아마존강 유역의 열대우림을 셀바스(Selvas)라고 부르는데, 그 면적이 한반도 면적의 약 30배에 달할 정도로 넓고 생물종의 다양성도 풍부하여 아직 분류되지 않은 동식물이 많은 인류의 보고입니다. 지구 대기 중 산소의 4분의 1을 공급할 정도로 흔히 지구의 폐로 불리는 아마존 열대우림은 그러나 현재 개발로 어려움을 겪고 있습니다.
열대우림이 분포하는 지역은 높은 기온과 많은 강수량에 의해 암석이 풍화되는 과정에서 식물성장에 필요한 금속 이온(칼슘, 칼륨, 인)이 씻겨 내려가는 용탈작용(leaching)이 심해 토양이 매우 거칠어집니다. 열대의 적색 토양을 라떼라이트라고 부르는데 식물 성장에 필요한 비료 성분이 거의 없는데 아마존은 세계 최대의 열대 밀림을 이루고 있는 이유는 무엇일까요? 최근 인공위성을 이용하여 지구에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는데, 이 과정에서 학자들에 의해 아마존 열대우림의 성장에 필요한 비료 성분이 사하라에서 발생하는 모래폭풍(사하라 황사)에 의해 공급된다는 사실이 밝혀졌습니다. 동식물이 살기 어려운 불모의 사하라 모래먼지에 비료의 3대 요소(질소·인산·칼륨) 중 하나인 인(P)이 풍부해 아마존 열대림을 살찌운다는 사실을 어떻게 이해해야 할까요? 이번 글의 주제입니다.
- 세계 최대 규모의 열대 사막 사하라: ‘사하라’라는 단어는 아랍어로 사막을 뜻하는 ‘사하라( aahrarar)’에서 유래한 명칭으로 사하라 사막이라고 하면 역전이라는 단어처럼 사막이라는 같은 뜻이 겹칩니다. 하지만 사하라가 고유명사가 되었기 때문에 의미가 겹치더라도 사하라 사막이라고 씁니다.사하라 사막은 동서 길이가 최대 5000km, 남북 최대 폭 1800km를 넘고 면적은 미국보다 넓은 980만 평방km에 달하는 세계 최대 규모의 사막입니다. 면적이 인터넷 사이트마다 다소 다른 이유는 지구온난화와 기후변화로 인해 사하라 사막이 1923년 이래 지속적으로 확장되고 있기 때문입니다. 아래 지도를 보면 북아프리카 10개국에 걸쳐 있는 것을 알 수 있습니다. 학자들에 따르면 사하라 사막은 적어도 460만 년 전부터 사막으로 지구의 기후 변화에 따라 3000~4000년 동안 녹색 초원이었던 시기가 있었다고 합니다.
- 사하라 사막의 확대와 축소: 신생대 제4기(250만 년 전부터~현재) 들어 지구는 극심한 기후변화를 겪는데 대표적인 사례가 현재보다 기온이 낮았던 빙하기와 현재처럼 기온이 높았던 간빙기가 여러 차례 반복된 사실입니다. 마지막 빙하기가 절정에 달했던 BP(Before Present=현재로부터~년 전) 18,000년 전에는 북반구의 추위로 기압대가 남쪽으로 밀려와 사하라 사막이 축소되었습니다. BP1 2,000년 전~8,000년 전 사이에 남극 대륙의 빙하가 확장되면서 기압대가 북반구로 밀려들면서 사하라 사막이 축소되었고 이른바 녹색 사하라 시대가 4,000~5,000년 동안 계속되었습니다. 인간의 입장에서 녹색 사하라가 이어진 4,000~5,000년이라는 기간은 긴 시간이지만 46억세가 된 지구에게는 눈 깜짝할 사이도 되지 않는 짧은 기간입니다. 우리가 항상 일정했다고 생각하기 쉬운 해수면과 기후는 신생대 4기에 변화가 매우 심했던 것입니다.
