미국 캘리포니아 남부에 소재한 나사(NASA) 제트추진연구소(JPL)는 '2100년까지 전 세계 해안 지역 77%가 해수의 대수층(지하수) 침투로 오염이 우려된다'는 내용의 연구 결과를 발표했다. 나사 홈페이지에 게재된 연구 결과에 따르면 염수의 침투는 해안 지역의 지하수를 마실 수 없게 만들고 관개에 사용할 수 없게 할 뿐만 아니라 생태계에 피해를 주고 기반 시설을 부식시킬 수 있다.

'염수 침투'라고 불리는 이 현상은 두 물 덩어리가 자연적으로 서로를 막고 있는 해안선 아래에서 발생한다. 육지에 내리는 강우는 해안 대수층의 담수를 보충하거나 재충전하며, 이 대수층은 지하에서 바다로 흘러가는 경향이 있다.

반면 해수는 바다의 압력에 의해 내륙으로 밀려가는 경향이 있다. 두 물 덩어리가 만나는 지점(전이대)에서 약간의 혼합이 있기는 하지만, 반대되는 힘의 균형으로 인해 한쪽은 담수, 다른 쪽은 염수 상태를 유지한다.

그런데 이번 연구에 따르면 기후 변화의 두 가지 영향으로 인해 염수에 유리한 쪽으로 균형이 흔들리고 있다. 지구 온난화로 인한 해수면 상승으로 해안선이 내륙으로 이동하고 염수를 육지로 밀어내는 힘이 커지고 있는 것. 동시에 강수량이 줄어들고 날씨가 더워지면서 지하수 재충전이 느려지면서 일부 지역에서 지하 담수를 움직이는 힘이 약해지고 있다.

지구물리학 연구회보(Geophysical Research Letters)에 최근 발표된 이 연구는 전 세계 6만 개 이상의 해안 유역(비와 눈 녹은 물을 배출구로 흘려보내고 배수하는 육지 지역)을 평가해 지하수 재충전량 감소와 해수면 상승이 각각 염수 침투에 어떤 영향을 주는지 매핑하고 순 효과가 무엇인지 추적했다.

두 가지 요인을 따로 고려했을 때, 연구팀은 해수면 상승만으로도 2100년까지 분석 대상 해안 유역의 82%에서 염수가 내륙으로 유입되는 경향이 있다는 것을 발견했다. 해당 지역의 전이대는 현재 위치에서 약 200m 정도 이동할 것으로 보인다. 취약한 지역으로는 동남아시아, 멕시코만 주변 해안, 미국 동부 해안 지역 대부분 등 저지대가 대부분 포함된다.

또 느린 재충전은 연구된 해안 유역의 45%에서 염수 침투를 일으키는 경향이 있었다. 이 지역에서 전이대는 해수면 상승보다 더 멀리 내륙으로 이동한다. 일부 지역의 경우 약 1200m까지 밀려나는 것으로 추정됐다. 가장 큰 영향을 받는 지역은 아라비아 반도, 서호주, 멕시코의 바하 칼리포르니아 반도 등이다. 긍정적인 측면으로는, 해안 유역의 약 42%에서 지하수 재충전이 증가해 전이대가 바다 쪽으로 밀려나고, 일부 지역에서는 해수면 상승으로 인한 염수 침투 효과를 극복할 것으로 예상됐다.

그러나 연구에 따르면 해수면 변화와 지하수 재충전의 결합 효과로 인해, 평가된 해안 유역의 77%에서 세기말까지 염수 침투가 발생할 전망이다.

일반적으로 지하수 재충전률이 낮을수록 염수가 내륙으로 침투하는 정도가 커지고, 해수면 상승은 염수가 전 세계적으로 얼마나 널리 퍼지는지를 결정한다. JPL의 지하수 과학자로 연구팀을 이끈 카이라 애덤스 박사는 "어느 쪽이 우세한가에 따라 관리에 미치는 영향이 달라질 수 있다"라고 말했다.

예를 들어, 낮은 재충전률이 염수 침투가 발생하는 주된 이유라면 해당 지역은 지하수 자원을 보호함으로써 이를 해결할 수 있다. 반면, 해수면 상승으로 인한 경우 지하수를 다른 곳으로 돌리는 방법을 취할 수 있다.

나사의 연구는 해수면 상승이 나사의 해안 시설과 기타 인프라에 어떤 영향을 미칠지 평가하기 위한 노력의 일환이었다. 이 연구는 나사의 고도 관측치와 세계자연기금(WWF)이 관리하는 데이터베이스(HydroSHEDS)에서 수집한 유역 정보를 사용해 진행됐다. 연구진은 2100년까지 염수 침투 거리를 추정하기 위해 지하수 재충전, 지하수면 상승, 담수 및 염수 밀도, 해수면 상승으로 인한 해안 이동 등을 종합적으로 고려한 모델을 사용했다.

JPL의 벤 햄링턴 박사는 전 세계적인 상황은 연구진이 해안 홍수에서 보는 상황과 유사하다면서 "해수면이 상승함에 따라 어디에서나 홍수 위험이 증가하고 있다. 해수면 상승으로 인한 염수 침투와 대수층 재충전 변화가 심각한 위협이 되고 있다"고 지적했다.