[스크랩] [지구과학] 비가 내리지 않는 곳 사막기후(desert climate , 沙漠氣候)

 

[지구과학]

비가 내리지 않는 곳 사막기후(desert climate , 沙漠氣候)

 

사하라 사막의 풍경 <출처: (cc) Luca Galuzzi >

 

영화 [인터스텔라]는 암울한 미래의 기후를 보여준다. 기온상승과 사막화로 지구는 사람이 살 수 없는 행성으로 변한다. 인류의 생존을 위해 우주로 떠나는 이야기다. 사막화가 가져오는 인류의 위협은 심각하다. 프랭크 허버트는 [듄]에서 사막을 소설의 무대로 삼는다. 물이 없는 사막행성에서 사람은 어떻게 적응할까? 사람들은 자신의 체내에 있는 수분을 재합성하여 살아남는다. 기발한 발상이다. 그런데 황량하고 음울한 이야기만 사막에 있는 것은 아니다. 쥴 베르느는 [5주간의 풍선여행]에서 환상적인 사막 풍경을 들려준다. 기구를 타고 아프리카 동쪽에서 서쪽까지 사막을 횡단한다. 신기루와 환각에 따른 착시, 갈증의 공포와 불가사의한 현상, 천국 같은 오아시스 이야기가 나온다. 사막에서 일어날 수 있는 거의 모든 것을 보여준다. 이국적인 취미에 열광하던 유럽인에게 대박이었던 소설이다. 사막은 인류가 같이 살아왔던 곳이고 미래의 삶을 좌우하는 곳이다. 그래서 우리가 더 많은 관심을 가져야만 한다.

 

사막기후란?

 

구름이 모여들고 비가 내려야 인간이 생존할 수 있다. 구름이 비를 내리지 않으면 사람과 동물은 죽고 만다. 사막에는 계절도, 활력도 없다. 오직 공허한 황무지만이 존재한다. 이곳에서 세월의 흐름을 알려주는 것은 변화무쌍한 기온뿐이다.

- 윌프레드 테시거

 

사막기후는 대륙성 기후에 속하는 극단적인 기후형의 하나다. 쾨펜의 기후구분에서는 연평균 강수량이 250mm 이하인 지역이다. 강수량보다 증발량이 더 많으며 일사가 매우 강하다. 따라서 식생(植生)이 거의 존재하지 않는 건조한 기후다. 지표가 노출되고 수증기의 양이 적으므로 밤과 낮의 기온일교차가 매우 크다. 이로 인해 기계적 풍화가 활발하다. 사막은 주로 남․북위 20~30사이의 아열대 고기압대에 넓게 분포한다. 이곳은 강한 침강기류로 인해 고기압이 발달하는 지역이다. 고기압이 강하다 보니 비가 거의 내리지 않아 사막이 만들어진다. 대표적인 사막이 사하라·리비아·아라비아·이란·파키스탄의 사막이다. 북아메리카의 콜로라도강 하류와 대분지, 오스트레일리아의 빅토리아 사막 등도 이에 속한다.

 

세계의 사막기후지역<출처: 케이웨더>

 

사막기후의 특징 가운데 하나가 바람이 강하다는 것이다. 이로 인해 모래바람이 많이 발생한다. 대표적인 사막바람으로 아라비아 사막에서 부는 함신이 있다. 사하라 사막 남부에는 10월중에 건조한 동풍인 하르마탄이 분다. 이란, 이라크의 사막에서는 뜨겁고 건조한 바람인 샤말이 위세를 보인다. 아르헨티나의 사막바람으로는 존다가, 호주에는 브릭필더가 분다. 투르크메니스탄의 카라쿰 사막에서는 감실이라 불리는 강력한 열풍이 분다. 사막에도 호우가 내릴 때가 있다. 평상시에 비는 거의 내리지 않지만 수 년 내에 한 번 정도 호우가 내린다. 사막에 만들어지는 와디(wadi)는 이 때문이다.

 

사막에서 사람들이 생존하는 곳이 오아시스다. 오아시스의 물은 빗물이 만든 것이 아니다. 먼 곳에 내린 비나 눈 녹은 물이 지하수로 흘러온 것이다. 오아시스 물은 최근의 연구에 의하면 1만년이상 된 물일수도 있다고 한다. 아주 먼 옛날의 비나 눈이 녹은 물일 수도 있다는 것이다. 사막에서는 수로를 만들어 물을 공급하지 않는다. 물이 지표를 흐르면 증발로 다 없어지기 때문이다. 그래서 지하에 터널을 파서 수로로 물을 흐르게 한다. 카나트(qanat)라 불리는 수로다.