2) 녹색 사하라 시대에 출현한 사하라 사막의 거대 호수(Mega Lake): 아래 지도는 녹색 사하라 시대에 현재의 사하라 사막에 출현한 거대 호수와 하천, 유역 분지를 나타낸 것입니다. 이 거대 호수들 중 현재까지 남아있는 호수는 차드 호수입니다. 강수량이 풍부했던 녹색 사하라 시대에 형성된 거대 차드 호수(Lake Megachad)는 그 면적이 현재 지구상 최대 규모의 호수인 카스피해보다 넓었습니다. 둘째, 현재는 사막이 된 메가페잔 호수(Lake Megafezan)로 북아프리카 리비아에 사막 한가운데 위치하고 있던 거대 호수입니다. 면적은 130,000 평방 킬로미터에 달하고 유역 면적은 360,000 평방 킬로미터에 달하는 거대 호수였습니다. 이 호수 아래에 중생대 퇴적암인 누비아 사암층에 지하수가 형성되었는데 누비아 대수층이라고 불리며 나일강이 지중해에 200년간 흘린 양과 맞먹는 35조 톤에 달하는 양이라고 합니다.
※ 녹색 사하라 시기의 화석지 하수를 개발한 리비아 대수로 공사: 현재 리비아 누비아 대수층의 지표면은 사하라 사막이기 때문에 지하로 스며드는 물이 없습니다. 거대 호수인 페잔 호수가 형성되어 있던 녹색 사하라 시대에 형성된 화석 지하수입니다. 지하수의 양이 (35조 톤) 상상을 초월할 수는 있지만, 자연스런 지하수 충전 없이 퍼올리다 보면 언젠가는 고갈될 것입니다. 화석 대수층은 현생 대수층처럼 지표의 강수에 의해 충전이 이루어지지 않기 때문에 결국은 욕창을 드러내고 맙니다. 누비아 사암(모래의 단단한 암석)층에 저장된 화석 지하수이므로 누비아 대수층이라고 부릅니다.리비아 독재자 카다피 시절 풍부한 석유자본으로 사막 한가운데 매장된 지하수(누비아 대수층)의 물을 사하라 사막에서 1,000km 이상 떨어진 지중해 연안의 인구밀집지역에 공급하여 안정적인 식수를 확보하고 대규모 밀농장을 지을 목적으로 대수로 공사를 계획하였습니다. 1980년대 초 리비아 대수로 공사(1,2차)를 맡아 진행한 기업이 한국의 동아건설(최원석)이었고 리비아 대수로 공사 완공은 현대 건축의 미스터리라고 불릴 만큼 열악한 사막에서 벌어진 상상을 초월하는 규모의 대공사였습니다. 대수로 1차 공사는 1996년에 완료되었는데 지중해 연안에 위치한 방가지에서 통수식이 열렸습니다.
3) 사하라 사막 확대의 살아있는 증거 차드 호수: 녹색 사하라 시대에 풍부한 강수량 덕분에 형성된 거대 차드 호수(Lake Megachad, 면적 40만 평방 km)는 BP 5,000년 전부터 기후 변화와 사하라 사막 확대로 축소되기 시작했습니다. 현재 남아있는 차드 호수는 차드, 나이지리아, 니제르의 3개국에 걸쳐 있습니다. 호수의 면적은 1,350평방km, 평균 수심 1.5m, 최고 수심 11m, 호수 둘레 650km로 나와 있는데, 지구온난화와 사하라 사막의 확대, 그리고 주변국의 인구 증가로 인한 물 사용량 증가로 호수로 흘러드는 하천의 수량이 2018년 현재 95%나 감소하여 호수가 완전히 사라질 위기에 처해 있습니다. 차드호 축소=기후변화와 사막확대+인간의 물 사용량 증가, 현재의 차드호 축소에도 인간이 개입하고 있습니다.아래 그림은 거대 차드 호수(Lake Megachad)와 기후변화로 인해 축소되어 남아 있는 현재의 차드 호수를 나타낸 것입니다.
※ 지구온난화와 사하라 사막의 확대로 축소되고 있는 현재의 차드호: 아래 그림에 1972년~2007년까지 축소된 차드호의 상황이 나타나 있습니다.
