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특별기고
“바다환경·생물의 복합적 상호작용 이해하고
변화를 예측하기 위한 관련 기술 개발 추진”
오 현 주 박사 국립수산과학원 기후변화연구과/해양수산연구관
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승인 2020.06.21  20:21:29
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기후변화와 수산자원 영향, 대책

올해 1월은 한반도에서 본격적으로 기상관측이 시작된 1973년 이래 가장 따뜻한 겨울이었다. 이러한 원인은 시베리아 지역에서 따뜻한 남서기류가 주로 유입됐고, 북극의 찬 공기를 가두는 ‘극 소용돌이’ 현상이 강했으며, 서태평양의 높은 해수면 온도로 인해 따뜻한 남풍기류가 한반도로 유입됐기 때문이다. 이러한 이상기온으로 인한 생태계 변화가 한반도 곳곳에서 감지되고 있다. 지리산국립공원의 기후변화지표종인 ‘북방산개구리’의 첫산란 시기가 한 달 가까이 빨라졌고, 제주의 도롱뇽 산란시기와 백서향의 개화시기도 한 달이나 빨라졌다. 또 세계 4대 겨울축제로 유명한 화천 산천어축제는 따뜻한 날씨로 개막을 두 차례나 연기했음에도 얼음이 얼지않아 주요 프로그램인 얼음낚시를 수상낚시로 대체했다.

이러한 전 지구적인 기후변화는 일반적인 정의로 보면 인간 활동에 의한 온실효과 등의 인위적인 요인과 화산폭발, 성층권 에어로졸의 증가 등 자연적인 요인에 의한 효과를 포함하는 전체 자연의 평균 기후변동을 말한다. 그런데 정부간 기후변화 협의체(IPCC; Intergovmental Pannels on Climate Chage)에 따르면 기후변화는 장기간에 걸친 기간(수십년 또는 그 이상) 동안 지속되면서, 기후의 평균 상태나 그 변동 속에서 통계적으로 의미 있는 변동 “인간 행위로 인한 것”이든 “자연적인 변동”이든 시간의 경과에 따른 기후변화를 포괄하고 있다.

이외에 전 지구적인 기후변화로 가뭄, 홍수, 폭풍, 폭염과 폭설 등의 기상이변은 물론 해양의 해수면 상승, 급격한 수온 변동이 일어나고 있다.

대양은 전 지구 면적의 71%를 차지하며, 해양은 지구 물의 약 97%를 차지한다. 또 해양은 계절적 혹은 장기적인 시간 스케일로 기본적인 기후조절인자로서 역할을 한다. 기후는 시시때때로 변화하는 기상와 달리 장기간의 평균 상태를 의미하며 기후변화는 장기가 그 기후체계에 적응하며 살아온 생물들의 생활사에 영향을 미친다.

실제 2016년 여름 우리나라에서도 제18호 태풍 차바가 해운대와 송도를 덮쳐 인명과 재산 피해가 일어났다. 이후에도 태풍 발생이 빈번해지고 세력도 강해지고 있다.

우리나라 주변해역의 수온이 최근 51년간(1968~2018) 약 1.23℃ 상승해 전 세계 표층수온 상승폭보다 약 2.5배 높은 상승폭에 달하고 있다.

이외에도 해양의 온난화 속도가 더욱 빨라져 물리적 변화가 급격해지면서 70%를 차지하는 식물플랑크톤의 생산력이 흔들리고 있다. 왜냐하면 지구온난화로 수온이 높아지면서 식물플랑크톤의 구성원이 변하고 있기 때문이다. 식물플랑크톤이 광합성을 통해 에너지를 생산해 내는데, 비교적 크기가 큰 규조류는 줄어드는 반면, 크기가 작은 식물플랑크톤이 늘어나면서 에너지 효율도 감소하는 등 식물플랑크톤의 종조성이 변화되고 있다. 이러한 문제는 식물플랑크톤을 먹는 동물플랑크톤에도 영향을 끼쳐 자신이 원하는 먹이(식물플랑크톤)를 먹지 못한 동물플랑크톤은 사라지게 된다. 결국 이러한 변화는 동물플랑크톤을 먹이로 하는 물고기의 알과 어린 물고기의 생존에도 영향을 주게 된다. 왜냐하면 어린물고기가 기존에 먹던 먹이가 확보되지 않아 굶주리게 되기 때문이다.

이러한 현상은 우리나라 동·서·남해 해역 중 수온상승폭이 가장 높은 동해에서 실제 일어나고 있다. 동해 표층수온의 상승은 1.48℃로 전 세계 표층수온의 상승폭인 4.9℃보다 약 2배정도 높은 수준으로 타 해역보다 상대적으로 해양환경의 변화가 빠르게 진행되고 있다. 이는 2018년 110년만의 기록적인 폭염으로 바다 수온이 높아져 동해의 주요 어장의 기초생산력은 지난 20년과 비교했을 때 관측 이래 가장 낮았다. 광합성 효율이 낮은 작은 크기의 식물플랑크톤이 많아졌기 때문으로 분석된다. 우리나라 해양의 공간적 수온변동은 근외해역의 수온 상승률이 높게 나타난 반면, 연안역의 수온 상승률은 상대적으로 낮았다. 100여 년간의 이상 수온 장기 변동을 분석한 결과 우리나라 해역은 겨울철 수온 상승이 여름철 수온 상승에 비해 2~3배 높았으며, 저위도에서 고위도로 갈수록 수온 상승률이 높았다.

