지하수 이용과 댐 건설이 바꾼 물 분포…NASA, 위성으로 지역별 변화 추적

미국 항공우주국(NASA)은 지난 20일(현지시간) 지구관측 플랫폼 ‘어스 옵서버토리’를 통해 이 연구를 소개했다. NASA 고다드 우주비행센터의 메리 마이클 오닐 등 연구진이 수행한 연구는 앞서 9월 14일 미국국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다.

연구진은 2002년 4월부터 2025년 11월까지 GRACE와 후속 임무인 GRACE-FO의 관측자료를 분석했다. 두 임무는 나란히 비행하는 위성 사이의 미세한 거리 변화를 측정해 지구의 중력 차이를 파악한다. 물이 이동하면 질량 분포와 중력도 달라지기 때문에, 이를 이용해 지하수와 토양 수분, 하천·호수 등을 포함한 육상 물 저장량의 변화를 추정할 수 있다.

이번 분석에서는 관개와 토지 이용 변화, 저수지 담수 등 인간 활동과 물 저장량 변화가 연관된 40개 지역이 확인됐다. 연구진은 위성 간 거리 관측자료를 장기간에 걸쳐 결합하는 방식으로 지역별 변화가 주변 지역의 신호에 묻히는 문제를 줄였다.

농업용 지하수 이용과 저장량 감소의 연관성은 미국 캘리포니아 센트럴밸리와 남부 하이플레인스, 멕시코 치와와 등에서 나타났다. 장기 가뭄으로 농업용수 확보가 어려워지면서 지하수 의존도가 높아진 지역들이다. 인도 북부에서도 지하수 취수와 관련된 감소 추세가 기존 분석보다 뚜렷하게 드러났다.

물 저장량이 증가한 지역에서는 물을 모으거나 이동시키는 시설의 영향이 포착됐다. 러시아 앙가라강의 보구차니 저수지에서는 담수에 따른 증가가 나타났고, 투르크메니스탄 카라쿰 운하 주변에서는 운하를 흐르는 물 일부가 땅속으로 스며들면서 저장량이 늘어난 것으로 분석됐다. 인간의 물 이용이 지역에 따라 서로 다른 변화를 일으킬 수 있음을 보여주는 사례다.

연구진이 선정한 40개 지역 가운데 저장량 감소 지역들의 연구 기간 누적 감소량은 3,122기가톤(Gt), 증가 지역들의 누적 증가량은 2,432기가톤으로 추정됐다. 1기가톤은 10억 톤이다. 지하수만이 아닌 지표와 지중의 물을 함께 분석한 결과이며, 해당 지역들의 변화를 집계한 수치다.

다만 이번 연구는 장기 추세를 공간적으로 세밀하게 파악하는 데 초점을 맞춰 계절별·연도별 변동을 구분하는 데는 제약이 있다. 인간 활동과 기후 요인의 영향 역시 통계 분석과 기존 연구를 함께 검토해 평가했다. 따라서 특정 지역의 물 저장량 변화 전체를 하나의 원인으로 설명하기는 어렵다.

연구진은 향후 장기 추세 분석을 월별 관측자료와 결합하는 방안을 제시했다. 이를 통해 가뭄이나 물 관리 정책 변화에 따라 지역별 물 저장량 추세가 어떻게 달라지는지 추적하고, 댐과 관개가 하류 수자원에 미치는 영향을 살펴볼 수 있을 것으로 설명했다.