연안 농경지가 예상보다 빠르게 바닷물에 잠식당하고 있다

대서양 양쪽에서 연구자들은 해수면 상승과 지하수 감소로 인해 바닷물이 농지에 도달하는 과정을 기록하고 있습니다. 영국 동부에서는, 링컨 대학교(University of Lincoln)에 따르면 잉글랜드 동부의 펜스(Fens) 지역이 영국 농지의 단 4%만으로 영국 농식품 경제의 11%를 생산합니다(출처 3). 미국 중부 대서양 연안에서는, William & Mary 대학의 Batten School과 버지니아 해양과학연구소(Virginia Institute of Marine Science)가 주도한 연구에서 체서피크만(Chesapeake Bay)과 델라웨어만(Delaware Bay) 유역에서 1984년부터 2022년 사이 약 25,000에이커의 농지가 해수면 상승으로 사라졌다는 사실을 밝혀냈습니다(출처 4).

펜스 지역에서는 링컨 대학교 연구팀이 이 지역 지하의 얕은 지하수를 처음으로 지도화했습니다. 전기 탐사(electrical soundings) 기법을 이용해 지표면 아래 어느 깊이에 바닷물이 있는지를 조사했습니다. 해안에서 6마일이나 떨어진 곳에서도, 지표면에서 불과 몇 미터 아래에 짠 지하수가 있는 것을 발견했습니다(출처 3). 이와는 별개지만 관련이 있는 또 다른 프로젝트인 Project Groundwater는 링컨셔 카운티 의회(Lincolnshire County Council)와 링컨 대학교가 공동으로 운영하는 사업으로, 현재 토양 염분 데이터를 수집하고 앞으로 바닷물이 토양 속에서 어떻게 확산될지를 예측하는 모델을 구축하고 있습니다(출처 2).

펜스 지역에서는 위협이 지하로부터 옵니다. 물과 암석, 퇴적물로 이루어진 지하 대수층인 링컨셔 대수층(Lincolnshire aquifer)은 역사적으로 인근 바닷물이 밀고 들어오지 못할 만큼 충분히 물로 채워져 있었습니다. 그러나 기후변화로 인해 이 지하수가 말라가고 있으며, 링컨셔 카운티 의회는 그로 인해 생긴 빈 공간으로 바닷물이 밀려들어와 토양에 스며들면서 식량 공급을 위협하고 있다고 밝혔습니다(출처 2). 링컨 대학교의 Daniel Magnone 박사는 지하수가 해수면 상승이나 지하수 과다 취수(over-abstraction), 즉 지하에서 물을 지나치게 많이 퍼 올리는 행위를 통해 펜스 지역의 "염류화(salinisation)로 가는 통로"가 될 수 있다고 말했습니다(출처 3).

중부 대서양 연안에서는 그 과정이 다르게 보이지만 결국 같은 결과에 다다릅니다. 해수면이 상승하면서 바닷물은 지하수와 조수 하천, 폭풍 해일을 통해 더 내륙으로 밀고 들어오는데, VIMS 주도 연구는 이 과정을 염수 침입(saltwater intrusion)이라고 부릅니다. 이는 담수 식물을 죽이고 그 자리를 염분에 강한 습지 풀들이 대신 차지하게 하며, 연구자들은 마른 땅과 습지 사이의 경계가 얼마나 이동했는지, 즉 후퇴(retreat)를 측정해 이 변화를 추적합니다(출처 4). 연구진은 또한 그 경계선의 내륙 이동 거리뿐 아니라 고도까지 함께 추적했는데, 이를 통해 지형이 평평하든 가파르든 상관없이 농지와 산림을 더 직접적으로 비교할 수 있었습니다.

