Environmental/climatic implications of Hovsgul Lake carbonate sediments, Mongolia, during the late Pleistocene and Holocene

1. 서 론

2. 연구지역 및 분석방법

2.1 흡수굴 호수의 지형 및 기후 특성

흡수굴 호수(그림 1)는 몽골의 북서쪽에 위치하고 있으며, 지구조적으로는 바이칼호를 포함하는 열곡대에 위치한 호수로서 주위에 3000 m가 넘는 높은 산들로 둘러싸여 있다. 흡수굴 호수 집수유역의 지질은 북쪽면과 남동쪽면은 화강암, 유문암, 변성편암, 규장질 화산암 등이 우세하며 남서쪽은 캠브리아기 탄산염암(석회암, 돌로마이트)과 처어트가 분포하고 있다. 동쪽은 플라이오세 현무암이 넓은 범위로 분포하고 있다. 호수에 근접한 북쪽 사면은 제4기 충적층과 풍성 퇴적층으로 덮여 있다(Prokopenko and Bonvento, 2009). 호수는 해발 1,645 m에 위치하며, 현재 호수의 최고 깊이는 262 m이며 평균 깊이는 139 m이다. 호수의 동서방향의 폭은 20~40 km에 이르며 호안선의 둘레의 길이는 약 414 km이다. 유역면적은 5,130 km²로서 호수 면적의 약 1.7배 해당된다. 흡수굴 호수의 유일한 배출구(outlet)는 호수 남단에 위치한 이지린강(Egerin River)이며, 이 강물은 해발고도 455 m 높이의 바이칼 호수로 유입된다. 주위의 높은 산지로 인해 지형적으로 낮은 분지에 발달한 흡수굴 호수는 대체로 1월부터 4-5월까지 결빙되어 있다. 흡수굴 호수는 대표적인 빈영양호이며, 염분이 높은 것이 특징인데 물은 CaCO₃에 대해 거의 포화상태이며, Hatgal Bay와 같은 호수 남부에 위치한 수심이 낮은 호안지역에서는 현재도 탄산염 퇴적물이 집적되고 있는 것으로 보고되었다(Ryu et al., 2008; Prokopenko and Bonvento, 2009). 이번 연구에서는 호수의 중앙부에 해당하는 수심 약 235 m 지점(50°56′52.1″ N, 100°25′27.8″ E; 그림 1)에서 중력시추에 의해 회수된 총 길이 118 cm의 시추코어(HDP-08 core1d)를 사용하였다.

Fig. 1.

Sampling sites in Lake Hovsgol, Mongolia (from google map). Star indicates the coring site of HDP08-1d (this study) and circles show the sampling sites of carbonate-bearing riverine sediments (Prokopenko and Bonvento, 2009).

3. 결 과

3.1 퇴적층서, 입도 및 연대측정결과

그림 2에 제시된 바와 같이 방사성탄소 연대측정 결과는 중력시추코어(HDP08-1d)의 호수퇴적물이 과거 약 3만 년 전부터 형성되기 시작하였음을 알려준다(표 1, 그림 2). 입도분석 결과의 큰 특징은 퇴적물의 깊이가 얕아짐에 따라 모래 함량은 약 20%에서 3%로 낮아지고, 실트 함량이 약 70%에서 90%까지 크게 증가하는 경향이라고 할 수 있다. 이 시추코어 퇴적물은 연대측정결과와 입도분석 결과에 의해서 크게 3개의 단위(Unit)로 나눠진다. 표층에서 심도 6 cm까지를 포함하는 최상부층(Unit 1)은 홀로세에 해당되며 규질의 미세 실트 입자로 구성되어 있다. 그 아래로 6~12 cm 까지는 해빙기층(Unit 2)으로 희미한 엽층리(fine lamination)가 발달되어 있으며 급격한 모래 함량의 증가가 두드러진다. 수심 12~118 cm 구간은 최후빙하기층(Unit 3)에 해당되며 홀로세층에 비해 높은 모래 함량을 보이는 석회질 실트 입자들로 구성되어 있다. 퇴적률은 최후빙하기층에서 가장 높은 값을 보이며, 홀로세층에서는 극히 낮은 값을 나타내었다.