 

이라크 지역 사막의 강력한 모래바람이 군부대로 다가오는 모습.

 

사하라사막, 리비아 지역의 오아시스 <출처: (cc) Sfivat at Wikimedia.org>

 

사막의 종류

 

사막이라고 하면 작열하는 태양, 달구어진 모래를 연상한다. 여름에는 모래 표면이 70도가 넘는 사막의 열기는 상상을 초월한다. 그러나 사막은 더운 곳에만 있는 것이 아니다. 다양한 지역에 다른 형태로 나타난다. 가장 넓은 면적을 보이는 사막은 적도를 낀 남북의 띠 모양 안에 있다. 이 지역은 반영구적인 고기압지대라 사막이 만들어지고 뜨겁다.

 

둔황 근처의 고비사막, 고비사막은 한랭 사막으로 연평균 기온도 낮고 겨울에는 혹독하게 춥다. 단, 사막의 특성상 여름 한낮 기온은 50°C를 초과하기도 한다.

 

그러나 사막 중에는 뜨거운 사막만 있는 것이 아니다. 내륙사막은 춥다. 해안과 너무 멀리 떨어져 있어서 수분 공급이 차단되어 생기는 사막이다. 아시아 대륙 중앙부에 위치해 있는 몽골과 고비사막이다. 이 사막들은 겨울에는 극한의 추위를 보인다. 밀러는 기후구분에서 이 지역을 한랭사막으로 정의한다. ‘추운 계절을 갖고 1개월 또는 그 이상의 달의 평균기온이 43℉(6.1°C) 이하인 곳’이다.

 

추운 사막 중에 북극과 남극의 사막도 있다. 사람들은 극지방을 사막이라고 부르면 생뚱맞다고 한다. 사막은 물이 부족하여 특수한 생물밖에 살지 못하는 지역이다. 그렇다면 북극과 남극은 전형적인 사막이다. 남극의 사막은 대지의 표면이 드러나 있는 무빙지대에 있다. 사막 중에서 최대의 것은 ‘드라이밸리(Dry Valley)'로 불린다. 연간 강수량이 수 밀리미터 밖에 안 되기 때문에 매우 건조하다. 아예 물이 없기 때문에 얼지도 못하는 진짜 사막인 곳이다. 북극도 다르지 않다. 강수량이 적고 대부분 지역이 얼어버린다. 수분은 있어도 식물이 거의 자라지 못한다.

 

남극의 드라이밸리. 아예 물이 없기 때문에 얼지도 못하는 사막이다.

 

아주 독특하게 나타나는 사막 중에 하나가 해안사막이다. 해안 사막은 놀랍게도 바다 바로 옆에 위치해 있다. 습기가 풍부한 바다와 인접한 지역에 어떻게 사막이 만들어진 것일까? 바다에 가깝기 때문에 생기는 드문 형태의 사막이다. 강하고 폭이 큰 한류(寒流) 가 흐르는 부근 해안에서는 차가운 바다 공기로 인해 공기가 안정된다. 한류 주변은 기온이 낮아 공기가 침강하므로 상승 기류가 발달하지 못한다. 따라서 한류 해역 부근의 연안지역은 고기압권 내에 들어 기압골이 발달하지 못한다. 공기가 안정하여 대류작용도 없기 때문에 비가 거의 내리지 않는다. 강수량이 극히 적다 보니 해안 내륙지역으로 사막이 생기는 것이다. 대륙 서안의 한류가 흐르는 부근 해안에 이런 사막이 분포한다. 해안을 따라 발달한 사막이라 하여 해안사막(coastal desert, 海岸砂漠) 이라 부른다. 대표적인 사막으로는 남아메리카에서 훔볼트 한류의 영향을 받는 아타카마 사막이 있다. 아프리카에서 벵겔라 한류의 영향을 받는 칼라하리와 나미브 사막도 유명하다.

 

대표적인 해안 사막인 남아메리카에서 아타카마 사막. <출처: (cc) Valerio Pillar>

 

사막의 생명

 

생물이 살아가기 힘든 극한 기상조건이 사막이다. 뜨거운 열, 건조한 공기, 극심한 일교차, 적은 강수량에서 살아남기 힘들기 때문이다. 그래서일까? 세계적인 종교인 기독교나 이슬람교에서 사막은 계시의 장소로 그려진다. 사막이 가져오는 시련이 구원의 상징이 된 것은 아닐까? 그만큼 살기가 어려운 곳이 사막이라는 뜻이다.

