기후변화 영향분석의 접근방식 - 기후변화에 따른 농업부문 영향분석과 대응전략 (2/2차연도)

2.1. 개념적 접근

기후는 어떤 지역에서 어떤 기상현상이 오랜 기간 동안에 되풀이 되어 나타나는 평균적인 기상현상을 말한다. 농업은 그 지역의 기후에 적합한 작물을 선택하고 영농방법을 적용하여 생산 활동이 이루어진다. 따라서 농 업은 기후의존적인 산업으로 지역특성이 두드러진 생명산업이다. 지역특성 이란 그 지역의 풍토에 따른 생태계의 특성을 말하며, 기후는 지역의 물리 적 특성을 대표하는 것 가운데 하나이다. 기후변화는 안정되어 있던 농업 생태계를 교란시켜 기온, 강수량, 일사량 등 농업기후요소의 변화를 통해 농축산부문과 수문부문에 영향을 미친다.

기후변화가 농업부문에 미치는 파급영향에 대한 흐름을 <그림 3-2>과 같이 나타낼 수 있다. 우선 기후변화가 농축산부문에 미치는 영향으로 작 물의 개화 출수 등 생물학적 변화와 품질변화, 재배적지 이동 등을 들 수 있다.⁸ 기후변화는 농업생태계에 영향을 미쳐 병해충 발생과 개체군의 이

7 농업부문의 온실가스 배출 감축과 흡수를 중심으로 한 기후변화 완화대책에 관해서는 김창길 외 4인(2007, pp.97-118)에 제시되어 있다.

농업부문의 기후변화 대응 이론

동 및 생물다양성에 영향을 준다. 또한 축산부문에는 수정과 산란 등 생물 학적 변화와 목초생산에 영향을 미친다.

기후변화는 강수량, 증발, 토양수분 등의 변화를 통한 지하수 수위와 수온, 하천 유량, 호소 수질 등 수문 분야에도 영향을 미친다. 특히 기후변화에 따른 강수의 증가는 유출의 증가로 연결되며, 온도의 상승은 증발산을 증가시켜 유 출에는 감소의 요인으로 작용하게 된다. 기후변화에 의한 수자원의 영향을 정 량적으로 파악하기 위해서는 대기순환모형(General Circulation Model)을 기 초로 확정론적 수문모형을 이용한다.

그림 3-2. 기후변화가 농업부문에 미치는 파급영향 체계

8 기후변화가 농작물 생산에 미치는 영향은 1차적 영향과 2차적 영향으로 구분 될 수 있다. 1차적 영향은 온실가스 증가에 따른 대기 조성성분의 변화로 작물 생장 반응의 변화와 농경지 군락 내 에너지와 수분 수지변화를 들 수 있다. 이 러한 1차적 영향에 의한 농업기후자원의 변동으로 발생하는 2차적 영향은 재 배적지 변동과 농업생태계의 변화, 농경지토양의 이화학적 변화 등을 들 수 있 다(나영은 외6인, 2007, p.94).

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이와 같이 기후변화는 농업생산성과 농가수익 및 자산가치 등 농가경제 에 광범위한 영향을 미쳐 농업시스템을 변화시키며 농업용수원의 변화 등 농업기반시설에도 영향을 미친다.

농업부문의 기후변화 영향에 대한 계량적 분석은 주로 실험적이며 횡단 면 분석을 중심으로 이루어져 왔다. 여기에서의 실험적 분석은 농경제 시 뮬레이션모형(agro-economic simulation models)을 기초로 이루어지며, 기 후수준 또는 이산화탄소와 같은 온실가스 관련변수들을 조정하는 통제된 실험과 유사하며, 작물 생산량에 미치는 영향도 추정 가능하다.

농업생태권역분석(agro-ecological zone analysis)은 기후변화에 따른 작 물과 농업생태지역에서 발생되는 변화를 추적하는 작물시뮬레이션모형(약 칭 작물모형)을 이용하여 이루어진다. 작물생육은 작물의 유전적인 특징, 재배기술, 환경(기후, 토양 등)의 세 가지 복합적인 작용에 의하여 결정된 다. 작물시뮬레이션모형이란 이들 세 가지 요소를 입력하였을 때 작물의 생육과 수량 등을 미리 예측할 수 있게 만든 컴퓨터 프로그램을 말한다.

작물모형을 이용하면 기후변화에 따른 작물생산량을 추정하고 분석할 수 있다. 미국에서 개발된 작물과 자원환경의 통합을 통한 작물추정(Crop Estimation through Resource and Environment Synthesis, CERES) 모형을 이용하면 아직 발생하지 않은 상황을 미리 예측하여 그 결과가 어떻게 나 올 것인지를 사전에 알아볼 수 있다.

지구온난화에 따른 기온과 강수량 변화가 농업부문에 미치는 영향이 어 떻게 이루어지고 어느 정도인지를 분석하기 위해 실험실에서의 연구와 모 의실험연구, 포장에서의 현장연구 등 다양한 방법으로 이루어지고 있다.

실제로 기후변화가 농업에 미치는 영향은 관련변수에 따라 큰 차이를 보이 기 때문에 정형화된 분석결과를 제시하기는 어렵다. 따라서 그동안 관련분 야의 연구성과를 기초로 개념적으로 긍정적 영향과 부정적 영향으로 나누 어 볼 수 있다<그림 3-3>.

지구온난화의 긍정적인 영향으로는 이산화탄소 증가에 따른 시비효과로 작물의 생산성 증가, 새로운 고온성 및 아열대성 작물(망고, 아보카도, 아 테모아 등)의 재배 가능지역 확대, 작물재배 기간 증가로 인한 이모작 확

농업부문의 기후변화 대응 이론

그림 3-3. 온난화가 농업부문에 미치는 잠재적 영향

대, 월동작물 저온피해 감소 및 시설재배 농작물의 난방비 절감 등을 들 수 있다.