Fig. 2.

Simplified lithology, radiocarbon dating results, grain size, carbonate content (HCl-soluble component, %), and stable isotope records of carbonate (δ18O and δ13C) for core HDP08-1d. Legend: Unit 1, diatomaceous and carbonate-free silt; Unit2, laminated sandy silt; Unit3, calcareous sandy silt.

Table 1.

Results of AMS 14C dating and calibrated dates for core HDP08-1d from the Lake Hovsgol.

3.2 탄산염 함량 및 산소/탄소 동위원소 분석 결과

홀로세 및 해빙기에 해당되는 Unit 1과 Unit 2에서는 탄산염 함량이 희박하거나 없어서 측정이 되지 않았지만, 최후빙하기층(Unit 3) 동안에는 33~42%의 높은 값을 보였다. 특히 최후빙기층의 탄산염 함유량은 약 37%를 기준으로 증가와 감소를 보이는 세 부분(Subunits 3-1~3-3)으로 나눌 수 있으며 장주기적 변동을 보인다. 이러한 탄산염을 대상으로 한 동위원소 분석 결과를 보면, 탄소 및 산소 동위원소 값은 탄산염 함유량과 비슷한 경향으로 변하고 있음을 알 수 있다. 탄소 동위원소 값은 평균값 약 2‰을 기준으로 세 부분으로 나눌 수 있었다. Subunit 3-3 에서는 평균 이상의 값을 보이며 최고치는 약 2.5‰이다. Subunit 3-2에서는 1.5~2.0‰의 범위로 평균 이하의 값을 보이며, Subunit 3-1에서는 다시 평균 이상의 값을 보인다. 산소 동위원소 값은 탄소 동위원소 값보다 더 큰 폭의 변화를 보이지만, 대체적으로 평균값 -8.9‰을 중심으로 서로 비슷한 양상의 변화를 보였다. 특히 탄소 및 산소 동위원소의 상관관계를 보면, 그림 3과 같이 크게 해빙기와 빙하기로 두 부분으로 구분되며, 빙하기 내의 상관계수는 약 0.529의 값을 보인다.

Fig. 3.

δ18O-δ13C correlation plot for deglacial and glacial periods in Hovsgol Lake sediments (core HDP08-1d). The high correlation coefficient during the last glacial period is shown.

4. 토 의

4.2 흡수굴 호수의 탄산염 퇴적물의 특성 및 변동 요인

4.2.1 탄산염 함량 및 변동의 의미

본 연구에서 분석한 흡수굴 호수 퇴적물의 큰 특징 중 하나는 이전 연구결과와 같이 층서적으로 변하는 탄산염의 양이라고 할 수 있다(Prokopenko and Bonvento, 2009; Kashiwaya et al., 2010). 간빙기에 해당하는 홀로세 퇴적층에서는 탄산염이 거의 없지만, 해빙기와 최후빙하기 퇴적물에는 높은 탄산염 함량(약 34-45 wt.%)이 관찰된다. 이렇게 높은 수치의 탄산염 퇴적물은 두 가지 기원 즉 호수 주위의 석회암에서 분리되어 유수나 바람에 의해서 운반된 쇄설성 기원과 호수 내에서 침전된 자생 기원을 생각할 수 있다. 흡수굴 중앙부 호수퇴적물 속의 탄산염 기원을 구분하기 위해서 Prokopenko and Bonvento (2009)는 호수로 유입되는 탄산염을 포함하는 하천 퇴적물의 동위원소 분석을 실시하여 호수퇴적물의 탄산염 동위원소 값과 비교하였다. 두 지역에서의 동위원소 값들은 상당히 상이한 값을 보이므로 Prokopenko and Bonvento (2009)은 호수퇴적물의 탄산염의 기원을 쇄설성이 아닌 자생기원으로 해석하였다. 그림 4는 HDP08-1d 시료의 동위원소 분석결과와 Prokopenko and Bonvento (2009)에서 측정한 하천 퇴적물의 동위원소 분석결과를 서로 비교한 것이다. 하천퇴적물에 포함된 쇄설성 탄산염의 동위원소 값들은 HDP08-1d 시료의 동위원소 값들에 비해서 상당히 넓은 범위의 값을 보였으며, 산소 동위원소 값은 평균 -10.53‰, 탄소 동위원소 값은 평균 -0.06‰의 값을 보였다. 그림 4에서 알 수 있듯이, HDP08-1d 호수퇴적물 속에 포함된 탄산염 산소 동위원소 평균값 -8.9‰과 탄소 동위원소 평균값 2‰은 쇄설기원 동위원소 평균값들은 비교할 때 상당한 차이를 보인다. 또한 과거 흡수굴 호수에서 극한 저수위 퇴적환경에서 생성된 탄산염과 울라이트, 1~5 cm 두께의 탄산염 교질물의 산소/탄소 동위원소 값의 범위가 각각 -6.19~-6.49‰과 4.8~6.91‰이었다는 보고를 참고하면(Prokopenko and Bonvento, 2009), HDP08-1d 시추코어 속의 탄산염은 쇄설성 기원을 배제할 수는 없지만 대부분 자생기원임을 알 수 있다.

