최근 들어 지구온난화로 인해 기후 변화가 발생하면서 전 세계 국가에서는 재난재해 사건들이 늘고 있다는 사실을 알고 계신가요? 산업혁명 이후 화석 연료의 사용량이 급증하면서 이산화탄소 같은 온실가스의 배출량이 증가하였고, 이에 따른 지구 온난화의 영향으로 지난겨울 한국은 기상 관측 이래 가장 많은 양의 비와 함께 높은 평균 기온의 따뜻한 겨울을 보내기도 했었죠.

기후 변화는 세계적으로 여러 문제를 야기하고 있는 만큼 세계 보건 기구(WHO)에서도 21세기 세계 보건에 가장 큰 위협 요소로 분류하고 있습니다. 특히, 북극 지역은 지구온난에 따른 변화가 뚜렷하게 나타나는 지역으로 북극 지역 얼음의 변화는 각종 재해 발생의 징후지표로 활용되기도 하며 전 세계 기후학자들의 주요 관심 지역으로 꼽히고 있습니다.

북극의 온난화

북극 지역의 온난화는 해빙 감소, 생태계 변화, 해수면 상승 등 다양한 문제를 야기할 수 있기 때문에 지속적인 관심과 대응이 필요합니다. 그렇기 때문에 기후 변화를 이해하고 각종 재난재해에 대응하기 위해서 기후학자들은 북극 지역의 변화를 주목하고 있는 것인데요.

바닷물이 얼면서 생기는 해빙(Sea Ice)은 북극의 넓은 면적을 차지하고 높은 반사도를 통해 태양에너지를 반사하여 지구의 에너지 균형(Energy Balance)을 유지하는 역할을 합니다. 북극 해빙의 면적은 줄고 늘어나기를 반복하기 때문에 해빙 면적의 변화양상은 기후 예측에 중요한 고려 인자로 활용되고 있어요.

하지만 해빙 면적의 최대치는 약 1,500만 km2로 사람이 직접 관측하는 것은 불가능에 가깝습니다. 인공위성이 발달하면서 일정 주기로 지구를 관측하고 넓은 범위의 정보를 한 번에 얻을 수 있게 되어 폭넓은 북극 해빙 연구가 가능해졌습니다.

위성 영상을 활용한 북극 해빙 연구

해빙은 해수와 달리 반사도가 높기 때문에 RGB 위성 영상만으로도 구분할 수 있습니다. 위성 영상에 구름이 함께 촬영된 경우 해빙과 구름의 구분이 어려울 수 있지만, 정규 강설 지수(NDSI, Normalized Difference Snow Index)를 활용한다면 위성 영상에서 해빙 영역 추출에 도움이 될 수 있습니다.

사람의 시각과 유사한 가시광선 영역과는 달리, 단파 적외선 영역에서 구름은 반사율이 높아 밝게 나타나고 눈(Snow)은 반대로 반사율이 낮아 어둡게 보입니다. 또한, 해빙에 가까울수록 정규 강설 지수의 값은 높게 나타납니다. RGB 위성 영상으로 확인할 수 없는 해빙의 녹은 정도와 눈으로 덮인 정도에 따라 정규 강설 지수의 값이 달라질 뿐만 아니라 해빙은 해수에 떠 있는 얼음으로, 바람과 해류에 의해 하루 최대 20km를 이동하기 때문에 해빙들을 추적하여 관측을 수행하는 데에 어려움이 존재합니다.

그렇기에 나라스페이스의 해빙 탐지 알고리즘을 활용하여 북극 랍테프 해(Laptev Sea)에 위치한 고착빙(Fast Ice)에 대한 면적 변화 관측을 진행하였습니다. 고착빙은 육지에 붙어 움직이지 않는 해빙으로, 북극 해빙의 전체적인 변화를 추적하는 데 중요한 지표가 됩니다. 고착빙의 면적 변화를 추적함으로써 바다에 떠 있는 해빙 조각들의 녹는 속도 그리고 더 나아가 북극 지역의 기후 변화 추이도 유추할 수 있게 되지요.

북극의 해빙 사라지면, 세계는 어떤 위험에 처하게 될까?

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