지구온난화의 부정적인 영향으로는 기온상승으로 생육기간이 단축되어 생기는 작물 수량감소와 품질저하, 특히 과수의 당도저하 및 착색불량과 저장성 저하, 잡초 및 농작물의 병해충 활동 증대, 유기물 분해 촉진으로 인한 지력 저하, 강우 증가로 인한 토양침식의 심화 등을 들 수 있다.

이 밖에도 각 작물은 재배에 적합한 기후환경지역을 가지고 있어 기후 가 변화하는 경우 작물의 재배한계선과 재배적지가 북상함에 따라 주산 지가 변동하게 된다. 주산지 변동은 지역별 위치에 따라 위기로 작용하기 도 하고 기회로 작용할 수도 있어 긍정적·부정적 영향으로 구분하기가 어렵다.

지금까지 살펴본 바와 같이 기후변화가 농업부문에 미치는 영향은 긍 정적 영향의 기회 측면과 부정적 영향의 위기 측면의 양면성을 보유하고 있어 기회를 살리고 위기를 최소화는 적응전략 수립은 미래농업의 건전 할 발전을 위해 매우 중요한 과제이다.

농업부문의 기후변화 대응 이론 39

2.2. 기후변화 영향 분석 이론

2.2.1. 기후변화에 따른 작물생산 영향 분석

기온 및 강수량 등 기후요소 변화에 따른 작물생산 예측의 정량적 평가 를 위해 분산된 과학적 지식을 통합 지원하는 통합평가모형(Integrated Assessment Model, IAM)이 활용되고 있으며, 장기간에 걸친 시간을 고려 한 동학적인 모형이 주류를 이루고 있다. 대표적인 기후-작물 통합모형으 로 CERES 모형과 기후변화 최적화모형 등을 들 수 있다. 예를 들어 CERES-Rice 모형은 기상, 토양, 품종특성 모수 및 재배관련정보를 이용하 여 벼의 발육과 수확을 예측하는 모형이다. CERES-Rice 모형은 기후변화 에 따른 작물생산의 중장기 예측모형으로 쌀 생산량 예측에 널리 활용되고 있다(심교문 외 5인, 2008).

기후변화에 따른 작물예측 모형으로 ORYZA2000은 2000년에 벼 생육 모의분석을 위해 네덜란드 와게닝엔대학과 국제미작연구소(IRRI)가 공동 으로 개발한 모형으로 작물 및 기후 파라미터가 설정되면 기후변화에 따른 지역별 벼 생산량 예측과 이산화탄소 시비효과 등을 추정할 수 있다.

이 밖에도 기후변화에 따른 작물생산 예측모형으로 농업생산시스템 시 뮬레이션모형(Agricultural Production System Simulator, APSIM), 동태적 작물모형(Dynamic Crop Model), 농업환경예측모형(Erosion Productivity Impact Calculator, EPIC), 장기간에 걸친 토양 유기물 변동과 작물생장 및 탄소저장량을 예측하는 CENTURY 모형 등 여러 가지 모형을 들 수 있다.

2.2.2. 기후변화에 따른 농업부문의 경제적 영향분석

기후변화 영향의 경제적 분석은 기본적으로 과학적 지식을 기초로 하며, 과학적 불확실성은 경제적 불확실성과 직접적인 관련성이 있다. 경제적 영 향분석 모형의 경우 불확실성의 결합과 변수의 공간적 이질성(spatial heterogeneity)을 고려하여 두 경계선으로 나눌 수 있다(Zilberman, et al,

농업부문의 기후변화 대응 이론

2004).

온대성 작물과 한대성 작물이 존재하고, 북반구를 가정하는 기후변화 전 후 두 작물의 단위면적당 이익을 그림으로 나타낼 수 있다. <그림 3-4>에 서 제시된 바와 같이 ^α를 북극에서부터의 거리라고 할 때, 기후변화 이전 의 온대성 작물은 b1～a1^*, 한대성 작물은 a1^*～a1, 기후변화 이후 온대성 작물은 b2～a2^*, 한대성 작물은 a2^*～a2에서 재배되는 것으로 상정할 수 있다. 이 경우 b1～b2의 토지는 분명히 사막화될 것이고, a1～a2의 토지로 경작지가 정착될 것이다. 즉 영역은 온난화 영향으로 토지가 사막화됨 에 따른 손실지역을 나타내며, 영역은 토지가 추가적으로 경작지화 됨 에 따른 이익지역을 나타낸다.

그림 3-4. 기후변화 영향에 대한 경제적 모형의 개념 π

a2 a1 a2^* a1^* b2 b1 α

경계선 경계선

북 남

이익 손실

기후변화로 인해 경작과 비경작으로 이득과 손실이 발생하나, 전반적인 효과가 부정적일 것인지는 불명확하므로 다른 효과도 함께 고려해야 한다.

또한 기후변화에 있어서 이산화탄소 증가가 작물생산에 미치는 영향과 관 련한 시비효과(fertilization effect)는 탄소 증가에 따른 생산량 증가를 의미 하며, 일조효과(daylight effect)는 북쪽으로 갈수록 일조량이 줄어들고 생 산량도 줄어드는 효과를 의미한다. 해충효과(pest effect)는 기후가 따뜻해

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질수록 해충이 북쪽으로 이동하고 생산량이 줄어드는 것을 의미하며, 물효 과(water effect)는 온난화에 따른 조기 해빙(snow melt)과 홍수 발생 등을 의미한다. 단백질 효과(protein effect)는 탄소 증가시 생산 증가를 유발하나 단백질 생산을 감소시키는 효과를 의미하며, 정착비용효과(settlement cost

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