미국 미시간 대학교(Michigan University)가 주도한 새로운 연구에 따르면 인도의 농부들은 기후변화로 관개에 지하수를 사용했으며, 이러한 관행이 지속될 경우 지하수 손실률은 2080년까지 3배로 증가해 인도의 식량 및 물안보를 더욱 위협할 것으로 나타났다.

기후변화와 지하수 고갈로 인도의 물공급량이 감소하게 되면 총 14억 명의 인도 인구 중 3분의 1 이상이 생계를 유지하기 어려우며, 이는 전 세계에도 영향을 미칠 수 있다. 인도는 최근 중국을 제치고 세계에서 가장 인구가 많은 국가로 등극했으며, 쌀과 밀을 포함한 일반 곡물을 세계에서 두 번째로 많이 생산하는 국가이다.

메하 자인(Meha Jain) 미시간 대학교 환경 및 지속가능성학과의 조교수이자 본 연구의 수석 저자는 "인도는 세계 최대 지하수 소비국이며, 지하수가 인도 및 세계 식량 공급에 중요한 자원이라는 것을 감안할 때, 이는 우려할 만한 일이다"라고 말했다.

본 연구의 주저자인 니산 바타라이(Nishan Bhattarai) 교수는 현재 오클라호마 대학교 지리 및 환경 지속가능성학과의 조교수이며, 이전에는 미시간 대 메하자인 교수 연구실에서 박사후과정을 밟은 바 있다.

지난 9월 1일 『사이언스 어드벤시스(Science Advances)』 저널에 온라인 출판된 이 연구는 온난화로 인한 최근 지하수의 감소율 변화를 조사하기 위해 지하수 수위, 기후 및 농작물 물 스트레스 정도에 대한 과거 데이터를 분석했다. 또한 연구진은 10개의 기후 모델의 기온 및 강수량의 예측치를 사용해 인도 전역의 향후 지하수 손실률을 추정했다.

이전 연구는 기후변화와 지하수 고갈이 인도의 농작물 생산에 미치는 영향에 대해 조사한 한편 기후변화에 대응하기 위해 농부들이 관개 방식을 어떻게 바꿀 것인 지에 대해서는 고려하지 않았다.

이번 연구에서는 기후변화로 기온이 오르면서 스트레스 받은 작물의 물수요가 증가하고 이는 결국 농부들의 관개 증가로 이어질 수 있다는 것을 반영했다.

바타라이 교수는 "우리는 모델 추정치를 사용해 평소와 같은 시나리오에서 기온 상승으로 향후 지하수 고갈률이 3배 높아지고 인도 남부와 중부 지역까지 지하수 고갈 지역이 확대될 수 있다고 예상한다"라고 말했다.

이어 바라타이 교수는 "지하수를 보존하기 위한 정책과 개입이 없다면, 우리는 기온 상승으로 인해 이미 존재하는 지하수 고갈 문제를 더욱 증폭시켜 기후변화에 직면한 인도의 식량과 물안보에 문제가 더욱 악화할 것"이라고 덧붙여 설명했다.

이전 연구에서는 기후변화가 금세기 중반까지 주요 인도 작물의 수확량을 20%까지 감소시킬 수 있다는 것을 발견했다. 이와 함께 주로 관개를 위한 지하수 사용으로 인도의 지하수는 놀라운 속도로 고갈되고 있다.

이번 연구를 위해 연구진은 인도 전역의 수천 개의 관정에서 지하수 수위, 농작물의 물 스트레스 정도를 측정한 고해상도 위성 관측, 기온 및 강수량 기록을 담은 데이터 세트를 개발했다.

대부분의 기후 모델은 향후 수십 년간 인도의 기온 상승, 몬순(6~9월) 강수량 증가, 겨울 강수량 감소를 예측했다. 연구진은 몬순 강수량의 증가로 지하수 재충전량이 증가하더라도 겨울철 강수량 감소와 기온 상승이 지하수의 감소를 가속화할 것이라는 것을 발견했다.