 

사막에도 나무가 살고 있다. 사막에 사는 나무는 땅 속 수십 미터 깊이까지 뿌리를 내린다. <출처: Luca Galuzzi (Lucag)>

 

그런데 이런 조건에서도 살아가는 동식물이 있다. 아카시아 라디아나(Acacia raddiana)는 땅속 35m까지 뿌리를 내린다. 물을 찾기 위해서다. 다른 종류의 표피와 가시 잎으로 수분증발을 최대한 막는다. 습지 식물이 사막에서 생존하는 방법도 재미있다. 이들은 건기에 생장을 하지 않고 땅속에서 보낸다. 알뿌리나 뿌리줄기에 물을 저장한다. 칼라하리사막의 덩이줄기는 최고 3리터까지 물을 함유한다. 캘리포니아 사막의 부르세라 마이크로피라(Bursera microphylla)의 줄기도 생존하기 위해 적응한다. 생존하기 위해 잎을 작게 만들고 건기가 오기 전에 나뭇잎을 빨리 떨어뜨린다. 그래야 아주 적은 양의 비가 내려도 다시 싹을 틔울 수 있기 때문이다. 사막에도 식생이 존재하는 비밀은 이슬이다. 사막에서는 이슬의 양이 생각보다 많다. 연간 수십mm 정도가 된다. 이 정도의 수분공급으로도 생존하는 식물이 있는 것이다.

 

물이 거의 없는 사막에서 살아남기 위해서는 ‘물을 마시지 않고도 마시는 기술’이 있어야 한다. 몇몇 동물들은 아예 수분 섭취를 하지 않고도 사막에서 살아남는다. 희망봉의 눈토끼, 콜로라도 사막의 캥거루쥐 등이다. 이 동물들은 수분 함량이 5%에 불과한 건조한 씨앗으로 정상적인 체액량(체중의 65%)을 유지한다. 물질대사를 통해 생긴 물을 이용하는 것이다. 정말 놀라울 뿐이다. 이런 능력이 모든 동물에게 있는 것은 아니다. 따라서 설치류는 다즙질 식물에서, 곤충류는 그들의 먹이에서 수분을 찾아낸다. 그러나 충분한 물의 양을 얻지 못하기에 재활용 시스템을 이용한다. 예를 들어보자. 설치류의 콧구멍은 점막으로 덮여 있어서 그들이 내쉬는 공기 중의 수분을 재흡수한다. 호주의 도깨비도마뱀은 몸통에 홈이 파여 있다. 몸통에 만들어진 수분은 홈을 따라 주둥이로 들어온다.

 

사막기후에 가장 적응을 잘 한 동물이 낙타다. 낙타의 두꺼운 털 코트는 햇빛을 반사한다. 또한 사막 모래에서 나오는 열도 차단해준다. 낙타가 오줌을 제 다리에 누는 것도 열을 내리기 위해서다. 오줌이 주변에서 열을 흡수해 수증기로 증발하면 시원해지는 원리다. 그리고 스스로 체온을 변화시키는 기술도 있다. 낮에는 체온을 41도까지 올리고 밤에는 34도까지 떨어뜨린다. 사막기후에 고도의 적응을 하는 것이다. 낙타는 그늘이 없을 때 얼굴을 햇볕 쪽으로 마주 향한다. 얼굴은 햇볕을 받더라도 몸통 부위에는 그늘이 만들어지기 때문이다.

 

사막에 적응한 대표적인 동물은 낙타다. 사진은 1980년대 낙타에 짐을 싣고 사막을 건너는 모습. <출처: Holger Reineccius>

 

심각한 사막화

 

최근 아프리카에서 일어나는 내전 대부분이 사막화 때문이다. 다르푸르 내전, 베르베르 내전, 에리트레아 내전 등이다. 심각한 사막화로 인해 초지가 줄어들고 인간이 거주하는 땅이 황폐화하기 때문이다. 사막화가 일어나는 원인은 무엇일까? 먼저 자연적 요인이 있다. 지구온난화로 극심한 가뭄이 발생했다. 두 번째는 인위적 요인이다. 벌채와 과도한 경작, 관개 시설 부족, 산업화 등이다. 물 부족현상이 발생하자 지표수나 지하수 고갈 등이 따랐다. 여기에 엘니뇨 현상등도 가세를 했다.