따라서 이러한 자생적 침전에 의해서 형성된 탄산염 함량의 변화는 자생 탄산염 형성에 영향을 주는 흡수굴 호수에서의 환경 변화의 결과라고 할 수 있다. 비슷한 연구로, Kashiwaya et al. (2010)은 지난 약 백만년 동안 형성된 흡수굴 호수퇴적물(core HDP04)을 대상으로 빙기-간빙기 시간 규모의 탄산염 함량 변동이 장주기적 증발량 변화에 기인한 호수 수위의 변동과 관련되어 있다고 제안하였다. 앞에서 흡수굴 호수의 여러 특징을 기술하였지만, 이 호수는 현재도 탄산염에 거의 포화상태이며, 호수의 남쪽 낮은 수심의 연안지역에서는 현재도 탄산염 침전이 일어나고 있다(Prokopenko and Bonvento, 2009). 이러한 호수의 탄산염 침전 가능성은 강수량의 감소와 상대적 증발량의 증가가 확연한 빙기에는 더 뚜렷해질 것이다. 따라서 빙기에는 호수 수위 감소에 따라 탄산염 침전이 호수유역 전체로 확대되어 활발하게 일어나며, 반대로 간빙기에는 산악 빙하의 녹은 물의 유입과 더불어 강수량의 증가로 인해 호수 수위가 올라가기에 탄산염 침전이 호수의 중앙에서는 거의 일어나지 않았을 것으로 추정된다. 따라서 탄산염 함유량과 증발량 관련 기후변화에 있어서 이번 연구는, 첫째로 수만 년 시간 스케일의 빙기-간빙기 관점에서 후기 플라이스토세의 고염분성-저수위 호수환경에서 홀로세의 저염분성-고수위 호수 환경으로의 변화를 뚜렷이 보여준다. 둘째로 수천 년 시간 스케일의 관점에서, 과거 후기 플라이스토세 동안 탄산염 함유량의 변동 즉 증발량 변동과 관련된 큰 기후변화가 그림 2에서 볼 수 있듯이 3차례(Subunits 1-3) 있었으며, 또한 이러한 subunit들이 수백 년 스케일의 변동성으로 중첩되어 나타남을 보여준다.

Fig. 4.

δ18O-δ13C plot for comparison between Hovsgol Lake sediments (core HDP08-1d) and carbonate-bearing riverine sediments (Prokopenko and Bonvento, 2009).

Table 2.

Grain size, carbonate content (HCl-soluble component, %), and stable isotope records of carbonate (δ18O and δ13C) for core HDP08-1d.

