기후 변화는 전 세계 식량 시스템에 심각한 위협을 가하지만, 적응 노력이 손실을 얼마나 줄일 수 있는지는 불확실합니다. 특히 미국 농업 분야에서도 적응의 효과에 대한 상반된 분석들이 존재하며, 전 지구적 규모에서 생산자들의 실제 적응 방식에 대한 체계적인 연구는 부족한 실정입니다.
본 연구는 12,658개 지역에서 재배되는 6가지 주요 작물에 대한 종단 데이터를 활용하여 전 세계 생산자들의 적응이 농업 생산에 미치는 영향을 실증적으로 추정했습니다. 이는 전 세계 작물 칼로리의 3분의 2를 포괄하는 광범위한 분석입니다.
분석 결과, 지구 평균 표면 온도(GMST)가 1°C 상승할 때마다 전 세계 생산량은 연간 5.5 × 10^14 kcal(1인당 하루 120 kcal, 권장 섭취량의 4.4%) 감소하는 것으로 나타났습니다. 적응과 소득 증가는 2050년까지 전 세계 손실의 23%, 세기 말에는 34%를 완화할 것으로 예상되지만(중간 배출 시나리오 기준 각각 6%, 12%), 쌀을 제외한 모든 주요 작물에서 상당한 잔여 손실이 남습니다.
다른 연구들과 달리, 본 연구는 기후가 좋고 현재 적응이 제한적인 현대 주요 곡창 지대에서 가장 큰 손실이 발생하며, 저소득 지역의 손실 또한 상당함을 발견했습니다. 이 결과는 변화하는 기후에서 식량 안보를 보장하기 위해 필요한 혁신, 경작지 확장 또는 추가 적응의 규모를 시사합니다.
기온 상승, 강수량 변화, 극한 기후 현상 증가로 특징지어지는 기후변화는 농업에 심각한 영향을 미치며, 특히 농업이 주된 생계 수단인 에티오피아와 같은 지역에서 더욱 두드러집니다. 사하라 이남 아프리카에서는 현재 기후 추세로 인해 2050년까지 주요 작물 수확량이 10~20% 감소할 것으로 예상되며, 이는 식량 안보와 농촌 경제를 위협합니다. 에티오피아의 옥수수 수확량은 2050년까지 약 15% 감소할 수 있습니다.
본 연구는 2000년부터 2024년까지의 문헌을 체계적으로 검토하여 에티오피아 및 유사 지역의 기후변화 영향과 적응 전략에 초점을 맞추었습니다. 동아프리카의 가뭄과 폭염 빈도 증가는 작물 실패를 악화시켰으며, 최근 수십 년간 특정 지역의 밀 수확량은 최대 25% 감소했습니다. 기온 상승과 예측 불가능한 강우량으로 특징지어지는 기후 변동성은 성장기를 방해하고 수확량을 감소시켜 식량 불안정을 심화시킵니다.
에티오피아에서는 기후로 인한 작물 생산량 감소가 연간 농업 GDP의 5~10% 하락으로 이어졌습니다. 빗물 의존형 농업에 대한 높은 의존도와 제한된 적응 능력, 사회경제적 취약성이 결합되어 이러한 영향이 심화되고 식량 부족과 경제적 어려움을 초래합니다. 아프리카 외에도 몬순 시스템에 의존하는 남아시아 지역에서도 작물 생산성 감소가 나타나고 있습니다.
예측된 기후 시나리오에 따르면, 2080년까지 아프리카와 남아시아 전역의 가뭄 취약 지역에서 기온 상승과 강우량 변화로 인해 작물 생산량이 최대 25% 감소할 수 있습니다. 이러한 결과는 기후변화에 대한 농업 부문의 취약성을 강조하며, 식량 안보를 보장하고 농촌 생계를 보호하기 위한 시급한 적응 및 완화 전략의 필요성을 시사합니다.
기후변화는 경작지의 기후 적합성을 변화시켜 전 세계 식량 작물 생산의 공간적 분포와 다양성을 바꿀 수 있습니다. 그동안 미래 식량 작물 다양성에 대한 분석은 소수의 작물에 국한되어 있었습니다.
본 연구는 1.5~4°C 지구 온난화 시나리오에서 30가지 주요 식량 작물의 기후 적합성 변화를 예측하고, 현재 작물 생산 및 잠재적 식량 작물 다양성에 미치는 영향을 전 세계 경작지를 대상으로 평가했습니다.
분석 결과, 저위도 지역에서는 2°C 온난화 시나리오에서도 현재 생산량의 10~31%가 기후 적합성 범위를 벗어나며, 3°C 온난화 시에는 20~48%로 증가하는 것으로 나타났습니다. 동시에 전 세계 경작지의 52%(+2°C) 및 56%(+3°C)에서 잠재적 식량 작물 다양성이 감소할 것으로 예측되었습니다.
반면, 중고위도 지역에서는 잠재적 다양성이 증가하여 기후변화 적응의 기회를 제공할 수 있습니다. 이러한 결과는 지구 온난화에 따른 전 세계 식량 시스템의 적응 잠재력과 취약성에서 상당한 위도별 차이가 있음을 시사합니다.
기후변화는 농업 생산성에 직접적인 영향을 미치며, 이는 미래 식량 안보에 중대한 위협이 됩니다. 기존 연구들은 통계적 메타 분석 모델을 활용하여 기후 요인에 따른 작물 수확량 변화를 예측했으나, 방법론적 난제와 다양한 불확실성으로 인해 모델 결과 검증에 어려움이 있었습니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 합니다.
본 연구는 발표된 작물 수확량 예측치를 업데이트하고, 혼합 효과 모델이 기존 메타 분석에서 흔히 사용되던 통합 최소제곱(OLS) 모델보다 예측 성능이 우수함을 입증했습니다. 통합 OLS 모델은 수확량 감소를 과소평가할 수 있음을 확인했습니다. 또한, 모델 선택, CMIP6 기후 예측, SSP 배출 시나리오 등 다차원적 불확실성을 정량화하기 위해 블록 부트스트랩 접근법을 사용했습니다.
분석 결과, 2015년부터 2080-2100년까지 SSP5-8.5(현행 유지 시나리오)에서 옥수수 -22%, 쌀 -9%, 콩 -15%, 밀 -14%의 수확량 감소가 예상됩니다. 반면, SSP1-2.6(저배출 시나리오)에서는 각각 -3.8%, -2.7%, 1.4%, -1.5%로 감소 폭이 줄어듭니다.
이러한 예측은 완화 및 적응 노력 없이는 금세기 말 가장 심각한 배출 시나리오에서 남아시아, 사하라 이남 아프리카, 북미, 오세아니아 국가들이 국가 칼로리 수요를 충족하지 못할 위험에 처할 수 있음을 시사합니다. 본 연구는 기후변화에 따른 농업 시스템의 취약성을 이해하고, 글로벌 식량 안보를 위한 정책 수립에 중요한 과학적 근거를 제공합니다.
