산불은 식물이 땅에 존재한 이래로 존재해 왔습니다. 이러한 화재는 본질적으로 나쁘지는 않지만 많은 지역에서 더 크고 강렬하며 더 빠르게 번지고 있습니다. 미국 서부에서는 광범위한 화재가 이제 흔해졌습니다. 예를 들어, 7월에 북부 캘리포니아의 Park 산불은 처음 24시간 동안 50,000헥타르 이상으로 번졌습니다. 이는 초당 약 1개의 축구장 면적에 해당합니다. 한 달 동안 170,000헥타르를 태웠는데, 이는 로드아일랜드의 절반 크기입니다. 그리고 화재 시즌은 아직 끝나지 않았을 수도 있습니다.

2018년 캘리포니아주 새크라멘토에서 북쪽으로 90마일(140km) 떨어진 캠프파이어의 위성 사진.

 

매년 불타 버리는 땅의 면적은 건조함과 함께 기하급수적으로 증가합니다 .1 그리고 기후 변화로 인해 미국 서부의 화재 시즌은 더 따뜻하면서도 건조해지고 있습니다.오늘 발표된 연구에 따르면 1년 동안 타는 삼림 면적은 이제 40년 전보다 10배가 늘었으며, 확산 속도가 빨라진 것도 일부 영향을 미친 것으로 나타났습니다 ( 2 참조).예상대로 이 지역이 더 따뜻하고 건조해진다면 2020년에 불타 버린 삼림 및 기타 지역(벨기에보다 큰 330만 헥타르)의 기록적인 면적을 5~10년 안에 넘어설 가능성이 큽니다.사람들과 그들의 집은 불가피하게 이러한 사건의 경로에 있을 것입니다.미국은 준비가 되어 있지 않습니다.

 

불길에 휩싸여. 1984년에서 2024년 사이에 미국 서부에서 수백만 헥타르에 걸쳐 불타버린 총 표면적을 보여주는 쌓인 막대형 차트. 그 중 얼마나 많은 부분이 숲이었는지 보여주는 하위 집합이 표시됩니다.

추가 정보 참조

지난 6년 동안 캘리포니아 파라다이스에서 발생한 2018년 산불, 콜로라도에서 발생한 2021년 마셜 산불, 하와이 라하이나에서 발생한 2023년 산불 ​​등 빠르게 번지는 산불이 수천 채의 주택을 파괴하고 150명 이상의 목숨을 앗아갔습니다. 화재는 불길을 퍼뜨리고 연기를 질식시키는 것 외에도 물 유출을 조절하고 토양을 안정화하는 식물을 죽임으로써 물 오염, 홍수, 산사태의 가능성을 높입니다.

 

새로운 접근 방식이 필요합니다. 사람들은 산불과 함께 사는 법을 배워야 합니다. 이는 2021년 조 바이든 미국 대통령 행정부가 산불 위기를 해결하기 위한 정책에 대한 조언을 제공하기 위해 만든 Wildland Fire Mitigation and Management Commission의 2023년 보고서( go.nature.com/415k8sc 참조 )의 결론이었습니다. 이 보고서는 세 가지 우선순위를 확인했습니다. 산불에 대한 회복력을 구축하기 위한 기술과 데이터 분석에 투자, 비상 대응 모드에서 사전 예방적 화재 회복력 사고방식으로 전환, 가연성 토지를 보호하기 위한 유익한 형태의 화재를 육성하는 것입니다.

 

화재 과학도 급진적인 변화가 필요합니다 . 3. 모델은 지역 및 글로벌 규모에서 기후, 식물, 산불 및 인간 간의 복잡한 상호 작용을 시뮬레이션해야 합니다. 여기가 과학이 앞으로 5년 동안 가야 할 곳입니다.

 

불타오르는 것을 받아들이다

강렬하거나 빠른 산불이 용납될 수 없는 경우, 산불이 시작되는 것을 막거나 연료를 공급하지 않아야 합니다. '규정된' 연소를 통해 신중하게 관리되는 산불은 연료를 희석하는 데 사용될 수 있습니다. 그리고 날씨 조건이나 연료의 수분 수준이 빠르고 강도가 높은 화재로 번질 가능성이 낮을 때 산불은 허용 가능한 확산을 달성하도록 관리할 수 있습니다. 4 .

 

'좋은 불'이라는 개념은 수천 년 동안 북미의 전통 생태 지식의 일부였습니다. 원주민은 오랫동안 연료 밀도를 줄이고 음식이나 재료로 사용되는 특정 식물의 성장을 촉진하는 것을 포함하여 여러 목적으로 의도적으로 불을 피웠습니다 . 원주민 전문가와 토지 관리자가 좋은 불을 재배할 수 있는 잠재력이 큽니다 . 자금 부족, 여러 관할권에 걸쳐 있는 경관 관리와 관련된 과제, 미국 청정 공기법과 같은 환경 정책과의 갈등을 포함하여 장애물 을 완화해야 합니다 .

