갯벌은 해수면 상승을 따라잡을 수 있는가 — 퇴적률과 해안 압착의 과학

해수면이 올라가면 갯벌은 그만큼 잠긴다 — 이 직관은 절반만 맞다. 갯벌과 염습지는 밀물이 실어 온 퇴적물을 바닥에 쌓아 스스로 표면 고도를 올리는 능력이 있다. 문제는 속도다. 쌓이는 속도가 물이 오르는 속도를 따라잡으면 조간대는 자리를 지키고, 뒤처지면 물에 잠겨 사라진다. 그리고 뒤로 물러설 땅마저 제방에 막혀 있다면, 갯벌은 바다와 콘크리트 사이에서 눌린다.

핵심 요약

• 갯벌·염습지는 퇴적물이 쌓여 표면이 올라가는 수직 성장(vertical accretion) 능력을 가지며, 일정 범위까지는 해수면 상승을 자력으로 따라잡는다.
• 따라잡기 여부를 좌우하는 변수는 퇴적물 공급량, 조차(tidal range), 식생의 퇴적물 포집, 유기물 축적, 그리고 지반 침하다.
• 침수 시간이 길어지면 식생이 죽고 퇴적물 포집이 멈추는 임계점이 존재하며, 그 너머에서는 조간대가 조하대로 전환된다.
• 육지 쪽에 제방·도로·개발이 있으면 갯벌이 내륙으로 이동하지 못해 해안 압착(coastal squeeze)이 일어난다.
• 댐 건설과 하천 정비로 하구에 도달하는 퇴적물이 줄면, 갯벌은 ‘재료 부족’으로 수직 성장을 잃는다.
• 표면 고도 변화는 SET-표지층법 등으로 실측하지만, 미래 예측치는 연구·시나리오에 따라 크게 갈린다.

갯벌은 가만히 잠기지 않는다

조간대 퇴적지형은 정지한 땅이 아니라 매 조석마다 물질을 주고받는 동적 평형의 산물이다. 밀물은 부유 상태의 실트와 점토를 실어 들어오고, 만조 전후 유속이 거의 0이 되는 정조(slack water) 구간에서 그 입자들이 가라앉는다. 썰물은 그중 일부만 다시 데리고 나간다. 이 비대칭이 누적되면 갯벌 표면은 해마다 조금씩 높아진다.

여기에 흥미로운 되먹임이 걸려 있다. 해수면이 올라 특정 지점의 침수 수심과 빈도가 늘면 그 위를 지나는 물의 양도, 실려 오는 퇴적물의 양도 함께 늘어난다. 즉 물이 더 차오를수록 더 많이 쌓인다는 음(-)의 되먹임이다. 염습지 고도 모형들이 공통으로 담고 있는 이 자기조절 구조 덕분에, 조간대는 완만한 해수면 상승에는 놀랄 만큼 잘 버틴다.

따라잡기를 결정하는 다섯 가지 변수

모든 갯벌이 같은 속도로 자라지는 않는다. 실측과 모형이 공통으로 지목하는 결정 변수는 대략 다섯 가지다.

1. 퇴적물 공급량 — 가장 지배적인 변수다. 하천이 하구로 내보내는 부유사, 연안류가 재이동시키는 해저 퇴적물의 총량이 갯벌이 쓸 수 있는 ‘건축 자재’의 상한을 정한다.
2. 조차 — 조차가 큰 해역은 조석 주기당 갯벌 위를 지나는 물의 부피가 커, 같은 부유사 농도에서도 더 많은 침강량을 얻는다. 조차가 작은 해역의 습지가 더 취약하다는 지적이 여기서 나온다.
3. 식생의 퇴적물 포집 — 칠면초·갈대 같은 염생식물의 줄기와 잎은 유속을 떨어뜨려 입자를 가라앉히고, 재부유를 억제한다. 식물이 지형을 만들고 지형이 다시 식물의 정착 조건을 정하는 생물지형학적(biogeomorphic) 되먹임이다.
4. 유기물 축적 — 염습지에서는 뿌리와 지하경이 퇴적층 내부에서 부피를 만들며 고도 상승에 직접 기여한다. 무기 퇴적물이 부족한 해역일수록 이 유기 기원 성장의 비중이 커진다.
5. 지반 침하 — 퇴적층의 자연 압밀, 지하수·가스 과잉 취수, 구조적 침강은 표면이 아무리 쌓여도 순 고도를 깎는다. 갯벌의 운명을 정하는 것이 전 지구 평균 해수면이 아니라 그 지역의 상대적 해수면 상승인 이유다.

임계점 — 따라잡지 못하면 벌어지는 일

따라잡기 실패는 완만하게 진행되지 않는다. 침수 시간이 길어지면 염생식물은 뿌리 산소 부족으로 생산성이 떨어지다 고사한다. 식생이 사라지면 퇴적물을 붙잡던 장치가 통째로 없어져 표면이 깎이고, 고도가 내려가면 침수는 더 길어진다. 앞서의 안정화 되먹임이 어느 지점에서 양(+)의 되먹임으로 뒤집히는 것이다.