4.2.2 산소/탄소 동위원소 값의 상관관계 및 호수환경 변화

그림 3에서 볼 수 있듯이 흡수굴 호수의 탄산염 산소/탄소 동위원소 값의 상관관계는 뚜렷한 변화를 보이는데 이것은 과거 호수의 수문학적 특성을 지시한다고 할 수 있다. 수천 년의 장주기적인 관점에서 볼 때 산소/탄소 동위원소의 상관관계는 과거 호수의 수문학적 특성, 즉 당시의 호수가 열린 분지인지 닫힌 분지인지를 나타내는 단서를 제공한다(Talbot, 1990). 이번 연구에서 보이는 후기플라이스토세 동안의 높은 상관계수(R²=0.529)는 이 당시 호수의 수문 상태가 폐쇄성 호수였음을 시사하며, 비록 해빙기 때에는 시료 수가 제한되어 상관성을 논할 수는 없지만 개방성 호수로의 전이가 일어나고 있음을 두 동위원소의 상관관계의 변화에서 유추할 수 있다(그림 3). 이러한 상관관계 해석은 과거 흡수굴 호수퇴적물의 규조 연구의 결과에 의해서 뒷받침 될 수 있다. Ryu et al. (2008)은 후기 플라이스토세 층에서 규조화석이 발견되지 않은 점을 당시의 낮은 수온과 폐쇄호 조건의 높은 염도 때문일 것으로 추측하였다. 반면 해빙기에는 온도상승에 의한 호수 수위 상승으로 흡수굴 호수의 생태조건이 호전되었으며, 홀로세에는 규조가 생존하기에 좋은 개방호수 환경으로 전이되었다고 제안하였다.

특히 후기 플라이스토세 동안의 두 동위원소의 높은 상관관계는 두 동위원소 값의 변화가 동일요인에 의해서 영향을 크게 받았음을 의미한다고 할 수 있다. 여러 호수의 동위원소의 변동패턴의 분석 연구 결과에 의하면, 폐쇄성 호수에서는 호수의 체적이 증가할 때 두 동위원소의 값이 같이 감소하고 호수의 체적이 감소할 때 두 동위원소의 값이 증가하는 이른바 동일변동성을 보인다고 제안하였다(Talbot, 1990; Li and Ku, 1994). 그림 2에서 볼 수 있듯이 흡수굴 호수에서 복원된 두 동위원소의 값들의 수천 년 시간 규모의 장주기적 변화가 증발량 변화에 의한 호수 수위의 변화를 지시하는 탄산염 함량과 유사한 관계를 보이므로 두 동위원소의 주된 변동은 아마도 흡수굴 호수의 체적변화의 영향이라고 할 수 있을 것이다.

4.2.3 산소 및 탄소 동위원소 값의 단주기적 변동의 수문학적 의미

앞에서 기술하였듯이 산소 및 탄소 동위원소의 장주기 변동은 탄산염 함량 변동과 관련되어 있고, 이들의 변동은 주로 증발량과 관련된 장주기적 호수 수위의 변화와 관련이 있음을 제안하였다. 그러나 수백 년 시간 규모로 보다 상세히 이들의 변동을 들여다보면 여러 면에서 다른 양상을 관찰할 수 있다. 이것은 각각의 변동에 영향을 미친 기후학적/환경학적 요소가 다르기 때문일 것이다.

첫째로 주어진 조건에서의 상대적 증발량의 강도를 나타내는 탄산염 함유량과 달리 호수 탄산염의 δ¹⁸O 값은 그 당시의 호수물의 동위원소 성분을 나타낸다. 특히 폐쇄형 호수에서 호수물의 δ¹⁸O 값은 수문변화 즉 유입수의 특성과 증발의 영향을 주로 받게 된다. 유입수의 δ¹⁸O 값이 기존 호수물의 δ¹⁸O 값과 많은 차이가 나는 경우에는 유입수에 의한 희석효과가 더 뚜렷하게 나타나게 된다. 반대로 증발은 선형적으로 호수의 산소동위원소에 영향을 준다. 즉 가벼운 ¹⁶O가 쉽게 증발하기에 호수에는 무거운 ¹⁸O가 남게 되어 δ¹⁸O 값은 증가하게 된다(Li and Ku, 1994; Leng et al., 2007).