 

세계 각지에서 사막화가 진행 중이다. 사막화가 진행되어 목초지를 찾기 어려워진 모습. <출처: (cc) Johntarantino1>

 

사막화의 가장 큰 요인은 숲이 사라진다는 것이다. 그러면 지표면의 태양 에너지 반사율이 증가한다. 지표면이 냉각되면서 온도가 낮아진다. 차가워진 지표면에는 건조한 하강 기류가 만들어진다. 강우량이 감소하면서 토양의 수분이 감소한다. 사막화는 더욱 빠른 속도로 진행된다. 악순환이 계속되는 것이다. 물 부족 현상으로 작물 재배가 불가능진다. 건조 또는 반건조 지역의 생명체들은 생명 유지력이 줄어든다. 사막화로 지구는 점차 산소가 부족해 진다. 생명체들의 위기다. 지하수면의 하강, 땅의 염분 축적, 토양침식 등은 식생의 멸종으로 이어진다. 이러한 징후 중 한 가지만 나타나도 사막화가 진행된다고 본다. 사막화는 강력한 모래먼지만 아니라 전 지구적인 기후 변화를 가져온다. 유엔 사막화 대책 협의회(UNCOD)는 사막화가 심각하다고 한다. 사하라 사막 주변은 연평균 10㎢의 속도로 사막이 확장되고 있다. 전 세계적으로 매년 600만㎢의 토지가 사막화되고 있다고 한다.

 

지구 건조 지역 비율 <자료: 유엔 환경 계획>

 

기후학자들은 사막이 점점 늘어 가고 있다고 걱정한다. 반건조 지역이 건조 지역으로 변하고 다시 극건조 지역으로 변해 간다. 몇 세기 후에 사람이 사는 곳은 시베리아밖에 남지 않을지도 모른다.

 

사막화의 심각성은 각종 논문에서 나타난다. 우리나라에서 사막화에 관한 활발한 연구는 건국대에서 주로 이루어지고 있다. 정일웅 외 많은 연구자들이 ‘20세기에 일어난 기후구의 변화와 사막화’등의 논문을 발표했다. 이들의 논문을 보면 지구 온난화가 급속히 진행되었던 20세기 후반에 사막화가 심해졌다고 한다. 전 세계 사막들의 면적이 상당히 확장되었다는 것이다. 이들의 연구에 의하면 건조 기후구의 면적은 1970년대 이후부터 급속한 증가를 나타내었다. 사막기후도 늘어났는데 20세기 말기(1991~2000년)의 면적이 1961~1990년 대비 1,320×103km2 정도 확장되었다. 특히 사하라 사막과 사헬이 포함된 북아프리카 지역이 심각하였다. 또한 고비 사막과 타클라마칸 사막이 포함된 중앙아시아 지역도 지속적인 사막화가 발생하고 있다는 것이다. 대부분의 육지 지역들에서는 호우 빈도는 증가했다. 그러나 열대 및 아열대 지역들에서는 이전 보다 더 심각하고 장기적인 가뭄이 이루어졌다. 이로 인해 사막화 지역이 늘어났다는 것이다. 이 결과는 사막화가 매우 심각하다는 IPCC(2007)의 보고와 일치하고 있다.

 

사막화 방지

 

“살던 사람들이 떠나던 마을입니다. 지금은 1,000명 이상이 사는 큰 마을로 변했습니다. 나무를 심어 이렇게 큰 변화가 생긴 거지요.” 중국 네이멍구 언거베이마을 이장의 말이다. 이 지역이 사막화로 없어질 지경에 처하고 말았다. 한 일본인 교수가 이곳에 나무를 심기 시작했다. 10여년이 흐른 후 포플러 숲이 만들어졌다. 사막의 가운데 숲 마을이 만들어지자 관광객이 찾았다. 떠났던 마을 사람들이 다시 돌아왔다. 전 세계 사막 녹지화 사업의 표본이 된 훌륭한 사례다. 이처럼 사막화를 방지하기 위한 가장 좋은 방법은 사막녹지화다. 사막녹지화에는 나무를 심는 것도 있지만 다른 방법도 사용된다.