다양한 기후 변화 시나리오에 걸쳐 2041년부터 2080년까지 지하수 수위 감소에 대한 추정치는 평균적으로 현재 고갈률의 3배 이상이다.

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Groundwater depletion rates in India could triple in coming decades as climate warms, study shows

A new University of Michigan-led study finds that farmers in India have adapted to warming temperatures by intensifying the withdrawal of groundwater used for irrigation. If the trend continues, the rate of groundwater loss could triple by 2080, further threatening India’s food and water security.

Reduced water availability in India due to groundwater depletion and climate change could threaten the livelihoods of more than one-third of the country’s 1.4 billion residents and has global implications. India recently overtook China to become the world’s most populous nation and is the second-largest global producer of common cereal grains including rice and wheat.

“We find that farmers are already increasing irrigation use in response to warming temperatures, an adaptation strategy that has not been accounted for in previous projections of groundwater depletion in India,” said study senior author Meha Jain, assistant professor at U-M’s School for Environment and Sustainability. “This is of concern, given that India is the world’s largest consumer of groundwater and is a critical resource for the regional and global food supply.”

The lead author is Nishan Bhattarai of the Department of Geography and Environmental Sustainability at the University of Oklahoma, formerly a postdoctoral researcher in Jain’s U-M lab.

The study, scheduled for online publication Sept. 1 in the journal Science Advances, analyzed historical data on groundwater levels, climate and crop water stress to look for recent changes in withdrawal rates due to warming. The researchers also used temperature and precipitation projections from 10 climate models to estimate future rates of groundwater loss across India.

Previous studies have focused on the individual effects of climate change and groundwater depletion on crop production in India. Those studies did not account for farmer decision-making, including how farmers may adapt to changing climate through changes in irrigation decisions.

The new study takes into account the fact that warmer temperatures may increase water demand from stressed crops, which in turn may lead to increased irrigation by farmers.

“Using our model estimates, we project that under a business-as-usual scenario, warming temperatures may triple groundwater depletion rates in the future and expand groundwater depletion hotspots to include south and central India,” Bhattarai said.

“Without policies and interventions to conserve groundwater, we find that warming temperatures will likely amplify India’s already existing groundwater depletion problem, further challenging India’s food and water security in the face of climate change.”

Previous studies found that climate change could decrease the yield of staple Indian crops by up to 20% by mid-century. At the same time, the country’s groundwater is being depleted at an alarming rate, primarily because of water withdrawal for irrigation.

For the newly published study, the researchers developed a dataset that contains groundwater depths from thousands of wells across India, high-resolution satellite observations that measured crop water stress, and temperature and precipitation records.

Most climate models call for increased temperature, increased monsoon (June through September) precipitation and decreased winter precipitation in India over the coming decades. The U-M-led research team found that warming temperatures coupled with declining winter precipitation more than offset added groundwater recharge from increased monsoon precipitation, resulting in accelerated groundwater declines.

Across various climate-change scenarios, their estimates of groundwater-level declines between 2041 and 2080 were more than three times current depletion rates, on average.

In addition to Jain and Bhattarai, authors of the Science Advances study are David Lobell of Stanford University, Balwinder Singh of the International Maize and Wheat Improvement Center in India and the Department of Primary Industries and Regional Development in Western Australia, Ram Fishman of Tel Aviv University, William Kustas of the U.S. Department of Agriculture and Yadu Pokhrel of Michigan State University.

The research was funded by a NASA Land-Cover Land-Use Change Grant and a NASA new investigator program award to Jain. It was supported in part by the U.S. Department of Agriculture’s Agricultural Research Service.

[출처 = Michigan University(https://news.umich.edu/groundwater-depletion-rates-in-india-could-triple-in-coming-decades-as-climate-warms-study-shows/) / 2023년 9월 1일]

[번역 = 배민지 차장]