중부 대서양 연안 연구의 핵심 발견은 농민들이 바다로부터 귀중한 땅을 지켜낼 수 있다는 통념에 도전합니다. 공동 저자이자 Batten School & VIMS 교수인 Matt Kirwan은 "우리는 해수면 상승이 농지를 삼키도록 결코 내버려 두지 않을 것이며, 사람들이 귀중한 땅을 지켜낼 것이라는 가정이 있다. 하지만 그것은 틀렸다"고 말했습니다(출처 4). 연구팀은 습지 잠식이 중부 대서양 연안의 산림지보다 농경지에서 최대 7배 더 자주 발생하며, 지역적으로 볼 때 농지가 오히려 염수 침입의 영향에 저항하기보다 그것을 가속화하는 것으로 보인다는 사실을 발견했습니다.

이는 연구자들 자신의 예상과도 어긋나는 결과입니다. Kirwan은 "우리는 습지가 농지보다 더 천천히 이동할 것이라고, 즉 산림이 농지보다 더 취약할 것이라고 가설을 세웠고, 대부분의 사람들도 직관적으로 그렇게 예상할 것이다. 하지만 우리는 정반대의 결과를 발견했다"고 말했습니다(출처 4). 작물은 1년도 채 살지 못하는 반면 나무는 죽는 데 수십 년이 걸릴 수 있는데, 연구는 이를 농지가 더 빨리 잠식되는 이유 중 하나로 지목합니다. 농민들은 물을 막기 위해 작은 제방과 흙둑을 쌓아왔고, 현장 조사 결과 이러한 구조물이 실제로 국지적으로는 습지 잠식을 늦춰 산림 수준과 비슷하게 만든 것으로 나타났습니다. 그러나 지역 전체로 보면 농지는 여전히 산림보다 더 취약했으며, 연구는 버지니아주와 메릴랜드주가 1970년대에 조수 습지를 개발로부터 보호한 이후 새로운 구조물이 거의 건설되지 않았다는 점도 지적합니다.

펜스 지역에서는 경제적 위험이 이미 부분적으로 측정되어 있습니다. 이전 링컨 대학교 연구는 이 지역에서 재배되는 고부가가치 작물의 수확량 감소로 인해, 염류화가 염수 침수 한 번당 헥타르당 최대 5,000파운드의 손실을 농업 사업체에 안길 수 있다는 사실을 발견했습니다(출처 3). 링컨셔 카운티 의회의 Project Groundwater 팀은 현재 진행 중인 모델링 작업의 일환으로 이러한 경제적 결과를 더 폭넓게 정량화하는 작업을 하고 있습니다(출처 2).

두 프로젝트 모두 아직 완료되지 않고 진행 중인 작업을 설명하고 있습니다. Project Groundwater는 펜스 지역의 현재 염분 수치 데이터를 수집하고, 앞으로 바닷물이 토양 속에서 어떻게 이동할지를 예측하는 데 필요한 모델링 소프트웨어를 구축하는 작업을 이제 막 시작했습니다(출처 2). Magnone 박사는 링컨 대학교 팀의 다음 과제가 기후변화가 염류화에 미칠 영향을 예측하고 이 지역이 감당할 수 있는 지하수 취수 수준을 파악하는 것이라고 말했습니다(출처 3).

VIMS 주도 연구 역시 해결책을 제시하는 데까지는 이르지 못했습니다. 연구진은 습지가 농지로 이동하는 것이 농민들에게는 피해를 주지만, 동시에 습지가 상승하는 해수면을 따라잡는 데 도움이 되어 더 넓은 해안 회복력을 뒷받침할 수도 있다고 지적합니다. 습지가 조수를 앞지를 만큼 빠르게 토양을 쌓지 못한다면 더 높은 곳으로 이동해야 하기 때문입니다(출처 4). 주 저자인 Grace Molino는 과학이 농민과 연안 생태계 모두에 도움이 되는 길을 찾을 수 있기를 바란다고 말했지만, 연구는 이를 이미 해결한 문제가 아니라 여전히 열려 있는 과제로 규정합니다. 한편 노스캐롤라이나주 해안 평야(Coastal Plain) 지역에 대한 별도의 보도는 그곳 농민들이 이미 염수 침입과, Hyde County와 같은 저지대에서의 반복적인 홍수와 씨름하고 있다고 전하고 있지만, 그 문제 이후에 무슨 일이 벌어지는지에 대한 설명은 불완전합니다(출처 5).