아마존, 초열대 기후로의 전환 임박

리드: 관측 타워, 센서, 그리고 되살아나는 고대 기후

2025년 12월 10일, 한 대규모 국제 연구팀은 중앙 아마존이 과학자들이 ‘초열대(hypertropical)’라고 명명한 기후 체제로 진입하고 있다는 증거를 발표했다. 이는 현대에는 유례가 없으며 수천만 년 전에 마지막으로 나타났던, 더 뜨겁고 건조하며 극심한 가뭄이 더 빈번하게 발생하는 상태를 말한다. 이 결론은 세 가지 핵심 근거에 기반한다. 마나우스(Manaus) 인근 실험 구획에서 30년 이상 수집된 삼림 임분 동태 기록, 2015년과 2023년 엘니뇨 가뭄 당시 나무들의 생리적 측정치, 그리고 현대 기후 모델의 예측이다. 이러한 증거들은 열기와 가뭄이 결합된 사건들이 이미 나무의 고사율을 급격히 높이는 조건을 형성하고 있으며, 고배출 경로 하에서는 2100년까지 이러한 조건이 광범위하게 확산될 수 있음을 보여준다.

연구팀의 측정 내용

연구팀은 장기 삼림 구획 데이터와 마나우스 북쪽 관측 타워의 수액 흐름, 토양 수분 및 미기상 측정치를 결합했다. 2015년과 2023년의 엘니뇨 가뭄 모두에서, 토양의 체적 함수율이 토양 용량의 약 3분의 1 수준으로 떨어지자 증산 작용이 급격히 중단되는 것이 센서에 기록되었다. 나무가 수분 손실을 막기 위해 잎의 기공을 닫으면 탄소 흡수도 제한되어 ‘탄소 기아’ 상태에 빠지게 된다. 이러한 상태와 극심한 열기에 장기간 노출되면 물관로에 기포가 형성되어 수분 운송을 차단하는 색전증과 유사한 과정인 ‘수리적 실패(hydraulic failure)’의 위험이 높아진다. 이러한 생리적 기제는 짧지만 심각한 고온 가뭄이 어떻게 나무의 고사율 증가로 빠르게 이어지는지를 설명해 준다.

고사율 및 종의 변화

초열대 — 고대 상태의 새로운 명칭

모델 예측 및 타임라인

지역적 측정치를 분지 전체의 위험으로 환산하기 위해, 연구팀은 제6차 결합 모델 상호비교 프로젝트(CMIP6) 시뮬레이션 결과값을 사용했다. 고배출 시나리오 하에서, 모델들은 아마존을 포함한 열대 우림의 넓은 지역이 2100년까지 초열대 기후 상태로 진입할 것임을 보여준다. 이 연구는 또한 중간 단계의 시간 지표를 제시한다. 현재는 드문 고온 가뭄 조건이 약 20~40년 이내에 건기에 흔해질 수 있으며, 세기말에는 일부 시나리오에서 연중 대부분의 기간에 극심한 고온 가뭄이 발생할 수 있다는 것이다. 널리 인용되는 한 예측에서 저자들은 온난화가 억제되지 않고 지속될 경우, 2100년경 중앙 분지의 여러 지역에서 연간 약 150일 동안 고온 가뭄 조건이 나타날 수 있다고 추정한다. 이러한 추가적인 스트레스 노출일은 일시적인 집단 고사를 지속적인 쇠퇴로 전환시키는 기제로 작용한다.

탄소 순환에 미치는 영향

아마존은 현재 지구상에서 가장 큰 육상 탄소 흡수원 중 하나이지만, 그 역할은 살아있고 생산적인 숲의 캐노피(canopy)에 달려 있다. 나무들이 대량으로 고사하면 탄소 격리 기능이 감소할 뿐만 아니라, 부패하는 목재와 동반되는 화재로 인해 숲이 수년 동안 순 이산화탄소 배출원으로 변할 수 있다. 과거의 극심한 가뭄 시기에는 이미 아마존의 가뭄 및 토지 이용 변화와 관련된 측정 가능한 수준의 대기 탄소 급증이 발생한 바 있다. 이번 연구에서 확인된 생리적 기제들 — 기공 폐쇄, 탄소 기아, 수리적 실패 — 은 광합성 흡수량을 직접적으로 감소시켜 전 지구적 배출량을 완화하는 아마존 분지의 능력을 약화시킨다. 따라서 예상되는 고온 가뭄 일수의 증가는 배출량을 줄이지 않는 한 지구 온난화에 대한 양의 되먹임을 형성하게 된다.

