기후변화가 지구의 물순환에 미치는 간섭은 잘 확립된 사실이다. 새로운 분석에 따르면 많은 곳에서 결선 투표가 이전에 가정했던 것보다 더 민감하게 반응하는 것으로 밝혀졌다.

기후변화는 지구의 대기 순환을 변화시키고, 이것은 결국 세계의 많은 지역의 강수량과 증발 그리고 결과적으로, 지역적으로 사용될 수 있는 강물의 양을 변화시킨다.

지금까지 하천 흐름에 대한 기후 영향 예측은 일반적으로 IPCC(기후변화에 관한 정부간 패널)가 보고한 예측과 같은 물리적 모델을 기반으로 계산되었다.

그러나, 오스트리아 빈 공과대학(Vienna University of Technology ; TUWien)의 군터 블로슐(Gunter Bloschl) 교수의 주도 하에 수행된 새로운 데이터 분석에 따르면, 이전 모델이 변화하는 특정 기후 매개변수에 물 가용성이 얼마나 민감하게 반응하는지를 체계적으로 과소평가 한다고 나타낸다.

전 세계 9천500개 이상의 수문 유역의 측정 데이터를 분석한 결과, 기후변화가 이전에 예상했던 것보다 훨씬 더 큰 범위로 국지적인 물 위기를 초래할 수 있음을 보여준다. 그 결과는 과학 학술지인 『네이처 워터(Nature Water)』 최근호에 발표되었다.

모델 접근 방식 및 측정된 데이터 접근 방식

빈공과대학(TUWien) 유압 엔지니어링 및 수자원 관리 연구소의 군터 블로슐(Gunter Bloschl) 교수는 “기후학 커뮤니티에서는 기후변화가 대기에 미치는 영향은 매우 잘 이해하고 있다”라면서 “그러나 강의 지역적 결과와 물의 가용성은 수문학 분야에 포함된다”라고 설명했다. 

지역적으로 물 가용성이 강수량 또는 온도와 같은 외부 매개변수와 어떻게 관련이 있는지 잘 설명할 수 있다. 이것은 전 세계의 많은 측정소, 특히 60헥타르(ha)의 면적에 걸쳐 수많은 센서가 설치된 페첸키르헨(Petzenkirchen)에 있는 블로슐(Bloschl)의 수문학 연구소에서 연구되고 있다.

그러나 이러한 개별적인 관찰에서 세계적인 결론을 도출할 수 없다. “물의 균형이 외부 매개변수에 따라 어떻게 달라지는 지는 장소마다 다르다. 지역 식생 또한 여기서 매우 중요한 역할을 한다”라고 군터 블로슐 교수는 말한다. 

세계의 모든 장소에서 이러한 상호 관계를 정밀하게 계산하는 데 사용할 수 있는 간단한 물리적 모델을 개발하는 것은 어렵다.

따라서 군터 블로슐 교수는 중국, 호주, 미국, 사우디아라비아의 동료들과 협력하여 전 세계의 흐름 관측에 대한 대규모 데이터베이스를 구축하고 분석했다. 9천500개 이상의 유역이 포함되었으며, 시계열은 수십 년 전까지 확장되었다.

물 시스템은 생각보다 기후 변화에 더 민감하게 반응한다

군터 블로슐 교수는 “따라서 우리는 물리적 모델이 아니라 실제 측정을 기반으로 분석한다”라면서 “우리는 과거에 외부 조건이 바뀌었을 때 사용 가능한 물의 양이 얼마나 변했는지 살펴본다”고 덧붙였다. 

그는 이어 “이러한 방식으로 우리는 기후 매개변수의 변화가 지역 용수 가용성의 변화와 얼마나 민감하게 관련되어 있는지 알 수 있다. 그리고 이것은 우리가 미래의 따뜻한 기후를 예측할 수 있게 해준다”고 말했다.

그리고 강수와 강의 물의 양 사이의 연관성은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 민감하며, 따라서 현재 기후변화를 예측하는 데 사용되는 모델에서 추정되는 것보다 훨씬 더 민감하다는 것이 밝혀졌다.

군터 블로슐 교수는 “따라서 물공급에 대한 기후변화의 영향을 예측하는 모델은 근본적으로 수정되어야 한다”라면서 “지금까지 IPCC가 현재 보고한 것과 같은 유출 측정치는 일반적으로 모델에 전혀 포함되지 않았다”라고 주장했다. 

