인공위성 자료를 이용한 기후변화 탐지 기술
2019-09-03
org.kosen.entty.User@7be3e83e
김영일(a337yi)
1. 개요
지난 20년 동안 전 지구의 환경 문제 가운데 기후변화는 가장 큰 주목을 받아왔다 할 수 있다. 기후변화로 일어날 수 있는 환경의 변화, 기후변화의 정확한 탐지, 그리고 기후변화의 해결 방안에 대해서 많은 연구와 노력이 계속 진행 중이다. 기후변화란 화석연료 사용 등과 같은 인간의 활동으로 인해 대기 내 이산화탄소의 계속된 증가로 인한 결과라고 정의할 수 있다. 기후변화로 인한 영향으로 강과 호소의 얼음의 얼고 녹는 시기가 바뀌고, 강수량의 증가, 식물의 생장기 증가 등 이전과 다른 자연 현상이 일어났다는 보고가 이어지고 있다[1].
원격탐사(RS: Remote Sensing)와 지리정보시스템(GIS: Geographic Information System)은 기후변화와 관련한 분석을 위해 다양하게 활용되는 분석기법으로 알려져 있다. 원격탐사는 지구 표면에 닿아 직접 측정하는 것이 아닌 특수한 센서 장비를 이용하여 간접적으로 떨어진 상태에서 관측하여 환경 정보를 얻은 후 이를 가공하여 지구 표면을 연구하는 방법이라 정의 할 수 있다[2]. 반면에 지리정보시스템은 원격탐사 자료를 지상에서 측정한 다른 정보 등과 함께 분석할 수 있게 도와주고 화면상으로 보여주는 연구 기법이라고 할 수 있다[3].
원격탐사 센서가 탑재되는 장소나 위치(플랫폼)에 따라 다양한 시공간을 가진 원격탐사 정보를 획득할 수 있는데, 센서를 탑재할 수 있는 플랫폼으로 비행기, 배, 지상의 고정된 타워, 인공위성 등을 들 수 있다. 이 중 인공위성을 사용한 원격탐사는 다른 플랫폼을 사용한 원격탐사에 비해 매우 넓은 공간적인 범위의 자료를 반복적으로 획득할 수 있다는 장점이 있어 전 지구를 대상으로 한 기후변화 연구에 적합이 사용될 수 있다. 인공위성 원격탐사를 사용하여 전 지구의 기후를 포괄적으로 관측할 수 있고 지구 지표면의 변화를 연속적으로 관찰, 모니터링이 가능해진 것이다[4].
본 보고서에서는 인공위성 원격탐사 방법과 이에 대한 자료(인공위성 원격탐사 자료 혹 인공위성 자료)에 대해 소개하고, 인공위성 자료들이 기후변화 탐지 기술에 응용되는 자세한 사례와 인공위성 자료들의 한계점에 관해서도 기술할 예정이다.
2. 주요 내용
2.1.인공위성 원격탐사 방법
인공위성 원격탐사는 지구표면과 표면 근처 대기를 멀리 떨어진 인공위성에서(예, 지표로부터 36000 km) 지속적으로 관측하여 유용한 정보의 획득이 가능하게 한다[5]. 인공위성에 탑재되어 있는 센서는 넓은 영역의 전자기 스펙트럼에 대한 자료를 확보하여 이 자료를 지구로 송신한다. 관측이 가능한 스펙트럼은 가시광선 영역부터 초극단파의 짧은 파장까지를 포함할 수 있다[6]. 이와 같이 얻은 인공위성 원격탐사 자료를 통해 전지구의 기후 현상에 대한 모니터링과 모형화 작업이 가능하고, 이로써 기후변화의 예측 및 평가가 가능할 수 있다. 또한, 이 자료를 사용하여 지구 표면의 역동적인 변화를 지속적으로 관찰 할 수 있다[7].
2.2.인공위성과 인공위성 자료
인공위성의 종류와 형태에 따라 다양한 시간(수 분-수 일), 공간(수 m-수 km) 규모에서 대기, 대양, 육지를 표현하는 다양한 생물, 물리 변수에 대한 자료의 획득이 가능하다. 좀 더 상세한 시공간에 대한 연구가 가능하도록, 현재에도 많은 연구자가 좀 더 발전된 인공위성과 원격탐사 센서들을 개발하는 노력을 기울이고 있다. 원격탐사 자료의 획득을 위해 지금까지 운용 중인 대표적인 인공위성으로는 미국의 AVHRR, MODIS, Landsat, GOES, 캐나다의 RADARSAT, 일본의 GOSAT, 우리나라의 KOMSAT, 그리고 유럽의 MERIS, SPOT을 들 수 있다[6].