 

하지만 화재가 유익할 수 있다는 것을 대중과 정치인에게 설득하는 것은 종종 어렵습니다. 모든 화재는 연기를 발생시키고, 심지어 처방된 화재조차도 때때로 통제 불능이 되어 재앙적인 결과를 초래합니다. 지난 세기 동안 이러한 사건에 대한 두려움은 미국 정부가 화재를 피하거나 화재가 발생하면 신속하게 진압하는 데 중점을 두는 데 기여했습니다. 그 결과 많은 숲이 나무와 덤불로 가득 차서 극심한 화재에 더 취약해졌습니다.

미국 정부는 이러한 위험을 인식하고 2021년 인프라 투자 및 일자리 법과 2022년 인플레이션 감소 법( go.nature.com/3y3xewk 참조 )의 일환으로 규정된 화재 및 기타 전략을 통해 산림의 연료 부하를 줄이는 데 수십억 달러를 투자했습니다. 그러나 서부 미국의 모든 식생지에서 가연성 물질을 줄이고 이를 계속 줄이는 것은 비현실적입니다. 서부의 산림 면적은 프랑스의 약 1.5배 크기입니다.

 

더욱이 연료 감소가 항상 생태계에 이로운 것은 아닙니다. 예를 들어 캘리포니아의 차파랄 관목 지대와 미국 서부의 가장 습한 산악 지대의 숲은 희귀하고 뜨거운 화재가 주기를 재설정할 때까지 수십 년 또는 수백 년 동안 울창하게 자라도록 진화했습니다. 이러한 생태계에서 화재를 너무 자주 또는 너무 낮은 강도로 처방하면 토착 식물이 손실되고 침입성 풀이 퍼져 더 많은 화재가 발생할 위험이 있습니다. 7 .

 

2024년 캘리포니아주 라이트우드 근처 빅 파인스 언덕에서 발생한 브리지 화재로 인해 나무에서 불꽃이 튀는 모습.

건조하고 바람이 많은 기상 조건으로 인해 캘리포니아주 라이트우드 근처의 September Bridge 화재는 '예측 불가능'했습니다. 출처: Etienne Laurent/AFP via Getty

정책 입안자에게 조언하기 위해 연구자들은 의도적인 연료 감소와 화재 진압의 상충 관계에 대한 증거를 제공해야 합니다. 예를 들어, 규정된 화재는 연기 오염이라는 대가를 치르지만, 기록적인 폭염 기간 동안 비정상적으로 울창한 숲에서 산불 위험을 감소시킵니다.

다양한 유형의 화재에 대한 가능한 결과에 대한 시뮬레이션이 이러한 노력의 일부가 되어야 합니다. 이 모델은 화재 발생 지역의 정확한 지도, 산불과 지정 화재 모두에 대한 확산 및 화재 강도와 심각도의 진행, 그리고 화재 발생 전과 화재 발생 후 오랜 기간 동안의 수분 함량 및 바이오매스 구조와 같은 식물 특성과 같은 정보를 제공해야 합니다.

 

생태학적 변화에 대비하세요

많은 곳에서 산불 이후 숲은 예전처럼 회복되지 않습니다. 크고 심각한 산불은 씨앗을 뿌릴 수 없을 만큼 큰 숲의 틈새를 만들 수 있습니다 . 8 가뭄과 온난화는 나무 재생을 방해할 수도 있습니다. 회복력의 한계를 정의하기는 어렵지만 많은 생태계가 영구적으로 변화하는 한계에 도달하고 있습니다 9

 

변화하는 조건으로 인해 스트레스를 받는 산림은 적응적 관리가 필요합니다. 이는 다양한 형태로 나타날 수 있습니다. 예를 들어, 2020년과 2021년에 세계 거대 세쿼이아 나무( Sequoiadendron giganteum )의 약 15%가 죽은 캘리포니아 시에라네바다 산맥에서는 원치 않는 화재를 진압하고 가뭄에 더 강한 특성을 가진 세쿼이아 묘목을 심어 추가 손실을 방지하는 것이 가치가 있을 수 있습니다 . 10 하지만 다른 지역에서는 장기적인 개입이 더 적절할 수 있습니다.

 

예를 들어, 아스펜( Populus tremuloides ) 과 같이 가연성이 낮은 산림 종은 화재가 빠르게 번지는 것을 막는 자연적 장벽 역할을 하도록 심어질 수 있습니다 . 11. 심각한 화재가 발생한 지 수년 또는 수십 년이 지나도 일부 산림이 회복되지 않은 미국 남서부의 더운 건조한 지역에서는 토지 관리자가 내열성이 매우 강한 나무로 재산림을 조성하거나, 강렬하고 장기간의 가뭄과 잦은 화재에 적응된 풀과 관목이 우세한 생태계를 받아들이는 것이 현명할 수 있습니다.

