물박사 워터맨의 물 이야기-69 

지구에 공존하는 물, 지구의 표면에 흐르는 물은 지속적이면서 끝없이 순환하고 있다. 물의 순환은 수백만 년에 걸쳐서 계속적으로 일어나고 있으며 언제나 일정한 양으로 순환되고 있다. 물 순환(hydrologic cycle)은 액체, 수증기, 얼음의 상태로 순환하는데 물 분자 형태로 빠른 속도로 움직인다. 물은 대자연 순환에 의해 흐르고 있는 것이다.

지구를 지탱하는 물, 시작과 끝이 없는 물의 순환

봄이 찾아오면 눈이 녹고 눈이 녹으면 물이 되어 땅 위를 흐른다. 흐르는 물은 골짜기를 지나 강으로 바다로 흐른다. 땅속으로 스며든 물은 지하수가 되고 지하수는 모여서 호수의 민물이 된다. 지하수가 흘러나오면 지표수와 바다로 다시 스며들고 일부 지하수는 땅의 틈새에 들어가 샘물로 합쳐진다. 물은 시간이 지나면서 계속 흐르며 일부는 바다로 다시 흘러 들어간다. 이렇게 물의 순환은 계속 새로운 과정을 거듭한다.

뜨겁게 타오르는 태양은 또 다른 물의 순환의 중심에 있다. 태양의 뜨거운 열기로 끝없이 펼쳐진 바닷물을 데우는 사이 바닷물은 대기에 수증기상태로 증발(evaporation)한다. 이렇게 대기로 증발된 수증기는 온도가 차가워지면서 응축된다.

많은 수증기로 상승하는 대류는 구름을 형성하고 움직이기도 하고 충돌하면서 강수(precipitation) 현상으로 변화하여 비나 눈으로 변화해 육지로 떨어진다. 이러한 현상은 수 천년에 걸쳐 일어나므로 눈은 쌓이다보면 만년설이나 빙하형태로 쌓이기도 한다.

오늘날 세계 인류는 도시화된 환경 속에서 살아가고 있다. 인류는 지난 세월동안 농업의 발전과 도시산업화를 위해 끝없는 변화를 시도했다. 그 중심에 친화적 숲을 형성하여 지구표면을 변화시키고 대기를 산업화하며 지구 환경에 큰 영향을 끼치고 있다. 그 과정에서 인류는 지구에 가장 큰 영향을 미치는 물 순환을 밝히기 위해 첨단 과학을 동원하여 노력하고 있다.

첨단 장비를 이용한 물 탐사, 인공위성 아이스샛-2(ICESat-2)의 활약

당시, 언론보도에 의하면 미국 항공우주국(NASA)이

2018년 9월, 빙하·빙설 등 지구 극지방 얼음의 변화를 관측하기 위한 최첨단 과학위성이 발사됐다. 발사한 인공위성 아이스샛-2(ICESat-2)는 지구 500㎞ 상공 궤도를 돌면서 '첨단지형레이저고도계시스템(ATLAS)'이라는 레이저 측정 장비로 얼음 두께의 변화를 0.5㎝까지 기록할 수 있다고 한다.

아이스샛-2에 탑제된 레이저 고도계는 과거 수위 측정에 사용된 기기보다 해상도가 매우 높아 작은 연못과 저수지까지 측정이 가능하다고 한다. 실제로 이 위성은 2018년 10월부터 2020년 7월까지 미국 오대호에서부터 160㎡ 미만의 연못에 이르기까지 22만 7,386개의 수역에서 수위를 측정했다고 관계자는 밝혔다.

전 세계적으로 자연 호수와 연못은 인간이 관리하는 저수지보다 24배 더 많다. 그럼에도 인간이 관리하는 저수지가 전 세계 물 저장 변동성의 57%를 차지한다는 사실이 밝혀졌다고 연구진은 주장했다.

또한 일부 지역에서는 인간의 영향력이 그보다 더 강했다. 예를 들면 중동, 미국 서부, 인도, 남아프리카처럼 건조한 지역에서는 인간의 통제로 인한 물 저장 변동성이 90% 이상인 것으로 나타났다.

사라 쿨리 박사 외에도 브라운대학의 로렌스 스미스(Laurence Smith) 교수 등이 공동으로 참여한 이 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처’ 최신호에 게재됐다.

이번 연구 결과는 인간이 지구 물 순환에 미치는 영향의 정도를 처음으로 밝혀냄으로써, 지구 물의 역학을 이해하는 데 매우 중요한 것으로 평가되고 있다.

인간이 지표수 저장 변동성의 대부분 책임져 연구를 주도한 사라 쿨리 박사는 “우리는 물의 순환을 순전히 자연적인 체계로 생각하는 경향이 있다. 하지만 인간은 그 순환에 실질적으로 개입하고 있다. 이번 연구 결과는 인간이 지구의 계절적 지표수 저장 변동성의 대부분을 책임지고 있다는 사실을 보여 준다"라고 말했다.

로렌스 스미스 교수는 “앞으로 3년 안에 위성의 고품질 수문학 데이터가 폭발적으로 증가해 지구 전체의 물이 어떻게 순환되는지 훨씬 더 잘 알 수 있을 것이다”라며 “우리는 지구라는 행성의 수문학에 대한 새로운 이해의 경지에 서 있다"라고 말했다. [내용: 사이언스타임즈&위키백과 인용]

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