인공위성마다 관측 및 모니터링, 연구 목적이 다르기 때문에 탑재되어 운용 중인 센서가 다르다. 예를 들면, GOES 인공위성의 경우 기상 변수 모니터링을 위한 것이고, Landsat과 SPOT 인공위성의 경우 농경지나 산림 등과 같은 육상 표면에 대한 모니터링을 위한 것이다. 추가로 지표면 고도, 지형 등에 대한 상세한 측정이 가능한 SAR (Synthetic-Aperture Radar) 장비를 갖춘 인공위성이 운용되고 있는데, 이들 SAR 인공위성 자료는 기후변화에 대한 연구뿐 아니라, 지도 제작이나 지표면 분류 등 지구 표면에 대한 보다 세밀한 정보가 요구되는 연구에 사용될 수 있다[6].
위에서 예시한 인공위성 이외에 주요 선진국에서 운용 중인 다른 원격탐사 인공위성은 인터넷을 통해 검색이 가능하며, 독자들에게 도움이 될 만한 방대한 자료들이 있다 (예, [8]). 이 보고서의 주요 목적이 기후변화 연구에 중심을 두고 있기 때문에, 인공위성의 종류와 형태에 대한 자세한 기술은 적절치 않다고 판단되어 이 보고서에선 이에 대해 다루지 않았다.
2.3.인공위성 자료를 이용한 기후변화 연구
2.3.1.지표면 온도 관측
지구의 표면 온도, 특히 대양의 표면 온도는 대기와 지표면 간 열의 직접적인 전달에 의해 변하기 때문에 기후 시스템의 열 상태를 나타내는 중요한 지표가 될 수 있다. 여러 인공위성 가운데, AVHRR 인공위성은 전 세계의 지표면 온도 모니터링을 위해 개발되어 운용 중이다.
장기간에 걸친 AVHRR 자료를 분석한 결과, 전 지구 모든 대양의 표면 온도는 1970년부터 증가한 것으로 나타났다. 이 기간 가운데 1984년부터 2006년 사이의 증가는 0.28oC로 예측되었다[9]. 또한, 인공위성 관측된 표면 온도의 증가 경향은 육지에서도 나타났으며, 이들 육지의 표면 온도 증가 경향은 육지의 기상대에서 직접 측정한 온도의 것과 유사함을 알 수 있었다[10].
2.3.2.눈/얼음층 관측
지구의 눈과 얼음층의 증감에 대한 변동은 지구 온난화를 감지할 수 있는 중요한 지표가 될 수 있다. 북반구 육지의 눈 층의 변화를 1960년대 말부터 인공위성의 가시광선 센서를 통해 관측한 결과, 전반적으로 북반구의 눈 층은 차츰 감소하고 있는 것으로 나타났다. 구체적으로, 1970년부터 2010년까지의 기간 중, 매 10년간 80만 km2의 눈 층이 감소하었다고 계산되었다[11]. 또한, 인공위성 자료의 분석을 통해, 북극해의 얼음층도 매 10년간 4.1% 감소하여 왔다고 보고되었다.
인공위성 자료를 통해 육상 고지대의 빙하 발달/축소의 변화를 장기간 모니터링해왔다. 이에 대한 대표적인 연구로써, ASTER, SPOT 두 종류의 인공위성 자료를 이용하여 2000년에서 2008년까지 기간 동안 히말라야산맥 지역의 빙하량를 지속해서 관측하였고, 빙하의 감소 경향을 확인하였다[12]. 이와 같은 북위도 눈/얼음층의 변동에 대한 분석 결과는 전 지구적으로 기후 변화가 일어나고 있음에 대한 명확한 증거가 될 수 있다.
