연구성과

환경 감종훈 교수팀, 21세기말, 파키스탄 하천 유량 3배 빨라진다

2023-02-21 371

[감종훈 교수 연구팀, 기후 모델 미래 데이터 편향 수정 통한 파키스탄 지역 하천 유량의 계절적 변동성 예측]

모든 자연현상은 오랫동안 나름의 균형을 이뤄왔다. 하지만 현대 인간활동으로 인한 기후변화로 자연이 오랫동안 유지해온 균형이 깨지고 있다. 자연을 이용하며 살아가야 하는 인간에게 깨진 균형은 미래를 예측하기 더욱 어렵게 만들고 기후변화에 대한 이해와 대비가 열악한 개발도상국들에서 기후변화로 인한 사회경제적 피해는 배가 된다. 최근 POSTECH 연구팀이 기후 모델의 미래 데이터 편향을 수정해 2099년까지 파키스탄 네 개 강 유역의 유량 변화를 예측했다.

환경공학부 감종훈 교수·샤히드 알리 연구원 연구팀이 관측데이터와 편향 보정 수문학적 미래 전망 데이터를 이용해 파키스탄의 네 개의 주요 강 유역 (인더스(Upper Indus)강, 카불(Kabul)강, 젤룸(Jhelum)강, 그리고 치냅(Chenab)강)의 하천 유량 시기의 과거와 미래 변화에 대해 조사했다. 이 연구 결과는 수자원 분야 권위지 중 하나인 ‘저널 오브 하이드롤로지(Journal of Hydrology)’에 최근 게재됐다.

수문학(Hydrology)은 지구에 있는 물의 순환과 지표수의 이용을 주로 다루는 학문이다. 실험실에서 재현이 가능한 분야와는 달리 실제 복잡한 자연 상태에서 물을 다루는 학문이기 때문에 여러 가정과 통계, 수학적 기법을 이용해 강수·유출, 침투, 흐름 등을 연구하고 수자원의 활용을 위한 기초 지식과 자료를 제공한다. 하지만 기후변화와 인간의 활동이 수문학의 연구 대상인 물 순환 과정 자체를 변화시키고 있으므로 과거의 지식과 데이터로는 미래 문제를 해결하기가 어려워지고 있다.

특히, 파키스탄은 하천 유량의 계절적 변화를 심하게 겪고 있다. 이런 계절적 변화는 농사에 이용할 수 있는 수자원의 부족을 일으킨다. 한편, 작년에는 이례적인 홍수로 인더스강이 범람하기도 했다. 그러나 파키스탄의 계절적 변화에 대한 미래 전망은 여전히 부족하다.

연구팀은 여섯 개의 지역 기후 모델에서 생산된 지표 유량와 배수 유량 데이터를 강제한 VIC-하도추적(VIC-River Routing) 모델 시뮬레이션을 실행했다. 그리고 관측값의 최소값과 계절성 편향을 보정했다. 또한, 수문학적 시스템의 계절적 변화를 정량화하기 위해 연간 누적 하천 유량의 중간값을 찾고, 연간 누적 하천 유량의 25퍼센타일(%ile)*1에 해당하는 하천 유량 값을 지나는 날짜를 관측데이터와 편향 보정된 모델 데이터에서 구했다.

그 결과, 1962년부터 2019년 동안 관측데이터는 치냅강 유역을 제외한 나머지 세 강 유역에서 연간 누적 하천 유량의 25%ile에 해당하는 하천 유량 값을 지나는 날짜가 적게는 4.5일 많게는 12.6일이 빨라지는 경향을 확인했다. 편향 보정된 모델 데이터에서도 과거기간 동안 일관적인 연간 누적 하천 유량의 25%ile에 해당하는 하천 유량 값을 지나는 날짜가 빨라지는 경향을 확인했다. 뿐만 아니라 편향 보정된 수문 전망 데이터에서 네 강 유역 모두에서 21세기 중반(2050년~2059년)에는 5일에서 20일이 빨라지고, 21세기 말(2090년~2099년)에는 11일에서 37일이 빨라지는 경향을 확인했다.


감종훈 교수는 “파키스탄 산악 지역에 겨울 동안 쌓인 눈이 봄철에 녹으면서 봄철 농업에 이용할 수 있는 수자원을 제공하는데, 이 연구에서 미래 지표면 온도 상승으로 인해 눈이 빠르게 녹지만 그 정도가 강 유역에 따라 많은 차이가 있음을 확인했다”며, “파키스탄 지역의 기후변화에 적응하기 위해서는 유역 맞춤형 수자원 관리와 정책 수립이 절실하다”고 말했다.

한편, 이 연구는 한국연구재단 중견연구지원 사업과 교육부 국립국제교육원 정부 초청 장학 제도(Global Korean Scholarship)의 재원으로 진행됐다.


1. 퍼센타일(Percentile)
득점이 낮은 편에서의 빈삭(頻數)을 세어서 몇 퍼센트에 해당되는가를 나타낸 것. 예를 들면 성적이 85퍼센타일(85%ile)이라 하면, 이 성적보다 낮은 사람이 85% 있으며, 높은 사람이 15% 있다는 것을 뜻한다. 측정 단위가 다른 것을 상호 비교하는 데 사용된다.