990년대 이후 가뭄을 악화시켰다는 것을 발견했다. 

장제(JIANG Jie) 박사는 “인위적 외부 강제력은 온실가스, 에어로졸 및 토지 이용 등의 인위적 변화를 포함하며 주로 이 연구에서 온실 가스 농도의 증가를 의미한다”라고 말했다. 

온실가스의 지속적인 배출은 중앙아시아 전역에 급속한 온난화를 초래했으며, 이 지역의 증발산이 증가하고 토양 수분이 감소했다.

중앙아시아 가뭄에 영향을 미치는 두드러진 자연 변동성은 태평양의 해수면 온도의 장기적인 진동, 즉 20∼30년마다 왁스 및 쇠퇴하는 ‘10년 주기 태평양 진동(IPO)’이다. 

열대 중동 태평양의 정상 해수면보다 따뜻한 상태에서 정상보다 시원한 상태로 1990년대 이후 최근의 IPO 주기로 인해 중앙 아시아 남부의 봄 강우량이 감소하고 초기 성장기에 토양 수분이 감소했다.

“인간이 유발한 온난화와 IPO가 지배하는 봄 강우량 감소는 중앙아시아 남부의 토양 수분 부족으로 이어졌고 마침내 지난 30 년 동안 농업 가뭄이 악화되었다”라고 장제 박사는 말했다. 

과학자들은 또한 미래의 예측을 포함하도록 연구를 확장했다. 그들은 현 추세대로 온실가스 배출(RCP8.5) 시나리오에서 인위적인 외부 강제력과 IPO가 중앙아시아 전역의 농업 가뭄의 미래 변화에 미치는 영향을 조사했다. 

인간이 유발한 온난화에 의해 지배되는 중앙아시아의 가뭄은 금세기에 악화될 것으로 예측된다. IPO가 향후 수십 년 동안 더 많은 강수량에 유리한 따뜻한 단계를 시작하더라도 악화되는 가뭄에 대응하는 데 여전히 어려움을 겪을 것이다.

이 연구의 저자인 저우톈쥔(ZHOU Tianjun) 교수는 “IPO는 중앙아시아에 대한 인간이 유발한 건조 추세를 상쇄할 수는 없지만 단기적으로 건조 속도를 조절할 수 있다”고 말했다.

[원문보기]

Agricultural Droughts Will Continue across Water-scarce Central Asia

A severe agriculture drought swept Central Asia in 2021 in its early growing season, causing mass die-offs of crops and livestock and leading to increased food prices.

This harsh drought is not an independent event but an intensification of a drying trend since the 1990s. Whether the worsening agriculture droughts will continue in the future is of great concern to both the public and the scientific community. 

Dr. JIANG Jie and Prof. ZHOU Tianjun from the Institute of Atmospheric Physics (IAP) of the Chinese Academy of Sciences have investigated past changes in agriculture droughts across Central Asia and made projections about future changes. 

They found that the aggravation of agricultural droughts across southern Central Asia in its early growing season since 1992 was caused by the combination of anthropogenic forcing and internal variability associated with the Interdecadal Pacific Oscillation (IPO).

 They also found that human-induced reduction in soil moisture will be aggravated in the future due to the rapidly warming climate. 

The study was published in Nature Geoscience on Jan. 12. It was based on multiple pieces of evidence, including observations and large ensemble simulations provided by the USA's National Center for Atmospheric Research, Germany's Max Planck Institute and Australia's Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization.

"Agricultural drought refers to soil moisture deficits, which is closely related to meteorological factor changes and usually happens after meteorological drought," said Dr. JIANG, first author of the study.

The researchers found that anthropogenic external forcing and the natural internal variability of the climate system together have led to aggravated droughts since the 1990s by modulating long-term changes in meteorological factors, including temperature and precipitation. 

"The anthropogenic external forcing includes anthropogenic changes in greenhouses gases, aerosols, and land use, etc., and mainly refers to the increase in greenhouse gas concentrations in this research," said Dr. JIANG. 

The continued emission of greenhouse gases has resulted in a rapid warming across Central Asia, which has further led to increased evapotranspiration and reduced soil moisture in this region.

The prominent natural variability that influences Central Asian droughts is a long-term oscillation of sea surface temperatures in the Pacific Ocean, i.e., the IPO, which waxes and wanes every 20 to 30 years. 

The recent IPO cycle since the 1990s, from a warmer than normal sea surface in the tropical central-eastern Pacific to a cooler than normal condition, resulted in reduced spring rainfall across southern Central Asia and a subsequent decrease in soil moisture in the early growing season.

 "Both the human-induced warming and the IPO-dominated reduction in spring rainfall led to soil moisture deficits over southern Central Asia, and finally the aggravated agricultural droughts in the past three decades," said Dr. JIANG. 

The scientists also extended their study to include future projections. They examined the impact of anthropogenic external forcing and the IPO on future changes in agricultural droughts across Central Asia under the RCP8.5 scenario. 

Dominated by human-induced warming, the droughts in Central Asia will worsen in this century. Even if the IPO begins a warm phase that is favorable to more precipitation in the next few decades, it would still have difficulty countering worsening droughts.

"The IPO could not counterbalance the human-induced drying trend over Central Asia, but it could modulate the drying rate in the near-term," said Prof. ZHOU Tianjun, corresponding author of the study.

[출처=중국과학원(Chinese Academy of Sciences)(Research News----Chinese Academy of Sciences (cas.cn)) / 2023년 1월 13일]

[논문원문=『네이처 지오사이언스(Nature Geoscience)』(https://www.nature.com/articles/s41561-022-01111-0) / 2023년 1월 12일]