4) 거대 차드 호수(Lake Megachad) 시대에 호수에 살았던 물고기 유골과 인(P): 아래 사진은 녹색 사하라 시대에 현재의 카스피 해보다 규모가 컸던 거대 차드 호수 밑변에 쌓인 점토와 당시 호수에 살던 물고기 유골입니다. 호수였던 사막이 된 현재 사하라의 모래폭풍이 일어났을 때 호수 시절 쌓인 점토나 호수에 서식하던 수많은 물고기 뼛가루 등이 상공으로 올라가 바람을 타고 서쪽으로 이동하면서 아마존 열대우림으로 내려가지 않게 됩니다. 비료의 3대 요소 중 하나인 인(P)은 화합물의 형태로만 존재하지만 사람, 물고기와 같은 동물의 뼈를 구성하고 있습니다. 거대한 호수에 살던 수많은 물고기 뼈를 구성하던 인(P)이 사하라 모래먼지에 많은 인을 공급하는 원천입니다. 아마존 열대우림을 키운 원천이 사하라 사막이라는 것이 믿어지십니까? 자연은 인간의 상상을 초월하는 현상을 나타냅니다. 그런 자연을 인간이 과학기술로 어쩌려고 지구의 환경을 무너뜨리고 있는 것이 현실입니다.
※ 사하라의 황사를 보도한 신문기사http://www.sciencetimes.co.kr/news/%EC%9A%B8%EC%B0%BD%ED%95%9C-%EC%95%84%EB%A7%88%EC%A1%B4-%EC%88%B2%EC%9D%80-%EC%82%AC%ED%95%98%EB%9D%BC-%ED%99%A9%EC%82%AC-%EB%8D%95/울창한 아마존의 숲”은 사하라의 황사 덕 식물 성장에 필수적인 사람을 포함, 2015.03.1208:38금 쥬은레 객원 기자의 찌는 프린트 축소 확대 예년보다 일찍 한국을 덮친 황사로 대다수 국민이 일상 생활에 많은 불편을 겪고 있다. 황사가 항상 피해만을 주는 존재가 아니라 나름대로 긍정적인 효과도 갖고 있다는 것은 방송이나 신문을 통해서 잘 알고 있다. 고비 사막에서 불황모래는 중국의 오염물질이 포함되어 있어 국내에 피해를 주고 있다. ⓒ 기상청에서도 이런 긍정적 효과는 과거의 이야기일 뿐 최근에는 중국의 산업화.www.sciencetimes.co.kr
2. 아마존 열대우림에 사하라 모래먼지(저위도의 황사)가 도달하는 시스템: 지구는 23.5도 기울어져 자전하기 때문에 태양의 일사량이 위도에 따라 다릅니다. 적도가 가장 많고 열대 기후가, 양극 지방이 가장 작고 한대 기후가, 한반도가 위치한 중위도는 극과 적도의 중간이기 때문에 온화한 온대 기후가 나타납니다. 물과 공기와 같은 유체(Flow)는 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동합니다. 즉, 지구의 대기가 적도에 쌓인 열로 적도와 극 사이를 순환하게 되는 것입니다. 지구 대기의 대순환으로 인해 사하라 사막에서 발생한 모래먼지가 대서양을 건너 아마존 열대우림까지 도달하게 되는 것입니다. 아래 그림은 적도 수렴대가 북반구의 여름인 6월(하지)에는 적도 북쪽으로, 남반구의 여름인 1월(동지)에는 적도 남쪽으로 이동함에 따라 중위도에서 적도 수렴대로 부는 무역풍(남동과 북동)의 위도가 변하는 모습을 설명한 지도입니다. 사하라 모래가 아마존 열대우림에 많이 찾는 시기는 남반구가 여름 1월이 될 것입니다.6월에는 사하라의 모래먼지가 북반구 저위도에 위치한 서인도 제도(쿠바, 자메이카 등)와 미국의 멕시코만 연안에 많은 영향을 주게 됩니다.
※ 지구 대기의 대순환 : 위도에 따라 다른 일사량에 의해 지구 대기가 순환함에 따라 발생하는 저위도(무역풍) – 중위도(편서풍) – 고위도(극동풍)에 부는 바람을 나타낸 그림입니다. 적도 수렴대(저압대)=북동무역풍+남동무역풍.한국은 중위도에 위치하고 있어 편서풍의 영향을 받습니다. 비지리인이기 때문에 어렵다면 패스하는 센스를 발휘하세요. 중요한 것은 사하라의 모래먼지를 아마존까지 운반하는 바람이 무역풍이라는 사실을 아는 것이 더 중요합니다!