2.3.3.해수면 변화 관측
미국항공우주국 NASA와 프랑스항공우주국 CNES에서는 지구 고도측정을 위해 TOPEX라는 인공위성을 개발하여 성공적으로 발진시켰다. 이 인공위성의 자료는 1992년부터 2006년까지 대양의 지형 분석과 이를 통한 지도화 작업과 1992년부터 2010년 동안 해수면의 변화에 대한 분석 작업을 위해 사용되었다. 해수면 분석 결과를 통해 이전 19년 동안 전 지구 평균적으로 연간 3.2 mm의 해수면이 증가하였음이 계산되었다[13]. 지상의 해수면 측정 자료와 비교해 볼 시, 인공위성 자료를 통해 유추된 해수면 증가율은 높은 편에 속하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 인공위성 자료의 불확실성에 기인했다기 보단, 전 지구적으로 지난 20년 동안의 대양의 해수면의 변동의 큰 연간 변이와 관련이 있다고 할 수 있다[10].
위와 같이, 지상의 해수면 측정 자료와 더불어 인공위성 해수면 자료는 전 지구를 대상으로 한 미래 50-100년 이상의 장기간의 해수면 변화를 예측하는데 사용될 수 있다. 그러므로, 해수면 예측 자료는 해수면이 증가와 맞물려 위기를 맞이할 수 있는 해안 국가와 태평양에 위치한 섬 국가의 정책 개발과 입안에 매우 중요한 역할을 할 것이란 기대이다.
2.3.4.태양 광도 및 대기 요인 관측
태양광선의 자연적인 변화는 기후변화에 큰 영향을 미칠 수 있는 까닭에 태양 광도에 대한 관측은 기후변화 연구에 있어 중요하다. 인공위성에 탑재된 태양 광선 모니터링 센서를 통해 태양 광도를 측정하여 왔는데, 측정자료를 통해 가시광선의 증가와 자외선량의 감소를 확인하였다. 이런 태양광선의 변화는 2004년부터 2007년 사이 대기 성층권 내 오존층의 감소와도 관련이 있다고 보고되었다[14].
태양 광선에 대한 연구 이외에도 대기 내 존재하는 작은 입자인 에어로졸, 구름, 그리고 수증기량은 기후변화에 영향을 미치는 대기 요인들로써 인공위성 원격탐사 기술을 활용하여 이들의 변화를 관측할 수 있다. 이들은 태양광 에너지를 차단 혹은 대기 내에 가둘 수 있기 때문에 이들 대기 요인들의 변화에 대한 장기적인 관측을 통해 이들이 어떻게 기후변화에 영향을 미칠 수 있는지에 대한 연구가 필요하다.
2.4.인공위성 자료의 한계
기후변화 연구를 위해 적합한 시공간적 영역을 가진 신뢰할만한 원격탐사 자료를 활용함이 절대적으로 필요하다. 하지만 인공위성 자료의 불확실성과 오차가 존재하기 때문에, 연구자들은 이들 자료의 한계를 인지한 후에 기후변화 분석에 활용해야 한다. 인공위성 자료의 불확실성과 오차를 포함한 한계점을 아래 세 가지로 요약할 수 있다[10].
첫째, 단기간의 인공위성 자료를 사용하여 연간 변이의 특이점 혹은 10년 이상의 장기간의 지구현상에 대한 변동 경향을 해석하고자 할때, 신뢰성 높은 결론을 내리기 힘들고, 이에 대한 치명적인 오류를 범할 가능성이 있다.
둘째, 공간 해상력이 다소 떨어지는 인공위성 자료를 사용하여 작은 규모의 모두 상세한 해상력을 요구하는 기상 현상에 대한 해석은 불가능하다.
셋째, 인공위성에 탑재된 센서에서 획득한 스펙트럼 정보는 수학적인 알고리즘을 통해 측정자료로 가공되는데, 이때 사용하는 알고리즘은 지표면, 대기 환경의 변동에 따라 오차를 가질 수 있다.
3. 결론
현재까지 인공위성 자료의 양과 질의 개선은 다양한 기후 모형의 개발과 적용, 그리고 기후변화 연구에 비약적 발전을 가져왔다. 인공위성의 원격탐사 관측 자료들이 기후 모형 구현을 위한 공간적인 해상력, 물리적인 과정식을 향상시키고, 엘니뇨 현상과 같은 보다 넓은 지역의 장기간 기후 현상에 대한 연구에 큰 도움을 주고 있다[7]. 인공위성 기술과 컴퓨터 산업의 발전으로 계속해서 방대한 양의 인공위성 자료가 쏟아져 나오고 있으며, 이 자료들을 이용한 기후변화 분석도 비약적으로 발전할 것으로 예견된다. 위 본문에서 기후변화 분석에 대한 예로 지표면 온도, 눈/얼음층, 해수면 변화 관측과 태양 광도 및 대기 요인에 대한 관측을 들어 기술해 보았다.
