과학자들은 핵겨울을 모델로 삼았습니다. 세계 식량 붕괴는 예상보다 더 심각했습니다.

핵겨울이 오면 옥수수 수확량이 최대 87%까지 급감하여 전 세계 식량 붕괴를 초래할 수 있습니다. 과학자들은 이러한 악몽에 대비하기 위해 회복력 있는 씨앗 키트를 제안하고 있습니다. 출처: Shutterstock

핵겨울은 이론적인 개념이지만, 대규모 핵전쟁 이후 예상되는 기후 시나리오, 즉 불폭풍으로 인한 연기와 그을음이 햇빛을 가리는 시나리오가 현실화된다면 지구 기온이 급격히 떨어져 대부분의 농업이 마비될 것입니다. 핵겨울은 10년 이상 지속될 수 있으며, 폭탄 폭발의 참혹함에서 살아남은 사람들에게 광범위한 기근으로 이어질 가능성이 있습니다. 펜실베이니아 주립대 연구진이 이끄는 연구팀은 다양한 핵겨울 시나리오가 세계에서 가장 널리 재배되는 곡물 작물인 옥수수의 세계 생산에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 정확하게 모델링했습니다. 또한, 저온에 더 잘 적응하는 생장 속도가 빠른 품종의 종자를 담은 "농업 회복력 키트"를 준비할 것을 권고했습니다. 이 키트는 핵겨울의 영향뿐 아니라 화산 폭발과 같은 자연재해에도 잠재적으로 도움이 될 수 있습니다.

최근 Environmental Research Letters 에 발표된 연구 결과에 따르면 , 연구팀은 옥수수 수확량 감소 수준이 분쟁 규모에 따라 달라질 것이라고 보고했습니다. 약 5.5톤의 매연을 대기 중으로 방출하는 지역 핵전쟁은 전 세계 연간 옥수수 생산량을 7% 감소시킬 수 있습니다. 165톤의 매연을 대기 중으로 방출하는 대규모 세계 전쟁은 연간 옥수수 수확량을 80% 감소시킬 수 있습니다. 이 연구는 매연 방출량을 다르게 하여 총 6가지 핵전쟁 시나리오를 시뮬레이션했습니다.

펜실베이니아 주립대 식물학과 부교수이자 연구 제1저자인 유닝 시(Yuning Shi)에 따르면, 옥수수의 전 세계적인 중요성 때문에 연구진은 핵겨울에 옥수수가 붕괴되는 상황을 모델링하여 농업 전반의 예상되는 운명을 표현하기로 했습니다. 그는 전 세계 작물 생산량이 80% 감소하면 재앙적인 결과를 초래하여 광범위한 세계 식량 위기로 이어질 것이라고 지적했습니다. 전 세계 작물 생산량이 7% 감소하더라도 세계 식량 시스템과 경제에 심각한 영향을 미쳐 식량 불안과 기아가 심화될 가능성이 높습니다.

이 시뮬레이션은 펜실베이니아 주립대 농업과학대학의 과학자들이 몇 년 전 개발한 사이클스(Cycles) 농업생태계 모델 덕분에 가능했습니다. 이 모델에는 생산 시스템 및 모델링 교수이자 본 연구의 교신저자인 아르멘 케마니안(Armen Kemanian) 수석 개발자가 포함됩니다. 사이클스는 고성능 컴퓨팅을 활용하고 대기 조건을 고려하는 모델로, 토양-식물-대기 시스템 내의 탄소 및 질소 순환을 정밀하게 추적하여 다년간의 대규모 고해상도 작물 생장 시뮬레이션을 가능하게 합니다.

시 교수는 "우리는 5톤에서 165톤에 이르는 매연 주입량을 바탕으로 심각도가 점차 높아지는 6가지 핵전쟁 시나리오 하에서 38,572개 지역의 옥수수 생산을 시뮬레이션했습니다."라고 말했습니다. "이 연구는 재앙적인 기후 변화에 대응하는 전 세계 농업의 회복력과 적응력에 대한 우리의 이해를 증진합니다."

연구진은 대기 중에 엄청난 양의 그을음이 미치는 영향을 고려하는 것 외에도, 핵겨울에 지구 표면에 도달하여 농업을 더욱 제한할 수 있는 자외선의 일종인 UV-B 방사선의 증가를 모델링했습니다. UV-B 방사선은 식물의 DNA 손상, 산화 스트레스 및 광합성 감소로 이어질 수 있는 자외선입니다.