(1) 남아메리카 대륙에서 적도 수렴대의 남북 이동과 바람: 위에서 설명한 바와 같이 남반구가 여름인 1월에 적도 수렴대가 아마존 열대우림 지역의 남쪽까지 내려가면서 북동무역풍이 아마존 열대우림 지역에 비료 성분이 풍부한 사하라의 모래먼지를 운반하게 됩니다. 6월에는 적도 수렴대가 아마존 열대우림 북쪽으로 이동하기 때문에 사하라의 먼지를 실어오는 북동무역풍이 아마존 열대우림에 도달할 수 없게 됩니다.
(2) 사하라 사막의 모래폭풍: 미국 인공위성 노아(NOA)가 촬영한 위성사진에 노란색 먼지 구름(사하라 황사) 사하라에서 대서양으로 이동하는 모습이 잘 드러나 있네요. 오른쪽은 성층권까지 먼지를 올리는 사하라 사막의 모래폭풍이 발생한 모습을 촬영한 사진입니다.
(3) 위성 영상으로 구성된 사하라 사진의 이동 모습: 무역풍을 타고 사하라에서 발생한 먼지 구름이 대서양을 건너 아마존 열대우림으로 이동하고 있습니다. 중위도에 위치한 한국은 편서풍대에 속해 있어 한국의 서쪽에 위치한 중국 내륙 사막과 내몽골 사막에서 발생한 흙먼지(황사)가 편서풍을 타고 한국, 일본, 하와이까지 날아갑니다. 사하라의 모래먼지가 무역풍을 타고 아마존 열대우림까지 날아가는 현상과 우리나라 봄에 발생하는 황사는 위도와 바람의 종류만 다를 뿐 같은 현상입니다.
2) 열대 기후와 척박한 라떼라이트 흙 형성: 고온다습한 열대 기후 하에서는 암석이 풍화되는 과정에서 생성되는 금속 이온(칼륨, 칼슘, 나트륨, 인…)이 빗물에 녹아 빠르게 제거되고 물에 녹지 않는 금속 이온(산화철, 산화알루미늄)만 남습니다. 열대에서 진행되는 토양 형성 과정을 라떼라이트화라고 하는데 산화(녹슨)된 금속 이온만 남기 때문에 붉은색 흙이 만들어지는데 식물 성장에 필수 요소인 금속이온이 빗물에 의해 제거되었기 때문에 매우 불모한 토양이 됩니다. 사하라 사막의 모래먼지가 공급되지 않았다면 아마존 열대우림도 형성되기 어려웠다는 사실입니다.라테이트토가 형성된 후 기후변화로 건조한 환경이 되면 돌처럼 딱딱해지지만 물에 젖어도 풀리지 않기 때문에 적당한 크기로 잘라 건축재로 사용하게 됩니다. 원래 라떼라이트는 라틴어로 벽돌이라는 뜻입니다. 라떼라이트 벽돌로 지어진 대표적인 건축물이 캄보디아 앙코르와트 사원입니다.
※ 라떼라이트로 만든 앙코르와트 : 라떼라이트는 단단하지만 구멍이 많고 미관상 좋지 않아 사찰 건축재로 적합하지 않을 수 있습니다. 그러나 앙코르와트가 세워진 캄보디아의 CM립은 넓은 들판과 저습지 환경이라 큰 산이 없어 건축 재료인 돌을 구하기 어렵습니다. 앙코르와트를 세운 고대 크메르인들은 사원 내부 벽은 라떼라이트로 쌓았고, 노출되는 외부 벽은 사암으로 마감해 표면이 거친 라떼라이트 벽돌이 보이지 않도록 했습니다.
3. 북반구가 여름일 때 사하라 모래먼지 이동: 적도 수렴대가 북상함에 따라 사하라에서 발생한 모래먼지는 서인도 제도와 미국의 플로리다, 멕시코만 연안에 영향을 줍니다. 심한 경우 서인도 제도로 가는 비행기 운항을 제한할 수도 있습니다. 미세먼지가 비행기의 제트 엔진을 망가뜨리면 추락할 수도 있으니까요. 우리나라도 황사가 발생하면 반도체와 같은 정밀산업에 영향을 주어 호흡기 질환 등이 발생하게 됩니다.