기후변화와 인류가 이로 인해 받게 될 영향에 대한 구체적 이해가 필요한 현실 속에서, 인공위성 원격탐사 기술은 우리의 이해를 돕는데 큰 역할을 할 것이란 기대이다. 하지만, 인공위성 자료의 장점과 더불어 한계를 명확히 이해하여야만 이들 자료 사용 시 발생할지 모르는 불필요한 오차를 줄일 수 있을 것이다. 또한, 인공위성 산업의 발전과 함께 인공위성 원격탐사 정보의 획득과 공유, 활용 방안 마련을 위한 국제적인 협력과 공조 등이 앞으로 기후변화 연구에 매우 중요한 요인이 될 것으로 예상된다[10]. 앞으로 인공위성 자료를 통한 전 지구의 기후변화 연구는 인류의 지속적인 발전과 지구 자원의 효율적 개발, 관리에 크게 기여할 것이다.
References
1. Cox, P. M. et al. Acceleration of global warming due to carbon-cycle feedbacks in a coupled climate model. Nature 408: 184-187. 2000.
2. Janssen, L. L. F. Introduction to remote sensing. In Kerle, N. et al. (eds): Principles of remote Sensing, ITC, Netherlands. 2004.
3. Chapman, L. and Thornes, J. E. The use of geographical information systems in climatology and meteorology. Prog Phys Geog 27: 313-330. 2003.
4. Ghent, D. et al. Date assimilation into land surface models: The implications for climate feedbacks. Int J Remote Sens 32: 617-632. 2011.
5. Li, J. et al. Trends in research on global climate change: A science citation index expanded-based analysis. Glob Planet Change 77:13-20. 2011.
6. Guo, H-. D. et al. Earth observation big data for climate change research. Adv Clim Change Res 6: 108-117. 2015.
7. Hollmann, R. et al. The ESA climate change initiative: Satellite data records for essential climate variables. B Am Meteorol Soc 94: 1541-1551. 2013
8. Current Missions https://earth.esa.int/web/guest/missions/3rd-party-missions/current-missions [Viewed 2019-09-01]
9. Large, W. G. et al. On the observed trends and changes in global sea surface temperature and air-sea heat fluxes (1984-2006). J Clim 25: 6123-6135. 2012.
10. Yang, J. et al. The role of satellite remote sensing in climate change studies. Nature 3: 875-883. 2013.
11. Frei, A. A new generation of satellite snow observations for large scale earth system studies. Geog Compass 3: 879-902. 2009.
12. Cavalieri, D. and Parkinson, C. Arctic sea ice variability and trends, 1979-2010. Cryosphere 6: 881-899. 2012.
13. Leuliette, E. and Willis, J. K. Balancing the sea level budget. Oceanography 24: 122-129. 2011.
14. Harder, J. W. et al. Trends in solar spectral irradiance variability in the visible and infrared. Geophys Res Lett 36: L07801. 2009.
지난 20년 동안 전 지구의 환경 문제 가운데 기후변화는 가장 큰 주목을 받아왔다 할 수 있다. 기후변화로 일어날 수 있는 환경의 변화, 기후변화의 정확한 탐지, 그리고 기후변화의 해결 방안에 대해서 많은 연구와 노력이 계속 진행 중이다. 기후변화란 화석연료 사용 등과 같은 인간의 활동으로 인해 대기 내 이산화탄소의 계속된 증가로 인한 결과라고 정의할 수 있다. 기후변화로 인한 영향으로 강과 호소의 얼음의 얼고 녹는 시기가 바뀌고, 강수량의 증가, 식물의 생장기 증가 등 이전과 다른 자연 현상이 일어났다는 보고가 이어지고 있다[1].
