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인공위성으로 가뭄 실시간 감시한다

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인공위성으로 가뭄 실시간 감시한다

2020.12.28 17:09
울산과학기술원 제공
이명인 울산과학기술원 교수(왼쪽)와 서은교 조지메이슨대 연구원이 인공위성 토양 수분 자료를 분석하고 있다. 울산과학기술원 제공

인공위성 관측에 시뮬레이션을 결합해 지구 곳곳의 가뭄을 감시하는 기술이 개발됐다.

 

이명인 울산과학기술원(UNIST) 도시환경공학과 교수와 미국항공우주국(NASA) 공동 연구팀은  인공위성으로 관측이 어렵던 식물 뿌리층의 토양 수분 정보를 시뮬레이션 모델을 결합하는 방식으로 보완해 관측 정확도를 올리는 기술을 개발했다고 이달 28일 밝혔다.

 

기후변화로 가뭄 주기가 짧아지고 그 정도도 심해지며 세계적으로 피해가 늘어나고 있다. 가뭄에 미리 대응하기 위해 미국과 유럽 등은 인공위성으로 토양의 수분 상태를 감시한다. 그러나 인공위성이 수분 관측에 쓰는 마이크로미터(㎛, 100만 분의 1m) 파장대는 지표 아래 5cm 정도밖에 관측하지 못한다. 식물이 뿌리를 내리는  뿌리층인 지표면 수십cm 아래의 토양은 볼 수 없다.

 

연구팀은 강수량과 복사열, 지표온도, 바람 등을 결합한 시뮬레이션 모델로 토양 수분을 추정한 다음 실제 관측 결과와 혼합하는 방식을 썼다. 인공위성 데이터에 모델을 더해 50%이던 정확도를 5% 이상 높인 것이다. 그 결과 인공위성 관측과 달리 북미 전역의 가뭄 상태를 정확하게 예측하는 것으로 확인됐다. 논문 1저자인 서은교 조지메이슨대 연구원은 “인공위성과 모델 시뮬레이션 자료를 반영하는데 필요한 최적의 비율을 계산해 정확도를 높였다”고 말했다.

 

이 교수는 “가뭄 감시만이 아니라 시뮬레이션의 정확도를 높이면 가뭄을 중장기적으로 예측할기술을 개발하는 데에도 쓰일 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 이 연구 결과는 국제학술지 ‘리모트 센싱 오브 인바이런먼트’에 이달 9일 게재됐다.

 

울산과학기술원 제공
(a)와 (b)에서 자료동화를 거치지 않은 경우(회색)보다 자료동화를 거친 위성 자료의 정확도가 높다. (c)와 (d)는 각기 다른 위성자료의 토양 수분 정보 성능 개선도다. 빨간색 점이 많을수록 자료 동화를 거친 위성 자료의 품질이 올라간 것을 나타낸다. 울산과학기술원 제공

 

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