현재 흡수굴 호수의 여름 강수는 전체강수 가운데 약 68%를 차지하고 있으며, 몽골 울란바토르 지역에서 나타나는 여름강수의 산소동위원소 값은 약 -2에서 -12‰ 사이의 값을 가지며, 겨울철 강수의 δ¹⁸O 값은 약 -20에서 -30‰ 사이의 상당히 낮은 값을 가지고 있다(Prokopenko and Bonvento, 2009). 반면에 최후빙기 시기에는 상대적으로 여름강수가 줄었을 것이라고 생각되고 또한 빙기 때의 강수는 가벼운 산소를 더 많이 가지고 있기에 과거 최후빙기 동안의 흡수굴 호수의 유입수의 δ¹⁸O 값은 아마도 현재 강수에서 나타나는 δ¹⁸O 값보다는 훨씬 낮았을 것으로 생각된다. 또한 흡수굴 호수에서의 δ¹⁸O 값과 탄산염 함유량과의 유사한 변동을 고려하면, 본 연구에서 획득한 후기 최후빙하기 기간의 δ¹⁸O 값들의 변동은 상대적으로 낮은 δ¹⁸O 값을 갖는 유입수의 희석효과와 증발에 의한 δ¹⁸O 증대 효과의 상호작용 결과라고 할 수 있을 것이다.

둘째로, 폐쇄성 호수에서의 δ¹³C 값 변화의 원인은 산소동위원소 보다 다소 복잡하다. 보통 호수의 δ¹³C 값은 호수 수위의 증가 또는 감소(증발)에 따라 변하게 된다. 강이나 호수로 유입되는 무기용존탄소는 식물들의 부식과 토양화에 의해 만들어지는 토양 속의 이산화탄소와 밀접한 관련이 있다. 일반적으로 토양 속 확산영향을 고려하면, C3식물이 우점하는 지역에서의 토양 속 이산화탄소의 δ¹³C 값은 약 -23‰을 보이고 C4식물이 우점하는 곳에서는 약 -10‰을 보인다(Schulte et al., 2011). 흡수굴 호수를 둘러싸고 있는 지역은 낮은 기온으로 인해서 C4식물이 자랄 수 없는 곳이기에 C3식물이 압도적으로 많다(Brincat et al., 2000; Prokopenko et al., 2009). 비록 흡수굴 호수 서쪽에 석회암지역이 일부 분포하지만, 전체적으로는 C3식물의 영향을 받은 토양 기원의 무기용존탄소가 우세할 것으로 생각되기에 담수로 유입되는 무기용존탄소의 δ¹³C 값은 상당히 낮다고 할 수 있다. 호수 체적의 감소는 유입수(담수)의 감소를 의미하므로 δ¹³C 값이 상대적으로 작은 유입수 유량의 감소는 호수물의 δ¹³C 값의 상대적인 증가를 야기한다. 또한 강한 증발은 호수물의 이산화탄소증기압을 높여서 상대적으로 가벼운 호수의 ¹²C가 대기중으로 이동하게 되어 호수물에는 무거운 ¹³C가 남게 되어 δ¹³C 값이 증가하게 된다. 마지막으로 호수 체적의 급격한 감소는 호수의 수온약층 상하의 활발한 혼합효과를 발생시켜 영양분이 저층에서 유광층으로 공급되는 효과를 일으켜 표층 생산성 상승 효과를 야기한다. 이러한 수중 식물의 선별적인 ¹²C 소모는 상대적으로 무거운 ¹³C가 호수 물에 집적되는 결과를 낳는다(Li and Ku, 1994). 따라서 흡수굴 호수의 탄산염 δ¹³C 값은 장기적으로는 탄산염 함유량과 비슷한 호수 수위의 변화에 반응하면서(이 부분은 산소동위원소의 반응과 같다), 이산화탄소 대기교환과 호수 생산성에 따라 단주기적으로 중첩되어 변했을 것으로 추정된다.