원격탐사(RS: Remote Sensing)와 지리정보시스템(GIS: Geographic Information System)은 기후변화와 관련한 분석을 위해 다양하게 활용되는 분석기법으로 알려져 있다. 원격탐사는 지구 표면에 닿아 직접 측정하는 것이 아닌 특수한 센서 장비를 이용하여 간접적으로 떨어진 상태에서 관측하여 환경 정보를 얻은 후 이를 가공하여 지구 표면을 연구하는 방법이라 정의 할 수 있다[2]. 반면에 지리정보시스템은 원격탐사 자료를 지상에서 측정한 다른 정보 등과 함께 분석할 수 있게 도와주고 화면상으로 보여주는 연구 기법이라고 할 수 있다[3].
원격탐사 센서가 탑재되는 장소나 위치(플랫폼)에 따라 다양한 시공간을 가진 원격탐사 정보를 획득할 수 있는데, 센서를 탑재할 수 있는 플랫폼으로 비행기, 배, 지상의 고정된 타워, 인공위성 등을 들 수 있다. 이 중 인공위성을 사용한 원격탐사는 다른 플랫폼을 사용한 원격탐사에 비해 매우 넓은 공간적인 범위의 자료를 반복적으로 획득할 수 있다는 장점이 있어 전 지구를 대상으로 한 기후변화 연구에 적합이 사용될 수 있다. 인공위성 원격탐사를 사용하여 전 지구의 기후를 포괄적으로 관측할 수 있고 지구 지표면의 변화를 연속적으로 관찰, 모니터링이 가능해진 것이다[4].
본 보고서에서는 인공위성 원격탐사 방법과 이에 대한 자료(인공위성 원격탐사 자료 혹 인공위성 자료)에 대해 소개하고, 인공위성 자료들이 기후변화 탐지 기술에 응용되는 자세한 사례와 인공위성 자료들의 한계점에 관해서도 기술할 예정이다.
2. 주요 내용
2.1.인공위성 원격탐사 방법
인공위성 원격탐사는 지구표면과 표면 근처 대기를 멀리 떨어진 인공위성에서(예, 지표로부터 36000 km) 지속적으로 관측하여 유용한 정보의 획득이 가능하게 한다[5]. 인공위성에 탑재되어 있는 센서는 넓은 영역의 전자기 스펙트럼에 대한 자료를 확보하여 이 자료를 지구로 송신한다. 관측이 가능한 스펙트럼은 가시광선 영역부터 초극단파의 짧은 파장까지를 포함할 수 있다[6]. 이와 같이 얻은 인공위성 원격탐사 자료를 통해 전지구의 기후 현상에 대한 모니터링과 모형화 작업이 가능하고, 이로써 기후변화의 예측 및 평가가 가능할 수 있다. 또한, 이 자료를 사용하여 지구 표면의 역동적인 변화를 지속적으로 관찰 할 수 있다[7].
2.2.인공위성과 인공위성 자료
인공위성의 종류와 형태에 따라 다양한 시간(수 분-수 일), 공간(수 m-수 km) 규모에서 대기, 대양, 육지를 표현하는 다양한 생물, 물리 변수에 대한 자료의 획득이 가능하다. 좀 더 상세한 시공간에 대한 연구가 가능하도록, 현재에도 많은 연구자가 좀 더 발전된 인공위성과 원격탐사 센서들을 개발하는 노력을 기울이고 있다. 원격탐사 자료의 획득을 위해 지금까지 운용 중인 대표적인 인공위성으로는 미국의 AVHRR, MODIS, Landsat, GOES, 캐나다의 RADARSAT, 일본의 GOSAT, 우리나라의 KOMSAT, 그리고 유럽의 MERIS, SPOT을 들 수 있다[6].
인공위성마다 관측 및 모니터링, 연구 목적이 다르기 때문에 탑재되어 운용 중인 센서가 다르다. 예를 들면, GOES 인공위성의 경우 기상 변수 모니터링을 위한 것이고, Landsat과 SPOT 인공위성의 경우 농경지나 산림 등과 같은 육상 표면에 대한 모니터링을 위한 것이다. 추가로 지표면 고도, 지형 등에 대한 상세한 측정이 가능한 SAR (Synthetic-Aperture Radar) 장비를 갖춘 인공위성이 운용되고 있는데, 이들 SAR 인공위성 자료는 기후변화에 대한 연구뿐 아니라, 지도 제작이나 지표면 분류 등 지구 표면에 대한 보다 세밀한 정보가 요구되는 연구에 사용될 수 있다[6].