 

미래의 화재 모델

화재 및 생태계 모델링은 산불 활동의 변화에 ​​대한 대응 방안을 알려주고 최악의 시나리오를 피하는 데 도움이 됩니다.

지구 시스템 모델은 지구적 규모에서 식생 분포의 일반적인 특성을 근사할 수 있습니다. 그러나 이러한 모델은 화재와 생태계 간의 상호 작용을 현실적으로 시뮬레이션하기에는 너무 거칠고 단순합니다. 이 격차를 메우기 위해 연구자들은 수십 년에서 수세기의 시간 척도에 걸쳐 대규모 지역에 걸친 화재-생태계 역학 시뮬레이션을 포함하여 중간 복잡도 모델링 12 의 발전을 기반으로 해야 합니다.

 

주어진 지역의 화재를 모델링하는 데 가장 좋은 단일 접근 방식이 없기 때문에 여러 모델링 그룹이 힘을 합쳐야 합니다. 글로벌 화재 모델 상호 비교 프로젝트( go.nature.com/3a4th9n 참조 )는 청사진 역할을 할 수 있습니다. 이 이니셔티브에서 연구자들은 표준화된 데이터 세트를 사용하여 다양한 모델을 실행하고, 출력을 비교하고, 관찰과 벤치마킹합니다.

 

항공 사진은 하와이 마우이 서부에서 발생한 화재로 라하이나에서 파괴된 주택과 건물이 모두 타버린 모습을 보여줍니다.

2023년, 작은 화재가 봉쇄를 벗어나 하와이 라하이나를 불과 2시간 만에 태워버렸습니다. 출처: Patrick T. Fallon/AFP via Getty

식물의 종류, 풍부함 및 수분 함량은 시뮬레이션되어야 합니다. 예를 들어, 살아있는 식물의 경우 수분 함량은 토양과 뿌리에 따라 달라지지만, 개별 종의 수분 손실을 조절하는 전략에도 따라 달라집니다. 풀과 죽은 소나무 바늘의 수분 수치는 온도에 매우 민감합니다. 나무 줄기와 같은 더 실질적인 연료는 반응 속도가 느리고 가뭄이나 습한 기간의 영향을 몇 달 동안 유지할 수 있습니다. 연료 수분 역학을 시뮬레이션하는 능력을 개선하려면 식물 수분 함량에 대한 위성 측정을 계속 수집하고 개선하는 것이 필수적입니다. 13 .

 

중요한 점은 미래 기후에 대한 이해는 미래의 화재를 시뮬레이션하는 능력에 민감하다는 것입니다. 대규모 산불은 최근 지역적으로 온난화를 증폭시키는 것으로 나타났으며 , 14 화재는 또한 식물이 탄소를 저장하지만 연소되면 대부분 이산화탄소와 메탄으로 대기 중으로 방출하기 때문에 전 세계적으로 기후에 영향을 미칩니다. 대륙 생태계가 대기 탄소의 공급원 또는 흡수원 역할을 할지는 아직 불확실하며, 화재는 이 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 캘리포니아의 경우, 2045년까지 탄소 중립을 달성하려는 야심 찬 목표( go.nature.com/404c7sx 참조 )는 산림 생태계가 탄소를 계속 축적하는 데 달려 있지만 점점 더 크고 심각한 산불이 이 목표를 위협하고 있습니다 15 .

 

따라서 미래의 화재를 지역적으로 추정하기 위해 더 나은 지역 화재 모델이 필요하고, 기후에 대한 화재의 영향을 설명하기 위해 더 나은 글로벌 모델이 필요합니다. 즉, 지구 시스템 모델에서 생태계 표현을 개선하여 다양한 유형의 식물이 물을 사용하는 방식, 식물이 화재 및 기타 교란의 결과로 죽거나 살아남는지, 생태계가 시간이 지남에 따라 어떻게 변화하는지 더 잘 이해하는 것을 의미합니다.

 

더 많은 데이터를 수집하세요

화재 모델링은 화재의 발생 및 범위, 강도, 연기 배출 및 생태계에 미치는 영향에 대한 장기적 관찰이 부족하여 제약을 받습니다. 20년 또는 30년 분의 위성 데이터는 평균적으로 대륙 전체에 화재가 어떻게 분포되는지 관찰하기에 충분하지만, 시간 경과에 따른 변화의 원인과 결과를 이해하기에는 충분하지 않습니다. 화재와 그에 따른 탄소 배출은 전 세계적으로 계속 모니터링되어야 하며, 위성의 수명이 짧기 때문에 결코 당연하게 여겨질 수 없습니다.