- 사하라 모래먼지의 이동 경로 : 지구온난화로 인해 사하라 사막이 확대되고 있어 당분간 사하라에서 발생하는 먼지량이 증가할 것으로 보입니다. 중국의 경제 개발과 인구 증가에 따른 경작지 확대로 중국 내륙 사막이 넓어지고 우리나라에 발생하는 황사 빈도와 강도가 증가하는 것과 같습니다.
2) 사하라에서 발생한 먼지 구름 이동: 미국 기상위성 노아가 촬영한 영상에 사하라에서 발생한 먼지 구름이 대서양을 건너 서인도 제도와 플로리다로 향하는 모습이 잘 나타나 있습니다. 아마존 열대우림의 성장을 돕는 사하라 사막의 모래먼지 이동은 지구 대기의 대순환에 따라 중위도 고압대에서 적도 수렴대(적도 저압대)로 부는 무역풍의 힘이라는 것이 이 글의 핵심 샘입니다.
참고자료 http://www.noaa.gov/U.S.DepartmentofCommercewww.noaa.govhttps://www.temehu.com/Cities_sites/Gabroun.htmTheLakesofTheUbari(Awbari)SandSeaofFezan*TheAwbariLakes.Recentarchaeologicalrevealedtheexistenceofseveralfresh-waterlakes,knownaspalaeolakes,inan.Someofthesthern regions of Wadi Irawan, Wadi al-Ajal and the Ubari Sa…www.temehu.comhttps://www.google.com/search?q=nubian+sandstone&tbm=isch&ved=2ahUKEwi06tSu_qn4AhUK9pQKHcwvCB0Q2-cCegQIABAA&oq=nubian+sandstone&gs_lcp=CgNpbWcQAzIECCMQJzIECAAQEzIECAAQEzIECAAQEzIICAAQHhAFEBNQxg1Yxg1gkhloAHAAeACAAXyIAeoBkgEDMC4ymAEAoAEBqgELZ3dzLXdpei1pbWfAAQE&sclient=img&ei=PvKmYrTTCors0wTM36DoAQ&bih=865&biw=1862#imgrc=WViyJUtY7aNMhMNubian Sandstone – Wikipedia en.wikipedia.org › wiki › Nubian_Sandstone The Nubian Sandstone is a variety of sedimentary rock deposited on the Precambrian basement in the eastern Sahara, north-east Africa and Arabian Peninsula. Formation · Characteristics · Derived soils · Appearance Images View all…www.google.comhttps://www.mdpi.com/2073-4441/12/11/3180/htmLake Chad, the largest freshwater lake of north-central Africa and one of the largest lakes of Africa, is the relict of a giant Quaternary lake (i.e., Megalake Chad) that developed during the early- to mid-Holocene African Humid Period. Over the drylands of the Sahara Desert and the semi-arid Sahel …www.mdpi.comhttps://www.sciencetimes.co.kr/news/%EC%9A%B8%EC%B0%BD%ED%95%9C-%EC%95%84%EB%A7%88%EC%A1%B4-%EC%88%B2%EC%9D%80-%EC%82%AC%ED%95%98%EB%9D%BC-%ED%99%A9%EC%82%AC-%EB%8D%95 / 울창한 아마존 숲은 사하라 황사덕 식물 성장에 필수적인 사람 포함 2015.03.120 8:38 김준래 객원기자 찜프린트 축소 확대 예년보다 일찍 한국을 강타한 황사로 인해 대다수 국민이 일상생활에 많은 불편을 겪고 있다. 황사가 항상 피해만 주는 존재가 아니라 나름대로 긍정적인 효과도 가지고 있다는 것은 방송과 신문을 통해 잘 알고 있다. 고비사막에서 부는 황사는 중국의 오염물질이 포함돼 있어 국내에 피해를 주고 있다. ⓒ 기상청에서도 이런 긍정적 효과는 과거 이야기일 뿐이고 최근엔 중국의 산업화…