4.3 과거 흡수굴에서의 후기 플라이스토세 호수 환경 및 기후 변화

이번 연구에서 제안된 흡수굴 호수에서 후기 플라이스토세 동안 환경변화의 큰 특징은 수백 년에서 수천 년에 이르는 뚜렷한 기후 변동성이라고 할 수 있다. 그림 5는 이러한 특징을 잘 설명해 준다. 천 년~수백 년 빈도 기후 변동을 도시하기 위해서 산소동위원소 값들 중에서 피크에 해당되는 지점에 순차적으로 숫자를 표시하였다. 약 3만년에서 약 2만년에 걸쳐 약 12개 정도의 피크가 발견되기에 이러한 피크들은 적어도 천년~수백 년 빈도 기후 변동을 나타낸다고 할 수 있다. 이것은 과거 후기 플라이스토세 동안에 흡수굴 호수유역에서 있었던 담수유입과 증발량 변화에 따른 호수의 수문변화 즉 호수 수위의 변화를 나타낸다고 할 수 있다. 비슷한 후기 플라이스토세 동안의 호수 수위 변화는 이전의 연구에서도 보고되었다. 호수의 중앙부인 수심 약 250 m 지점에서 회수된 HS-7 시추코어 퇴적물 속에 포함된 개형충 연구에 따르면 홀로세 동안에는 개형충이 발견되지 않았고, 후기 플라이스토세에 해당되는 빙기에는 다량의 개형충이 산출되었는데, 특히 후기 플라이스토세 기간에 걸쳐 두 종의 변화가 흡수굴 호수 환경 변화를 나타낸다고 보고되었다(Kim and Cheong, 2007). 그리고 다양한 수심에 걸쳐서 분포하는 종(Cytherissa lacustris)과 얕은 민물에서 서식하는 종(Limnocythere inopinata)의 상대적인 변화에 근거해서 호수의 수위 변화를 추측하였다. 이번 연구에서 밝혀진 천년~수백 년 빈도의 호수 수위 변화와 개형충 연구 결과를 직접적으로 비교할 수는 없지만, 이 두 연구 결과에 따르면 후기 플라이스토세 동안에 내륙 고산지역에서의 호수환경이 상당히 가변적이었으며, 고염분성-저수위 상태와 저염분성-고수위 상태를 오가는 빈번한 교차가 있었을 것으로 추측된다. 또한 이번 연구결과는 이러한 호수 환경 변화가 천년~수백 년 빈도를 갖는 수문 변동에 의한 것임을 보여준다고 할 수 있다.

Fig. 5.

(A) simplified climatic/environmental implication for changes in δ13C values of carbonate in Hovsgol Lake sediments (core HDP08-1d). (B) simplified climatic/environmental implication for changes in δ18O values of carbonate in Hovsgol Lake sediments (core HDP08-1d). (C) high-latitude climate index reconstructed from δ18O values in Greenland ice cores (Stuiver et al., 1995; Grootes and Stuiver, 1997) showing significant millennial- to centennial-scale climatic variability during the late Pleistocene. (D) Asian summer monsoon index reconstructed from δ18O values of stalagmites in Hulu and Dongge caves, south China (Wang et al., 2001; Wang et al., 2005).