시 박사는 이번 연구가 핵폭발 후 농업에 미치는 UV-B 방사선 피해 규모를 추정한 최초의 연구라고 생각한다고 말했습니다. 연구진은 핵폭발 후 6~8년 사이에 피해가 정점에 달할 것으로 예측했습니다. 연구진은 이로 인해 옥수수 생산량이 7% 더 감소할 수 있으며, 최악의 경우 옥수수 생산량이 87% 감소할 것으로 예상했습니다.

지구 대기권의 높은 곳에 있는 오존은 태양으로부터 지구가 받는 대부분의 자외선을 효과적으로 흡수하지만, 핵전쟁이 발생하면 이러한 능력이 사라질 것이라고 시는 설명했다.

"원자 폭발의 폭발과 불덩어리는 성층권에 질소 산화물을 생성합니다."라고 그는 말했습니다. "질소 산화물과 흡수성 매연으로 인한 열이 모두 오존을 빠르게 파괴하여 지구 표면의 UV-B 방사선 수준을 증가시킬 수 있습니다. 이는 식물 조직을 손상시키고 전 세계 식량 생산을 더욱 제한할 것입니다."

시 교수는 이러한 예측이 현재 재배 중인 옥수수 품종의 생산량이 치명적으로 감소할 가능성을 시사하는 반면, 더 짧은 생장 기간 동안 서늘한 환경에서 자랄 수 있는 품종으로 전환하면 적응하지 않았을 때보다 전 세계 작물 생산량을 10%까지 늘릴 수 있다고 말했습니다. 그러나 연구진은 이러한 작물의 종자 공급이 심각한 문제, 즉 "적응의 병목 현상"이 될 수 있다고 지적했습니다.

그들이 제안한 해결책은 핵 재해가 발생하기 전에 "농업 회복력 키트"를 준비하는 것입니다. 이 키트에는 짧은 생장 기간과 낮은 온도에서 살아남을 수 있는 더 시원한 환경에서 자랄 수 있는 작물 품종의 지역 및 기후별 씨앗이 들어 있습니다.

케마니안은 "이 키트는 핵전쟁 이후 불안정한 시기에 식량 생산을 유지하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 공급망과 기반 시설이 복구되는 데에도 도움이 될 것입니다."라고 말했습니다. "농업 복원력 키트 개념은 다른 재난에도 확장될 수 있습니다. 이처럼 대규모 재난이 닥칠 때 복원력은 필수적입니다."

시 씨는 이러한 키트를 위한 선제적이고 국제적으로 공조된 계획은 어려울 수 있지만, 단순히 인식을 높이는 것만으로도 더 나은 대비 태세를 갖추는 데 도움이 될 수 있다고 지적했습니다. "우리가 살아남으려면 상상도 할 수 없는 결과에도 대비해야 합니다."라고 그는 말했습니다.

케마니안은 이 연구가 인간이 초래한 재난을 넘어서는 가치를 지닌다고 말했습니다.

"이러한 재앙은 핵전쟁뿐만 아니라 격렬한 화산 폭발 등으로 인해 발생할 수 있다는 점을 기억해야 합니다."라고 그는 말했다. "이러한 연구는 자기중심적인 생각에 불과하다고 생각할 수도 있지만, 이러한 연구는 생물권, 즉 모든 생명체의 총체와 그들이 서로 및 환경과 어떻게 상호작용하는지의 취약성을 깨닫게 합니다."

펜실베이니아 주립대학교의 연구에 기여한 사람은 작물 시스템 모델링의 연구 교수인 펠리페 몬테스, 채소 작물 과학의 조교수인 프란체스코 디 조이아, 생물학 교수이자 이 연구에 자금을 지원하는 프로젝트의 주요 연구자인 찰스 앤더슨, 콜로라도 볼더에 있는 국립 대기 연구 센터의 대기 화학 관측 및 모델링 연구소의 찰스 바딘, 그리고 남부 캘리포니아 대학의 정보 과학 연구소의 욜란다 길, 데보라 키더, 바룬 라트나카르입니다.

이 연구는 오픈 필랜트로피, 국방 고등 연구 계획국, 미국 농무부 국립 식량 농업 연구소, 미국 국립 과학 재단 및 미래 생명 연구소의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/07/250724232419.htm