위에서 예시한 인공위성 이외에 주요 선진국에서 운용 중인 다른 원격탐사 인공위성은 인터넷을 통해 검색이 가능하며, 독자들에게 도움이 될 만한 방대한 자료들이 있다 (예, [8]). 이 보고서의 주요 목적이 기후변화 연구에 중심을 두고 있기 때문에, 인공위성의 종류와 형태에 대한 자세한 기술은 적절치 않다고 판단되어 이 보고서에선 이에 대해 다루지 않았다.
2.3.인공위성 자료를 이용한 기후변화 연구
2.3.1.지표면 온도 관측
지구의 표면 온도, 특히 대양의 표면 온도는 대기와 지표면 간 열의 직접적인 전달에 의해 변하기 때문에 기후 시스템의 열 상태를 나타내는 중요한 지표가 될 수 있다. 여러 인공위성 가운데, AVHRR 인공위성은 전 세계의 지표면 온도 모니터링을 위해 개발되어 운용 중이다.
장기간에 걸친 AVHRR 자료를 분석한 결과, 전 지구 모든 대양의 표면 온도는 1970년부터 증가한 것으로 나타났다. 이 기간 가운데 1984년부터 2006년 사이의 증가는 0.28oC로 예측되었다[9]. 또한, 인공위성 관측된 표면 온도의 증가 경향은 육지에서도 나타났으며, 이들 육지의 표면 온도 증가 경향은 육지의 기상대에서 직접 측정한 온도의 것과 유사함을 알 수 있었다[10].
2.3.2.눈/얼음층 관측
지구의 눈과 얼음층의 증감에 대한 변동은 지구 온난화를 감지할 수 있는 중요한 지표가 될 수 있다. 북반구 육지의 눈 층의 변화를 1960년대 말부터 인공위성의 가시광선 센서를 통해 관측한 결과, 전반적으로 북반구의 눈 층은 차츰 감소하고 있는 것으로 나타났다. 구체적으로, 1970년부터 2010년까지의 기간 중, 매 10년간 80만 km2의 눈 층이 감소하었다고 계산되었다[11]. 또한, 인공위성 자료의 분석을 통해, 북극해의 얼음층도 매 10년간 4.1% 감소하여 왔다고 보고되었다.
인공위성 자료를 통해 육상 고지대의 빙하 발달/축소의 변화를 장기간 모니터링해왔다. 이에 대한 대표적인 연구로써, ASTER, SPOT 두 종류의 인공위성 자료를 이용하여 2000년에서 2008년까지 기간 동안 히말라야산맥 지역의 빙하량를 지속해서 관측하였고, 빙하의 감소 경향을 확인하였다[12]. 이와 같은 북위도 눈/얼음층의 변동에 대한 분석 결과는 전 지구적으로 기후 변화가 일어나고 있음에 대한 명확한 증거가 될 수 있다.
2.3.3.해수면 변화 관측
미국항공우주국 NASA와 프랑스항공우주국 CNES에서는 지구 고도측정을 위해 TOPEX라는 인공위성을 개발하여 성공적으로 발진시켰다. 이 인공위성의 자료는 1992년부터 2006년까지 대양의 지형 분석과 이를 통한 지도화 작업과 1992년부터 2010년 동안 해수면의 변화에 대한 분석 작업을 위해 사용되었다. 해수면 분석 결과를 통해 이전 19년 동안 전 지구 평균적으로 연간 3.2 mm의 해수면이 증가하였음이 계산되었다[13]. 지상의 해수면 측정 자료와 비교해 볼 시, 인공위성 자료를 통해 유추된 해수면 증가율은 높은 편에 속하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 인공위성 자료의 불확실성에 기인했다기 보단, 전 지구적으로 지난 20년 동안의 대양의 해수면의 변동의 큰 연간 변이와 관련이 있다고 할 수 있다[10].
위와 같이, 지상의 해수면 측정 자료와 더불어 인공위성 해수면 자료는 전 지구를 대상으로 한 미래 50-100년 이상의 장기간의 해수면 변화를 예측하는데 사용될 수 있다. 그러므로, 해수면 예측 자료는 해수면이 증가와 맞물려 위기를 맞이할 수 있는 해안 국가와 태평양에 위치한 섬 국가의 정책 개발과 입안에 매우 중요한 역할을 할 것이란 기대이다.