흡수굴 호수를 둘러싼 유역의 과거 기후변화는 여름 복사량과 동아시아 몬순의 변화, 고위도 및 북대서양의 기후변화, 그리고 대기순환 변화(Fedotov et al., 2004; Murakami et al., 2010) 등에 의해서 영향을 받았을 것이라고 보고되었다. 그림 5는 최후빙하기를 포함하는 후기 플라이스토세 동안의 고위도의 기후 변화와 동아시아 몬순의 변화를 보여준다. 북반구의 고위도 기후변화는 그린란드 빙상코어의 산소동위원소 값의 변동으로부터 복원되었으며(Stuiver et al., 1995; Grootes and Stuiver, 1997), 동아시아 몬순의 과거 변동은 Dongge Cave와 Hulu Cave에서 회수된 석순의 산소동위원소 값들의 변동으로부터 복원되었다(Wang et al., 2001, 2005). 그림 5에서 볼 수 있듯이 고위도 기후변화와 동아시아 몬순의 변화의 지시자들은 수백 년에서 수천 년에 이르는 서로 비슷한 변동성을 보인다. 그러나 연대측정 자료의 부족으로 이번 연구에서 확인된 흡수굴 호수유역의 천 년~수백 년 빈도 수문변동을 고위도의 기후변화 또는 동아시아 몬순의 영향이라는 관점에서 구체적인 해석을 할 수는 없었다. 향후 보다 정확한 연대측정 자료가 뒷받침 된다면, 이번 연구에서 제시된 탄산염 동위원소 값의 변동이 내륙의 고해상도 기후변화 연구에 크게 기여할 수 있을 것으로 생각된다.

5. 결 론

몽골 흡수굴 호수의 과거 환경변화 추적을 위해서 호수퇴적물에 대한 연대측정, 탄산염의 함량 및 산소/탄소 동위원소 분석 등을 실시하였다. 연대측정 결과 HDP08-1d 시추코어는 과거 약 3만년에 걸쳐서 퇴적되었으며, 홀로세층(0~6 cm), 해빙기층(6~12 cm), 그리고 약 33~40%에 이르는 높은 탄산염 함량을 보이는 최후빙기층(12~112 cm)으로 구분된다.

홀로세 때는 호수 중앙부에 탄산염 침전이 일어나지 않은 것으로 보이며, 규조 등이 생존하기에 적합한 수문학적으로 열린 상태(open-basin lake)였을 것으로 추측된다. 최후빙기 동안에는 많은 탄산염이 침전되었는데, 이러한 탄산염의 산소/탄소 동위원소 값은 각각 -9.8~-8.2‰과 0.2~2.5‰ 사이에서 서로 비슷한 패턴으로 변했다. 특히 최후빙기 동안 나타나는 두 동위원소 값들의 높은 상관계수(R²=0.529)는 탄산염이 침전되는 그 당시의 호수가 수문학적으로 폐쇄된 상태였음을 의미한다.

후기 플라이스토세 동안 두 동위원소의 수천 년 규모의 장기적 변화는 탄산염 함량 변화와 유사한 패턴을 보였으며, 이것은 두 동위원소의 변화가 증발량과 유입수량의 비로 표현될 수 있는 과거 수문 변화 즉 수위 변화와 관련되어 있음을 시사한다고 할 수 있다. 그러나 이들의 수백 년 시간 규모의 단기적 변동을 살펴보면 여러 면에서 다른 양상을 관찰할 수 있다. 이것은 각각이 지시하는 기후학적/환경학적 정보가 다르기 때문일 것이다. δ¹⁸O의 값은 유입수의 희석효과와 증발에 의한 δ¹⁸O 증대 효과의 상호작용 결과를 나타내지만, 이와 달리 δ¹³C 값은 호수 수위의 변화에 반응하면서, 또한 이산화탄소 대기교환과 호수 생산성의 영향을 받아서 변했을 것으로 생각된다. 따라서 유입수와 증발에 선형적으로 반응하는 탄산염 δ¹⁸O 값은 보다 정확한 수위 변화를 제시할 수 있기에, 호수 수문 변화 복원을 위한 보다 좋은 지시자가 될 것으로 생각된다. 이번 연구 결과는 후기 플라이스토세 동안에 내륙 고산지역에서의 호수의 수문 환경이 상당히 가변적이었으며, 고위도 또는 아시아 몬순 기후변화와 결부된 천년~수백 년 빈도의 수문 변동이 있었을 가능성을 보여준다.

Acknowledgments

이 논문을 심사해 주시고 유익한 조언을 주신 편집위원님, 서울대학교 이용일 교수님, 강원대학교 정대교 교수님 그리고 익명의 심사위원님께 감사드립니다. 이 연구는 한국지질자원연구원 제4기 지질연구실의 기본사업 과제의 일환으로 수행되었습니다

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