그는 특히 “이제 일련의 측정이 가능해짐에 따라, 그에 따라 물리적 예측 모델을 조정하는 것이 가능해질 것”이라고 강조했다.

기후변화, 예상보다 심각하다

어쨌든, 군터 블로슐 교수를 중심으로 한 연구팀의 결과는 세계의 많은 지역의 물 공급에 대한 기후변화의 위험성이 지금까지 과소평가 되었을 수도 있다는 것을 보여준다.

특히 아프리카, 호주, 북미의 경우, 새로운 데이터는 2050년까지 물 공급 위기의 위험이 이전에 가정했던 것보다 훨씬 더 높을 것으로 예측하고 있다.
 

[원문보기]

Water crises due to climate change: more severe than previously thought
 

The interference of climate change with the planet's water cycle is a well established fact. New analyses suggest that in many places, runoff responds more sensitively than previously assumed.

Climate change alters the global atmospheric circulation, which in turn alters precipitation and evaporation in large parts of the world and, in consequence, the amount of river water that can be used locally. 

So far, projections of climate impact on stream flow have usually been calculated on the basis of physical models, e.g. the projections reported by IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change).

However, new data analyses conducted under the leadership of Prof. Gunter Bloschl (TU Wien, Vienna) indicate that previous models systematically underestimate how sensitively water availability reacts to certain changing climate parameters. 

An analysis of measurement data from over 9,500 hydrological catchments from all over the world shows that climate change can lead to local water crises to an even greater extent than previously expected. The results have now been published in the scientific journal "Nature Water".

Model approach and measured data approach

"In the climatology community, the effects of climate change on the atmosphere are very well understood. However, their local consequences on rivers and the availability of water falls into the field of hydrology," explains Prof. Gunter Bloschl from the Institute of Hydraulic Engineering and Water Resources Management at TU Wien.

Locally, it is often possible to explain very well how water availability is related to external parameters such as precipitation or temperature - this is being studied at many measuring stations around the world, in particular in Bloschl's hydrology laboratory in Petzenkirchen, where numerous sensors have been installed over an area of 60 hectares.

 But global conclusions cannot be drawn from such individual observations: "How the water balance depends on external parameters varies from place to place; local vegetation also plays a very important role here," says Gunter Bloschl. It is difficult to develop a simple physical model that can be used to calculate these interrelationships at all places in the world with precision.

Gunter Bloschl therefore has collaborated with colleagues from China, Australia, the USA and Saudi Arabia to build up and analyse a large database of streamflow observations from all over the world. Over 9,500 catchments were included, with time series extending several decades into the past.

The water system reacts to climate change more sensitively than thought

"So we don't base our analysis on physical models, but on actual measurements," Gunter Bloschl emphasises. "We look at how much the amount of available water changed in the past when external conditions changed. In this way we can find out how sensitively changes in climate parameters are related to a change in local water availability. And this allows us to make predictions for a future, warmer climate."

And it turned out that the connection between precipitation and the amount of water in the rivers is much more sensitive than was previously thought - and thus much more sensitive than is assumed in the models currently used to predict climate change.

Forecasting models of the effects of climate change on water supply should therefore be fundamentally revised. "Up to now, runoff measurements have usually not been included at all in the models, such as those currently reported by the IPCC," says Gunter Bloschl. "With the series of measurements now available, it should now be possible to adjust the physical prediction models accordingly."

More severe than assumed

In any case, the results of the research team around Gunter Bloschl show that the danger of climate change on the water supply in many parts of the world may have been underestimated so far. 

Especially for Africa, Australia and North America, the new data predict a significantly higher risk of water supply crises by 2050 than previously assumed.

Original publication

H. Zheng et al., Future global streamflow declines are probably more severe than previously estimated, Nature Water, 2023. DOI: 10.1038/s44221-023-00030-7, opens an external URL in a new window

[출처=빈공과대학(TUWien)(https://www.tuwien.at/en/tu-wien/news/news/wasserkrisen-durch-klimawandel-gefaehrlicher-als-bisher-gedacht) / 2023년 2월 3일]

[논문출처=『네이처워터(NatureWater)』(https://www.nature.com/articles/s44221-023-00030-7)]