 

중국의 사막녹지화를 위해 나무를 심는 모습. 중국 사막녹지화에는 우리나라에서도 여러 단체와 기업 등이 참여하고 있다. <출처: 연합뉴스>

 

‘해수 온실(Seawater Greenhouse)’을 이용하는 방안도 있다. 먼저 펌프로 해수를 끌어올려 습한 공기를 만든다. 습한 공기는 온실 내 온도와 습도를 작물이 자라기 적당한 환경으로 만들다. 그리고 나중에 응결시켜 민물로 전환시킨다. 이 방법은 대규모 담수화 시설이 필요 없다. 농작물과 물을 동시에 얻을 수 있는 방법이다. 2008년 찰리 파튼 등이 물을 제공하는 해수 온실과 전기를 생산할 수 있는 태양열 발전소를 결합자고 제안했다. 사하라 사막을 녹지화하는 SFT(Sahara Forest Project) 아이디어를 내놓은 것이다. 2011년 노르웨이와 요르단 정부가 이들의 제안을 받아들였다. 20헥타르 넓이의 실증 단지 건설에 협력하고 있다. 이 기술은 사막의 태양에너지를 활용하려는 ‘데저테크(DESERTEC)’ 프로젝트와 함께 주목받고 있다.

 

사하라 사막의 확대를 막기 위해 아프리카에서 이른바 ‘녹색장성’ 프로젝트가 진행 중이다. <출처: 국제연합식량농업기구(FAO)>

 

그런데 정말 야심찬 사막화 방지 정책도 있다. 사막화가 진전되는 곳에 장성을 쌓겠다는 거다. 나무의 만리장성을 말이다. 그래서 녹색장성(Great Green Wall)으로 불린다. 아프리카가 기후변화에 자체적으로 대응하려는 정책이다. 사하라 사막의 전진을 막기 위해 세로 7,564킬로미터, 가로 16킬로미터 길이로 나무를 심어 벽을 만들자는 것이다. 완성되면 중국의 만리장성보다 세 배 이상 긴 장벽이 될 것이다. 녹색장성은 대서양에서 아라비아 해에 이를 것이다. 서쪽의 세네갈에서부터 동쪽의 지부티까지 11개국을 가로지른 대역사가 진행 중이다.

 

많은 공학기술이 발전하고 있지만 최선은 사막에 나무를 심어 사막화를 막는 것이다. 유엔은 사막 녹지화를 위한 노력을 기울이고 있다. 1994년 제49차 유엔 총회에서 ‘사막화 방지 협약’을 채택하였다. 사막화방지협약(UNCCD)은 국제적 노력을 통한 사막화 방지를 기본으로 한다. 그리고 심각한 한발 및 사막화, 토지 황폐화 현상을 겪고 있는 개발도상국(아프리카 국가)를 돕자는 것이다. 매년 6월 17일은 사막화 방지의 날이다. 우리나라는 2010년 10월에 UN 사막화방지 10개년 계획 'UNDDD(UN Decade for Deserts and the Fight Against Desertification: 2010~2020)' 아시아지역 출범식과 2011년 제10차 사막화방지협약 당사국 총회를 개최하기도 하였다. 그러나 전 세계적인 지원과 협력은 매우 부족하다. 세계적으로 사막화는 당분간 계속될 것이라는 우울한 전망이 나오는 이유다.

 

사막에서는 물이 귀하다 / 물은 푸른 금이다 / 우리는 비를 기다리고 / 비를 내려 달라고 기도하고 / 비가 오면 빗물로 몸을 씻는다

- 와리스 디리, 잔 다엠 [사막의 새벽] 중에서

 

사막에서만 물이 귀한 것이 아니다. 산 좋고 물 좋다는 우리나라도 걱정이다. '돈을 물 쓰듯 한다'는 말은 옛말이 되었다. 아프리카의 사막화는 이젠 남의 일이 아니다. 사막화가 가져오는 기후변화에 우리가 영향을 받을 것이기 때문이다. 우리가 사막화 방지에 적극적으로 나서야 하는 이유다.

---------

글·반기성 | 케이웨더 기후산업연구소장

연세대 천문기상학과 및 대학원 졸업하고, 공군 기상전대장과 한국기상학회 부회장을 역임했다. 현재 케이웨더 기후산업연구소장이며, 조선대학교 대기과학과 겸임교수로 있다. 연세대에도 출강하고 있다. 저서로는 [워렌버핏이 날씨시장으로 온 까닭은?], [날씨가 바꾼 서프라이징 세계사] 등 15권이 있다.

 

출처 : 삶과 신앙

글쓴이 : 스티그마 원글보기

메모 :