식물 생태계와 지구온난화

대류권의 오존 농도에 영향을 미치는 요소

대기 중 존재량과 함께 이들의 대기 중의 산화력에 미치는 민감도에 대한 모델 분석 (GEOS-Chem)의 결과입니다. 여기에서도 역시 이소프렌은 오존에 대한 민감도보다는 OH에 대한 민감도가 더 큰 것으로 계산되었습니다. 현재의 광화학적 지식으로는 오존은 온실가스 중 하나이지만 식물 생태계는 전구물질의 배출로 오존 형성에 직접 관여할 수 있지만 오존농도에 대한 민감도는 그다지 크지 않고 그 대신 대기 중 강력한 산화제인 OH의 농도에 민감한 영향을 주므로 단기간의 대기질에 대한 영향이 크며 장기적으로는 메탄 등의 온실가스의 잔존시간에 영향을 줄 수 있으므로 여전히 산화력의 제어로 기후 변화에 영향을 미치는 요소라고 할 수 있습니다.

 

식물 생태계가 대기 중 오존 농도에 미치는 영향

기후변화와 관련하여 식물 생태계가 기후변화에 미칠 수 있는 또 하나의 요소는 바로 이차적 유기 에어로졸의 형성입니다. Clayes et al. (2004)의 연구에 의해 발견된 이차 유기에어로졸은 이소프 렌의 산화과정에서 형성되는 것으로 알려져 있으며 지금까지 약 1% 정도의 수율을 보이고 있는 것으로 알려졌습니다. 이소프렌에 의한 이차 유기 에어로졸은 구름 형성에 관여할 수 있고 광자의 산란 등을 유발하여 지구온난화를 막는 역할을 할 수 있을 가능성을 갖고 있지만 아직 정량적인 검증이 제대로 이루어지지 않은 실정입니다.

 

이 밖에도 식물 생태계는 아세톤 및 메탄올과 같은 광화학적 활성이 강한 물질을 배출하고 있으며 아직도 생태계로부터 발생되는 알려지지 않은 화학물들이 존재하고 있는 것으로 추정됩니다. 에어로졸의 생성과 구름에 미치는 영향은 아직 해결해야 할 부분이 많은 분야이며 자연 생태계의 복잡성과 방대한 규모로 인해 이들이 지구 시스템에 미치는 영향을 분석하기 위해서 해결해야 할 다양한 과제들을 갖고 있습니다. 인간이 배출하는 대기 오염 물질 및 온실가스가 대기와 기후에 미치는 영향을 정확히 파악하려면 상기의 자연적 요소에 의한 대기 중 영향과 피드백에 대한 보다 상세한 정보가 필요합니다.

인간적 요소에 의한 영향

정량적으로 이해하기 위해 대기질 및 기후 모델에 자연적 배출과 대기상태의 광화학적 모듈이 함께 포함되는 것이 바람직하며 이를 가용한 측정 데이터를 함께 검증하는 것이 필요합니다. 이와 같이 자연적 영향을 포함하는 대기화학-수송 모델을 이용하여 향후 온실가스 감축 및 대기오염 관리와 연관된 국가의 정책적 시나리오를 모델에 적용하여 정책 관련 영향평가를 보다 정확하게 할 수 있고 향후 배출 시나리오 관련 영향평가를 통해 관련 정책에 관한 과학적인 방향 제시를 할 수 있습니다고 판단됩니다.

 

결론 및 연구발전 방향

식물 생태계는 이산화탄소의 흡수 및 배출뿐 아니라 다양한 형태의 유기 화합물질 및 에어로졸을 대기 중에 배출 합니다. 이소프렌과 같은 배출된 유기 화합물질은 대기에서 광화학 반응에 활발히 반응하여 비교적 짧은 시간에 OH와 유기 화합물 구성에 영향을 미치며 오존 등과 관계된 단기간의 특정 지역의 대기질에 영향을 미치기도 합니다. 연구를 바탕으로 위성 관측이 가능한 포름알데히드가 이소프렌의 주요 산화 중간체임을 이용하여 포름알데히드의 위성 관측자료와 동일한 샘플링의 대기화학-수송 모델을 비교하여 모델이 위성 관측을 재현할 수 있음을 보았습니다. 이를 통해 모델 변수 중 하나인 배출 종류별 포름알데히드에 대한 기여도를 각각 계산하였다. 해양 부근에서는대부분이 메탄의 산화에 의해서 포름알데히드의 농도가 형성됨을 볼 수 있었습니다.

 

식물의 광학적 활성

일부 아메리카나 아프리카 및 유럽 등의 식생지역은 상 대적으로 높은 포름알데히드의 농도를 보이며 식물의 성장기간 중의 이소프렌의 영향이 지배적임을 보았습니다. 약 50%의 이소프렌의 농도를 증가시켜 민감도를 분석한 결과 증가된 이소프렌의 배출은 OH의 농도를 지구적으로 약 11% 감소시키는 것에 비해 오존은 전구물질인 질소 화합물의 감소에 영향을 받아 별반 큰 변화를 보이지 않고 있습니다. 따라서 기후변화에 따른 식물 생태계의 변화가 지구의 전반적인 오존의 농도에 영향을 미치기보다는 단기간의 지역적 OH를 포함한 대기화학적 환경에 영향을 주어 온실가스의 양에 변화를 가져 올 수 있을 것으로 판단됩니다.