이러한 변화는 해양생태계 내부 물질 및 에너지 순환에도 영향을 끼친다. 우리나라 해역의 해양열용량은 전 해역에서 최근 19년간(2000∼2018년) 상승하는 경향을 보이고 있으며, 특히 동해의 해양열용량 상승이 두드러지게 나타나고 있다. 이는 동해의 전 수층에 걸친 수온 상승의 영향을 받은 것으로 보인다.

또, 기후변화는 전 지구시스템에도 영향을 끼쳐 바람과 해류의 세기와 이동 방향을 예측하기 어렵게도 만든다.

우리나라 수산업은 1980년대 152만톤을 정점으로 연근해 어선어업의 어획량이 급감하고 있다. 1990년대 이후 연근해의 주요 어종의 어획량이 변화하고 있다. 고등어류, 멸치, 살오징어 등 난류성 어종이 증가하고, 명태 꽁치, 도루묵 등 한류성 어종은 감소하고 있는 것으로 나타났다. 또 주요 어종의 산란장 역시 변화했다.

2000년대부터 이상수온 및 적조 등 유해생물에 의한 양식업 피해도 급격히 증가하고 있다. 실제 우리나라 연근해 어업생산량은 1970년대 120만톤에서 1980년대 152만톤으로 급격히 증가했으나, 1990년대는 137만톤으로 감소했다. 이후 감소 추세가 지속되면서 2000년대에는 115만톤, 2010년에는 104만톤 수준까지 감소했다. 특히 지난 2016년에는 1972년 이후 44년만에 100만톤 미만의 어획을 기록한 바 있다. 특히, 70~80년대에 많은 어획고를 올리던 명태는 국내에서 거의 멸종 상태이며, 80~90년까지 20만톤 이상의 어획고를 보이던 쥐치류 역시 2015년 기준 약 2,000톤 수준으로 급감했다. 그 외에 갈치나 참조기, 병어류 등의 저서성 상업어종들의 어획량이 감소추세에 있다. 반면, 작은 부유성 어류(이후 부어류)와 무척추 동물의 비율은 증가하는 추세를 보이고 있다. 뿐만 아니라 산란에 참여하는 저어류의 크기도 계속 감소하는 추세이다. 물론 주요 수산자원의 어획량 감소 원인은 해양환경오염 및 기후변화에 따른 어장생태계 변화 영향을 비롯한 어획성능향상 및 조업경쟁 심화에 따른 과도어획, 어업협상 및 배타적 경제수역 설정에 따른 조업어장 축소, 불법어업증가 등 복합적인 요인으로 볼 수 있다.

그러나 우리나라에 빈번하게 출현하지 않던 보라문어, 솔베감펭, 능성어 등의 열대성 바다생물의 출현이 빈번해 지고 있다. 특히, 국립수산과학원 수산분야 기후변화 평가 백서에 따르면 제주도에서는 청줄돔, 가시복, 거북복, 아홉동가리, 호박돔 등 65종의 출현이 보고되고, 독도 주변해역에서도 아열대성 어종인 자리돔, 파랑돔 등의 서식이 지속적으로 확인되고 있다. 또, 제주도에 많이 나던 방어가 경북, 울릉도 연안에서 많이 잡혀 2016년에는 2600톤, 2017년에는 3675톤, 2018년에는 4302톤으로 급격히 증가하는 등 우리 밥상에 올라오는 물고기의 양과 종류가 달라지고 있음을 알 수 있다.

이처럼 기후변화가 우리 삶 전반에 끼치는 영향은 대단히 광범위하다. 때문에 이러한 바다생태계 변화에 적극적으로 대응하기 위해 바다의 변화를 예측하여 대응전략을 미리 마련해야 한다. 이를 위해 우리나라 바다의 물리학적인 환경변화 외에 생물, 화학적인 변화를 면밀히 파악해야 한다. 어떤 물리, 생물, 화학적인 요인이 먹이생물을 변화시키고, 바다 속의 영향상태가 어떻게 변화될지 예측하기 위한 빅데이터(peta 이상의 대용량 데이터)를 확보해야 한다. 이를 위해서 기존 수산과학조사선으로 우리나라 연근해의 먹이망 구조 및 기초생산력을 연구함은 물론 시시각각으로 변화하는 바다의 변화를 관측하기 위해 무인선박, 무인비행체, 무인잠수정 등의 무인기와 실시간 관측 부이 등의 첨단기기를 통한 상시 운영이 필요하다. 왜냐하면 우리나라 국토의 약 4.5배에 달하는 광범위한 바다를 조사하기 위해서는 기존 선박조사를 통해 회득되던 자료수집의 한계를 극복하기 위해 다각적인 방법이 필요하다. 이를 통해 획득된 빅데이터를 토대로 변화하는 우리나라 연근해 생태계를 분석할 수 있는 예측기술을 활용하는 방안이 추진되고 있다.

우리나라 바다에서 획득된 엄청난 양의 빅데이터를 기반으로 딥러닝과 인공지능 등의 기술을 적용하여 수온과 같은 환경변화와 먹이생물, 물고기의 이동 등 변화 예측이 가능하여 과학적인 관리가 가능하다. 또, 주요 수산생물의 관리 외에 이들의 자원감소 원인을 과학적으로 밝히기 위해서 수온 변화와 그로 인한 해양 미세 서식처의 구조 변화, 해류의 변화와 같은 자연환경인자로 인한 변동과 인간의 남획으로 인해 산란에 참여하는 어린물고기의 감소와 같은 인위적 요인 등을 밝혀야 한다. 때문에 바다환경과 생물의 복합적인 상호작용을 이해하고 이러한 변화를 예측하기 위한 관련 기술 개발을 추진 중이다. 이러한 인류의 단백질 공급의 40%를 차지하는 영양이 풍부한 수산물을 우리 국민이 지속적으로 섭취할 수 있기를 기대해 본다.

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