이 전환 이후의 지형은 더 이상 갯벌이 아니다. 하루 두 번 드러나던 조간대는 상시 침수되는 얕은 바다로 바뀌고, 저서생물 군집과 새들의 섭식장이 함께 사라진다.

해안 압착 — 물러설 땅이 없다

지질시대의 갯벌은 해수면이 오르면 통째로 내륙 쪽으로 이동했다. 바다 쪽 가장자리를 잃는 대신 육지 쪽 저지대를 새로 침수시켜 조간대를 재구성하는 내륙 이동(landward migration)이다. 갯벌이 수직 성장에 실패해도 완전히 소멸하지 않았던 이유가 여기에 있다.

문제는 지금의 해안선이다. 방조제·해안도로·산업단지·양식장 둑이 육지 경계를 고정해 버리면, 갯벌은 바다 쪽 가장자리를 내주면서도 내륙으로는 한 뼘도 나아가지 못한다. 폭이 좁아지다 제방 앞의 가느다란 띠만 남는 이 현상이 해안 압착(coastal squeeze)이다. 압착된 습지는 면적만이 아니라 파랑 에너지를 흡수해 제방을 지키던 완충 기능도 잃는다. 갯벌이 사라지면 제방 유지 비용이 오른다는 역설이 따라온다.

이 때문에 유럽을 중심으로는 제방을 의도적으로 후퇴시켜 배후 저지대를 다시 조간대로 되돌리는 관리형 재정렬(managed realignment)이 실험되어 왔다. 갯벌에 ‘물러설 공간(accommodation space)’을 돌려주는 방식이지만, 토지 이용을 둘러싼 갈등이 크고 회복 정도도 사례마다 편차가 크다.

상류에서 시작되는 문제 — 퇴적물 공급의 감소

갯벌의 수직 성장은 재료 공급에 묶여 있고, 그 재료의 상당 부분은 하천에서 온다. 대형 댐은 저수지에 부유사를 가두고, 하도 정비와 골재 채취는 하천이 바다로 내보내는 퇴적물 총량을 줄인다. 황허·양쯔강 등 대하천의 하구 유사량이 20세기 후반 이후 크게 감소했다는 관측은 여러 연구에서 일관되게 보고되며, 그 감소가 삼각주와 조간대에 미치는 영향은 지속적인 연구 주제다.

갯벌 보전이 해안선만의 문제가 아닌 이유가 여기 있다. 수백 킬로미터 상류의 물관리 결정이 수십 년 뒤 갯벌의 고도 수지에 나타난다. 해수면 상승은 빨라지는데 퇴적물 공급은 줄어드는 조합은, 앞의 되먹임 구조에서 가장 불리한 경우다.

어떻게 재는가 — SET-표지층법과 남은 불확실성

표면 고도 변화는 짐작이 아니라 실측 대상이다. 표준 도구는 깊은 기반층까지 박은 봉을 기준점 삼아 습지 표면 고도를 밀리미터 단위로 반복 측정하는 SET(Surface Elevation Table)이고, 여기에 장석(feldspar) 등으로 인공 표지층(marker horizon)을 깔아 새로 쌓인 두께를 함께 재는 SET-MH 조합이 널리 쓰인다. 두 값의 차이는 지표 아래에서 일어난 압밀과 뿌리 성장의 순효과를 알려준다. 방사성 핵종 퇴적률 추정과 위성 기반 지반 변위 관측이 보완적으로 쓰인다.

그럼에도 미래 예측은 여전히 크게 갈린다. 전 지구 규모 모형 가운데는 충분한 퇴적물 공급과 내륙 이동 공간이 확보되면 상당수 연안습지가 상승을 따라잡을 수 있다고 본 연구가 있는 반면, 같은 대상에 대해 훨씬 비관적인 손실을 제시한 연구도 있다. 차이의 근원은 미래 퇴적물 공급량을 어떻게 가정하는가, 유기물 축적 되먹임을 모형에 넣는가, 내륙 이동 가능 면적을 어디까지 허용하는가에 있다. 따라서 특정 연도의 갯벌 잔존 면적을 단일 숫자로 말하는 것은 현재로서 과학적으로 지지되지 않는다. 확실한 것은 방향뿐이다 — 퇴적물 공급을 지키고 내륙 이동 공간을 남겨두는 선택이 갯벌의 생존 확률을 높인다.

참고: Cahoon 등이 정립한 SET-표지층(SET-MH) 관측 체계, Kirwan & Megonigal의 염습지 안정성 논의, Schuerch 등과 Spencer 등의 전 지구 연안습지 반응 모형 비교, 그리고 대하천 유사량 변화에 관한 하구 퇴적학 연구 흐름을 참고했다. 구체 수치는 연구·시나리오별 편차가 커 본문에서는 유보했다.

썸네일 사진: NPS / NOAA (Public domain) / Wikimedia Commons. 미국에서 촬영된 조사 현장 사진이다.

작성 · Inkmarsh 편집팀 — 갯벌 생태·보전 연구를 논문과 1차 자료 기준으로 해설합니다. 본 콘텐츠는 과학 정보·해설 목적입니다.