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전세계적 물 부족 문제, 인공위성으로 측정한다

특히 아프리카가 물 부족에 시달리고 있다

Clean Fresh Water Scarcity Symbol: Black Girl Drinking from Tap.
Clean Fresh Water Scarcity Symbol: Black Girl Drinking from Tap. ⓒborgogniels via Getty Images

현재 우물, 샘, 표층수 등 안전하지 않거나 정수하지 않은 물을 마시는 사람은 전세계적으로 7억 명이 넘는다.

이중 절반 정도는 사하라 사막 이남의 아프리카에 거주한다. 안전한 식수원이 있는 사람이 20%가 되지 않는 아프리카 국가는 30개국이 넘는다.

기후변화가 상황을 악화시킬 가능성이 크다. 일부 지역에서는 물을 구하기가 더 힘들어질 것으로 보이며, 물을 구할 수 있는 시기와 공급량도 달라질 듯하다. 

거주민들이 필요한 만큼의 수자원이 존재하는지를 알아내는 과정은 복잡하며 완벽하지 못하다. 에마드 하산(지질학 포스트닥터 연구자) 아온도버 타헐(빙엄튼 대학교, 뉴욕 주립대학교 대학원의 부학장) 등으로 구성된 우리 연구팀은 우주의 인공위성을 사용하여 물 부족을 측정하는 새로운 접근법을 개발했다.

 

물 부족 측정 방법

물을 연구하는 수문학자(水文學者)들은 물 부족을 추정하기 위해 ‘물 예산’이라는 것을 만들었다.

강, 비, 지하수, 인간에 의한 수원 등 한 국가에 유입되는 물의 총량을 추정하고, 거기서 그 국가에서 빠져나가는 물의 양을 뺀다. 그 결과가 해당 국가 또는 지역에서 사용 가능한 물의 추정량이다.

가용 수량을 지역 인구로 나누면 지역 거주민들이 사용하기 중분한 물이 있는지를 알 수 있다.

일반적으로 미국의 경우 음용, 위생, 수영, 요리 등 기본적인 수요로 1인당 평균 3~400리터의 물을 사용한다.

세계적으로는 일상 및 농업 수요에 쓸 수 있는 1인당 수자원이 50만 리터 미만이면 심각한 물 부족 문제가 있는 국가로 본다. 

각 수원에 대한 정확한 데이터가 있다면 물 예산 방법은 효과가 있다. 그러나 아프리카 등 개발도상국이 많은 지역에서는 물 예산 계산에 필요한 데이터가 없는 경우가 많다.

그러나 아프리카에는 물 부족 상태에 대한 정확한 정보가 꼭 필요하다. 두 번째로 인구가 많은 대륙인 아프리카의 인구는 2050년에는 24억 명에 이를 것으로 예상된다. 현재 추정 인구의 약 두 배에 달한다. 이러한 빠른 인구 증가는 아프리카의 가용 수자원에 상당한 부담을 주고, 이미 심각한 물 부족 상황을 더욱 악화시킬 것이다.

그러므로 사용할 수도 있을 수자원을 파악하는 것은 미래를 위해 필수적이다.

 

하늘을 보라

우리 연구는 물 부족 파악에 새로운 접근법을 사용했다.

두 인공위성 시스템의 데이터를 사용했다. 1997년부터 미국과 일본이 운영하고 있는 열대강우관측위성은 강수량 레이더, 마이크로파 이미져, 가시강선 및 적외선 스캐너 등의 장비를 사용해 강수량을 추정한다. 인간이 사용하는 물의 가장 중요한 원천은 비이기 때문에 정확한 강수량 측정은 필수적이다. 

두 번째 인공위성 데이터는 미국과 독일이 함께 진행하는 ‘그레이스’(Gravity Recovery and Climate Experiment)다. 2002년에 처음 발사된 그레이스는 두 개의 위성으로 지구의 중력장의 변화를 감지해 지구 표면부터 깊은 지하수 대수층에 이르는 전세계 수자원의 변화를 추정한다.

우리는 두 위성 시스템의 데이터를 합쳐서 2002년부터 2016년까지 아프리카 각국이 모든 수원에서 매달 얻을 수 있는 물의 양을 계산했다. 이 수치를 각국 인구로 나누어, 1인당 쓸 수 있는 저수량을 새로이 얻었다.

그레이스 데이터는 기술적 혹은 경제적 한계로 입수하지 못할 수도 있는 깊은 지하수 대수층의 물까지 추정하기 때문에, 우리는 이번에 얻은 새로운 추정치를 잠재적 저수량이라고 칭한다.

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더 빠른 수자원 측정

현재 유엔식량농업기구가 사용하는 데이터와 우리의 결과를 비교했다. 유엔 데이터는 한 국가 안에 있는 재사용 가능한 수자원 총량을 추정하는 기존의 물 예산 방법을 사용한다. 그리고 각 나라를 물 충분, 취약, 물 부족, 물 희귀 네 가지 중 하나로 분류한다.

연구 대상이 된 아프리카 48개국 중 우리와 유엔이 같은 결론을 내린 국가는 26개국이었다. 우리의 방식에 따르면 12개국은 유엔이 추정한 것보다 물이 더 많았고, 10개국은 더 적었다.

이러한 차이는 놀랍지 않다. 우리 추정치는 유엔이 포함하지 않는 깊은 대수층의 물도 포함한다. 유엔은 상당한 지하수가 있는 국가들의 총수자원량을 과소평가할 가능성이 높다.

반면 우리 방식의 정확도는 국가의 크기에 영향을 받을 수 있다. 그레이스는 약 20만 제곱킬로미터 정도 면적의 블럭 단위로 측정하기 때문에, 그보다 작은 나라의 추정치에는 오차가 있을 가능성이 훨씬 높아진다.

2050년까지 수자원에 변동이 없다는 가정하에, 우리는 아프리카에서 19개국이 물 희귀국, 9개국이 물 부족국이 될 것으로 본다. 그러나 기후변화로 아프리카 수자원이 10% 줄어든다면(일부 아프리카 국가들의 기후 추정치 폭 안의 수치다) 아프리카 인구의 약 85%는 위험할 정도로 물이 부족한 상황에 처할 것이다.

전반적으로 우리는 위성을 사용하는 방법이 기존 방법에 비해 몇 가지 장점을 가지고 있다고 생각한다. 아프리카의 데이터를 구할 수 없고 믿기 힘들다는 제한을 상당 부분 극복한다. 보다 최근 데이터를 사용하며 공간적으로 일관성이 있고 연구자들이 접하기도 더 쉽다. 그 결과 대륙 전체의 물 부족 추정을 훨씬 더 빨리 해낼 수 있다.

위성은 앞으로도 새 데이터를 수집할 것이다. 우리는 미래의 데이터 개선을 활용하여 정확성과 국가내 지역별 물 부족 파악 방법을 가다듬을 것이며, 아프리카 뿐 아니라 전세계로 확대할 예정이다.

 

* HuffPost US의 Water Scarcity Is A Growing Problem. We Can Use Satellites To Better Measure It.를 번역한 것입니다

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