2.3.4.태양 광도 및 대기 요인 관측
태양광선의 자연적인 변화는 기후변화에 큰 영향을 미칠 수 있는 까닭에 태양 광도에 대한 관측은 기후변화 연구에 있어 중요하다. 인공위성에 탑재된 태양 광선 모니터링 센서를 통해 태양 광도를 측정하여 왔는데, 측정자료를 통해 가시광선의 증가와 자외선량의 감소를 확인하였다. 이런 태양광선의 변화는 2004년부터 2007년 사이 대기 성층권 내 오존층의 감소와도 관련이 있다고 보고되었다[14].
태양 광선에 대한 연구 이외에도 대기 내 존재하는 작은 입자인 에어로졸, 구름, 그리고 수증기량은 기후변화에 영향을 미치는 대기 요인들로써 인공위성 원격탐사 기술을 활용하여 이들의 변화를 관측할 수 있다. 이들은 태양광 에너지를 차단 혹은 대기 내에 가둘 수 있기 때문에 이들 대기 요인들의 변화에 대한 장기적인 관측을 통해 이들이 어떻게 기후변화에 영향을 미칠 수 있는지에 대한 연구가 필요하다.
2.4.인공위성 자료의 한계
기후변화 연구를 위해 적합한 시공간적 영역을 가진 신뢰할만한 원격탐사 자료를 활용함이 절대적으로 필요하다. 하지만 인공위성 자료의 불확실성과 오차가 존재하기 때문에, 연구자들은 이들 자료의 한계를 인지한 후에 기후변화 분석에 활용해야 한다. 인공위성 자료의 불확실성과 오차를 포함한 한계점을 아래 세 가지로 요약할 수 있다[10].
첫째, 단기간의 인공위성 자료를 사용하여 연간 변이의 특이점 혹은 10년 이상의 장기간의 지구현상에 대한 변동 경향을 해석하고자 할때, 신뢰성 높은 결론을 내리기 힘들고, 이에 대한 치명적인 오류를 범할 가능성이 있다.
둘째, 공간 해상력이 다소 떨어지는 인공위성 자료를 사용하여 작은 규모의 모두 상세한 해상력을 요구하는 기상 현상에 대한 해석은 불가능하다.
셋째, 인공위성에 탑재된 센서에서 획득한 스펙트럼 정보는 수학적인 알고리즘을 통해 측정자료로 가공되는데, 이때 사용하는 알고리즘은 지표면, 대기 환경의 변동에 따라 오차를 가질 수 있다.
3. 결론
현재까지 인공위성 자료의 양과 질의 개선은 다양한 기후 모형의 개발과 적용, 그리고 기후변화 연구에 비약적 발전을 가져왔다. 인공위성의 원격탐사 관측 자료들이 기후 모형 구현을 위한 공간적인 해상력, 물리적인 과정식을 향상시키고, 엘니뇨 현상과 같은 보다 넓은 지역의 장기간 기후 현상에 대한 연구에 큰 도움을 주고 있다[7]. 인공위성 기술과 컴퓨터 산업의 발전으로 계속해서 방대한 양의 인공위성 자료가 쏟아져 나오고 있으며, 이 자료들을 이용한 기후변화 분석도 비약적으로 발전할 것으로 예견된다. 위 본문에서 기후변화 분석에 대한 예로 지표면 온도, 눈/얼음층, 해수면 변화 관측과 태양 광도 및 대기 요인에 대한 관측을 들어 기술해 보았다.
기후변화와 인류가 이로 인해 받게 될 영향에 대한 구체적 이해가 필요한 현실 속에서, 인공위성 원격탐사 기술은 우리의 이해를 돕는데 큰 역할을 할 것이란 기대이다. 하지만, 인공위성 자료의 장점과 더불어 한계를 명확히 이해하여야만 이들 자료 사용 시 발생할지 모르는 불필요한 오차를 줄일 수 있을 것이다. 또한, 인공위성 산업의 발전과 함께 인공위성 원격탐사 정보의 획득과 공유, 활용 방안 마련을 위한 국제적인 협력과 공조 등이 앞으로 기후변화 연구에 매우 중요한 요인이 될 것으로 예상된다[10]. 앞으로 인공위성 자료를 통한 전 지구의 기후변화 연구는 인류의 지속적인 발전과 지구 자원의 효율적 개발, 관리에 크게 기여할 것이다.
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