동인, 상호작용 및 불확실성

이 연구는 현장 생리학, 장기 동태 모니터링, 전 지구 기후 모델 결과값을 하나로 엮은 의도적으로 종합적인 연구다. 이러한 폭넓은 접근 방식은 강점이지만, 여러 불확실성이 남아 있음을 의미하기도 한다. 모델들은 지역별 강수량 예측과 장기 스트레스에 대한 식생의 반응 방식에서 차이를 보인다. 또한, 습한 서부 상류부터 계절적으로 건조한 동부 변두리까지 아마존의 공간적 이질성으로 인해 초열대 조건이 균일하게 나타나지는 않을 것이다. 삼림 벌채, 파편화, 화재와 같은 인간의 압력은 기후 스트레스와 상호작용하여 특히 차생림이나 퇴화된 숲의 취약성을 증폭시킨다. 마지막으로, 생태적 회복은 종자 공급원, 확산, 종 교체 속도에 달려 있는데, 이는 전 지구 모델에서 구현하기 까다로운 과정들이다. 저자들은 이러한 한계를 강조하며, 결과의 시기와 심각성은 향후 배출 경로에 달려 있다고 역설한다.

정책적 및 실질적 시사점

핵심 메시지는 냉엄하지만 대응 가능하다. 아마존 숲의 미래 위험 중 상당 부분은 인류가 온실가스 배출을 얼마나 빨리 줄이느냐에 달려 있다는 점이다. 연구에 사용된 모델들은 저배출 경로 하에서 초열대 지역의 면적이 현저히 줄어드는 것을 보여준다. 지역적으로는 온전한 숲을 보호하고, 파편화를 줄이며, 화재를 억제하는 것이 남은 숲 조각들이 극심한 열기와 가뭄에 더 잘 견디게 할 것이다. 동시에, 연구에서 확인된 생리적 임계값 — 특히 체적 함수율 3분의 1 부근의 토양 수분 티핑 포인트 — 은 적응적 관리를 이끌 수 있는 모니터링 및 조기 경보 시스템을 위한 실증적인 목표를 제시한다.

향후 주목할 점

이 연구가 해결 가능한 몇 가지 우선순위를 제시했기 때문에 후속 연구가 빠르게 이어질 것이다. 다양한 숲 유형에 걸친 수액 흐름 및 토양 수분 모니터링 확대, 종 수준의 수리적 특성을 지구 시스템 및 식생 모델에 통합, 취약성이 높을 것으로 예상되는 차생림 및 파편화된 숲에 대한 표적 연구 등이 그것이다. 정책 입안자들과 환경 보호 활동가들은 전 지구적 협상과 지역적 토지 이용 정책을 면밀히 주시할 것이다. 배출량 감축과 삼림 보호 조치가 이 연구의 최악의 시나리오를 가장 직접적으로 바꿀 수 있는 수단이기 때문이다. 현재의 고온 가뭄은 긴급한 실험실 역할을 한다. 지금은 드물지만, 온난화가 계속될 경우 더 자주 작동하게 될 생리적 경로를 보여주고 있기 때문이다.

출처

• 네이처 (Nature) (연구 논문: "Hot droughts in the Amazon provide a window to a future hypertropical climate", 2025년 12월 10일 게재)
• 캘리포니아 대학교 버클리 (University of California, Berkeley) (연구 및 보도 자료)
• 브라질 국립아마존연구소 (Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, INPA) (현장 협력 기관 및 장기 모니터링 사이트)
• NGEE-Tropics 데이터 아카이브 및 CMIP6 모델 앙상블 (연구에 사용된 데이터 세트 및 기후 모델 예측)