이란의 대기 CO2 및 물 저장량 변화에 대한 위성 관측

Dec 09, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 3036(2023) 이 기사 인용

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다른 많은 중동 국가와 마찬가지로 이란도 지난 20년 동안 지표수와 지하수 수위가 크게 감소하는 등 심각한 물 부족을 겪고 있습니다. 관찰된 물 저장량의 변화는 인간 활동, 기후 변동성 및 물론 기후 변화의 상호 강화 효과에 기인할 수 있습니다. 본 연구의 목적은 이란의 물 부족에 대한 대기 중 CO2 증가의 의존성을 분석하는 것이며, 이를 위해 대규모 위성 데이터를 이용하여 물 저장량 변화와 CO2 농도 사이의 공간적 관계를 조사합니다. 우리는 2002년부터 2015년까지 GRACE 위성의 물 저장량 변화 데이터와 GOSAT 및 SCIAMACHY 위성의 대기 CO2 농도를 사용하여 분석을 수행합니다. 시계열의 장기적인 행동을 분석하기 위해 Mann-Kendal 테스트를 활용하고 대기 CO2 농도와 총 물 저장량 사이의 관계를 조사하기 위해 CCA(정준 상관 분석) 및 회귀 모델을 사용합니다. 우리의 결과는 특히 이란의 북부, 서부, 남서부(Khuzestan 지방) 및 남동부(Kerman, Hormozgan, Sistan 및 Baluchestan 지방)에서 물 저장 변화 이상과 CO2 농도가 음의 상관관계가 있음을 보여줍니다. CCA 결과는 대부분의 북부 지역에서 CO2 농도 증가가 저수량 감소에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 결과는 또한 고지대와 최고봉의 강수량이 CO2 농도의 장단기 변화에 영향을 받지 않는 것으로 나타났습니다. 게다가, 우리의 결과는 CO2 농도가 농업 지역의 증발산량에서 약한 양의 경향과 약간의 상관관계가 있음을 보여줍니다. 따라서 증발산량 증가에 대한 CO2의 간접적인 영향은 이란 전체에서 공간적으로 관찰됩니다. 총 저수량 변화와 이산화탄소(R2 = 0.91)/방수량/물 소비량 간의 회귀모델 결과를 보면, 대규모로 보면 이산화탄소가 총 저수량 변화에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 본 연구의 결과는 CO2 배출 감소 목표를 달성하기 위한 수자원 관리 및 완화 계획에 기여할 것입니다.

산업혁명 이후 지구의 평균 기온(섭씨 15도)이 상승했습니다. NASA는 1880년부터 2015년까지 지구 표면 온도가 평균 0.9°C 증가했다고 보고했습니다(NASA'S Goddard Institute). 이산화탄소(CO2)는 대기 중 가장 중요한 온실가스로 확인되었으며1 대류권 내 농도는 1750년 약 277ppm에서 2019년 408.12ppm으로 증가했습니다2,3). 이산화탄소(CO2) 배출량을 20% 감소시키는 것은 지구 평균 기온 상승을 2°C 미만으로 유지하려는 장기 목표와 함께 파리 협약 내 소위 20/20/20 목표 중 하나입니다. 산업화 이전 수준 이상. 물과 탄소 순환은 지구상의 생명 구성 요소로 인식되며 기후 변화와 물/식량 안보에 중요한 역할을 합니다4. 서로 다른 생태계와 대기 사이의 CO2 교환은 지구의 온도에 중요한 역할을 하며, 기후 특성의 변화는 수문학 순환에 영향을 미칩니다5. 대기 CO2 농도가 증가함에 따라 기후와 수문학 순환이 변화하고 있으며 온도, 구름량, 증발산량, 유출수 형성, 강수량 강도 및 분포에 대한 영향이 자연 생태계에서 관찰됩니다4,5.

중동의 기후는 건조하고 덥습니다. 특히 2007년 가뭄이 시작된 이후 물 부족은 가장 큰 문제로 지목되었습니다. 2007년 세계은행 통계에 따르면 중동 국가의 약 50%가 강수량보다 평균적으로 더 많은 물을 소비하고 있으며, 전체 지표수와 지하수의 85%가 농업 부문에서 소비되었습니다. 사막화 현상은 중동 전역, 특히 시리아, 이란, 요르단, 이라크에서 일어나고 있다. 이란의 수자원은 인구 증가, 도시화와 같은 토지 이용 변화, 농업 확장 및 최근 수십 년 동안의 관련 결과로 인해 높은 스트레스를 받고 있습니다6. 인구 증가(2019년 약 8,300만 명)가 수자원에 미치는 간접적인 효과는 농경지 수요 증가와 관개 토지 개발이었고, 직접적인 효과는 도시와 농촌 지역의 담수 필요성 증가로 이어졌습니다7. Sarraf et al.8은 이란의 총 물 저장량이 1960년 이후 65% 이상 감소했으며 2025년까지 16% 감소할 것으로 예상한다고 밝혔습니다. 수자원(지표수 및 지하수)의 과도한 착취와 높은 일부 지역의 관개 시설은 이란 대부분의 지역9, Mohammadi Ghaleni & Ebrahimi10)에서 지하수 유역의 미래 보존을 위한 주요 과제의 원인입니다. 관개용수량의 약 50%는 호수나 강과 같은 지표수에서 공급되고 나머지 50%는 지하수에서 공급된다는 점은 언급할 가치가 있습니다7. 지난 30년 동안 지하수 자원의 과도한 개발로 인해 이란 대부분의 유역에서 수위가 하락했습니다9. 또한 산업 및 농업 활동과 같은 일부 활동으로 인해 이란 대부분의 지역에서 지하수의 질이 심각하게 저하되었습니다11. 그 사이에 증발 현상은 일반적으로 강과 자연 호수에서 농경지 토양과 지표수의 염도를 증가시킬 수 있습니다.