 

지역 수준에서 많은 정부가 화재 기록을 보관하지만, 이러한 데이터 세트는 종종 분산되어 있고, 품질이 의심스럽고, 지리적으로 일관성이 없으며, 불완전합니다. 예를 들어, 미국 산림청은 1984년 이후 수천 건의 화재의 범위와 심각도에 대한 자세한 위성 지도를 제작했습니다 . 하지만 이러한 지도는 가장 큰 5%의 화재만 표시하고, 각 화재가 어떻게 진행되었는지에 대한 정보는 포함하지 않으며, 미국 국경에서 멈춥니다.

 

캘리포니아주 라이트우드의 로스앤젤레스 북동쪽 근처 브리지 화재에 물을 뿌리는 캘리포니아 소방관

소방관이 2024년 9월 캘리포니아 로스앤젤레스 북동쪽에서 발생한 화재를 진압하고 있다. 출처: Ringo Chiu/Reuters

미국 산림청은 또한 1992년 이후 진압 노력을 받은 200만 건의 미국 산불 목록 16개와 그 원인을 공개합니다. 하지만 각 화재가 정확히 어디에서 발생했는지에 대한 데이터가 부족하고, 목록을 업데이트하는 데 수년이 걸리며, 정부 기관 간에 보고 관행이 일관되지 않습니다. 그리고 이러한 과제는 전 세계적인 문제입니다. 사실, 세계 대부분과 비교했을 때, 미국 서부의 산불 기록은 꽤 좋습니다.

 

개별 화재의 확산을 추적하는 위성 이미지를 포함한 포괄적인 아카이브가 온라인에서 제공되고 있습니다. 한편, 소셜 미디어와 같은 출처의 데이터와 산불로 인한 재산 피해를 포착하는 주택 기록은 공개적으로 접근 가능해야 합니다. 모든 화재 데이터에 대해 오픈 사이언스 원칙을 따라야 합니다.

 

인간의 영향을 고려하다

화재의 주요 원인은 종종 사람이지만 인간의 행동은 예측하기 어렵습니다. 예를 들어, 7월 4일 미국 독립기념일이 미국에서 산불이 가장 많이 발생하는 날이 될 것이라고 예측하는 것은 불가능했을 것입니다.

산불은 야생지와 도시 지역에서 다르게 관리됩니다. 숲, 관목 및 풀은 약간의 화재가 필요하지만 인구가 많은 지역은 필요하지 않습니다. 가연성 식물과 인간 거주지가 뒤섞인 이러한 지역 간의 인터페이스는 둘 다를 수용할 수 있도록 더 잘 구축되어야 합니다.

 

화재와 생태계가 인간과 상호작용하는 방식과 사람들이 증가하는 화재 위험에 대응하는 방식을 더 잘 시뮬레이션하려면 물리 과학자, 사회 과학자 및 경제학자 간에 더 많은 협업이 필요합니다. 이러한 학제 간 작업을 지원하기 위해 정부 및 민간 자금이 필요할 것입니다. 몬태나주 보즈먼에 있는 비영리 연구 기관인 Headwaters Economics와 같은 조직은 지역 사회 개발 및 토지 관리에 중점을 두고 있으며 이러한 프로젝트를 조정하는 데 능숙합니다. American Geophysical Union 및 Association of Environmental and Resource Economists와 같은 조직의 연례 회의에서 산불에 대한 학제 간 세션을 통해 협업을 동기를 부여할 수 있습니다.

 

건축 자재, 조경 또는 보험과 관련된 규제 또는 인센티브와 같은 개입 전략의 가능한 결과를 평가하기 위해 정량적 모델도 필요합니다. 해결책은 학계, 산업계, 국가 및 비영리 파트너, 현장 전문가 등 모든 당사자가 공동으로 고안해야 합니다.

산불을 탐사하기 위해 멀티팀 연구 플랫폼을 구축해야 합니다. 이는 과학, 기술 및 정책을 정렬하기 위해 수십 년에 걸쳐 1억 달러 이상을 투자하는 Gordon and Betty Moore Foundation의 Wildfire Resilience Initiative와 같은 이니셔티브를 통해 이루어질 수 있으며, 그 목표는 서부 북미를 사회가 화재와 함께 지속 가능하게 살 수 있는 시대로 인도하는 것입니다.

 

과학자들은 사건을 기록하고 위험을 평가하는 것 이상으로 화재에 강한 미래를 구축하는 데 도움을 주기 위해 나서야 합니다. 개별 재해는 주목을 끌며, 당연히 그래야 하지만, 초점은 화재와 공존하는 방법에 맞춰져야 합니다. 단순히 화재와 가장 잘 싸우는 방법에 맞춰서는 안 됩니다.