<사진. 2013년 여름 동안 조지아 주 사바나 인근 Wormsloe Historic Site 가까운 염습지에 유동 타워(flux tower)를 배치하는 조지아 대학 연구진
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

염습지의 탄소 포획을 측정하는 인공위성 지도 제작 도구 개발

해안 염습지(salt marshes)는 전 세계에서 가장 귀중한 생태계 중 하나로, 염습지가 대기로부터 이산화탄소를 흡수할 때, 염습지의 위와 아래에 생성된 바이오매스는 탄소 격리(carbon sequestration)를 위한 효율적인 자연적 메커니즘을 나타낸다. 그리고 염습지가 가지는 폭풍 해일(storm surge)로부터 보호에서 생성되는 득과 실이 잘 규명된 반면, 탄소 포획(carbon capture)에 대한 염습지의 용량은 규명된 바 없다.

최근 미국 조지아 대학(University of Georgia) 소속의 연구진은 나사의 지원으로 광대한 구회의 습지에서 탄소 포획을 모형화하기 위하여 인공위성을 이용하는 도구와 기술을 개발했다. 새로운 도구는 2014년 가을에 시작하여 멕시코 만을 따라 조성되어 있는 해안 염습지에서 테스트될 예정이다.

프랭클린 예술 과학 대학(Franklin College of Arts and Sciences) 지리학부 소속의 조교수이며, 새로운 표준 논증 연구의 주 조사관인 Deepak Mishra는 염습지의 모형화에 필요한 자료를 수집하기 위하여 나사의 MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 지구 관측 위성을 사용할 계획이다.

습지를 이해하고자 하는 높은 요구가 있으며, 단순히 토양 득과 실이 아닌, 염습지 소실 또는 복원을 바라는 사람은 이러한 염습지에 대하여 더 많은 것을 알기를 바란다고 Mishra는 밝혔다. 염습지가 안정적인 상태를 유지하기 위하여 충분한 지하 바이오매스를 생성할 수 있는가? 염습지가 생산성과 복원력의 관점에서 어떻게 그 기능을 수행하는가? 등과 같은 질문에 해답을 제공하기를 연구진은 희망하고 있다.

아이디어는 습지가 소실될 때 영역 측면에서뿐 아니라 생산성 측면에서, 대기로 어떤 종류의 탄소 소실이 인공위성에서 유래한 대체물을 이용하여 일어나는지를 확인하는 것이다.

해안 지역을 따라 수행되는 복원 프로젝트는 고가의 비용이 소요되고, 프로젝트의 성공은 얻어진 식생의 양에 의해 주로 평가된다. 이러한 새로운 모델링 역량은 염습지의 탄소 포획, 광합성을 위한 일광 사용 효율 및 바이오매스 생산 등과 같은 전반적인 생산성을 보다 더 완벽하게 평가할 수 있게 해준다. 또 새로운 모델링은 보다 더 우수한 생산성을 제공하는 습지 초본(marsh grass)이 어떤 종인지 구분할 수 있게 할 것이다.

현재 인공위성을 통하여 습지를 모니터링하는 것은 신호를 방해하는 물과 토양 수분의 방식 때문에 어려움이 따른다고 Mishra는 밝혔다. 식생 기여(vegetative contribution)로부터 물의 기여를 효과적으로 분리하는 것은 어려울 수 있다.

Mishra의 새로운 방법은 인공위성을 통하여 모니터링될 때 염습지에서 물에 의해 영향을 받는 모델이 아닌 조수 불변 모델(tide invariant model)을 수립할 수 있다. 대신 새로운 모델은 지상 위 측정 도구를 기반으로 해당 위치에 대하여 식생 신호와 유효한 출력을 분리할 것이다.

Mishra는 멕시코 만을 따라 몇몇 위치에 두 개의 유동 타워(flux tower)를 설치할 것이다. 한 개의 유동 타워는 미시시피 주 패스커굴러(Pascagoula)에, 다른 한 개는 루이지애나 주 코코드리의 루이지애나 대학 해양 컨소시엄 지역에 1년 동안 설치될 예정이다. 시범 논증은 이전의 MODIS 센서를 이용한 나사 프로젝트에서 Mishra가 개발한 생물물리학적 모델을 사용할 것이다. 모델은 염습지에서 총 1 차 생산성(gross primary productivity)을 추정하는 변수를 예측하는 데 도움을 줄 것이다.

연구진은 인공위성으로부터 바이오매스를 측정하고 염습지의 캐노피 클로로필 함량(canopy chlorophyll content)을 모형화할 수 있을 것이다. 광합성 활동(photosynthetic activity)과 관련이 있는 전체 잎이 있는 지역과 함께 이러한 두 곳의 위치는 연구진이 생산성 모델을 이용하여 인공위성 자료로부터 이산화탄소 격리에 대한 대체를 가능하게 해줄 것이라고 Mishra는 밝혔다.

Mishra는 다수 MODIS 픽셀을 포함하는 염습지 위치에 두 개의 유동 타워를 배치할 것이다. MODIS 픽셀은 250평방미터의 영역과 동일하다. 따라서 논증은 인공위성이 중앙 픽셀에 대한 정확한 자료를 생성하기 위하여 균일한 지역의 3~5 픽셀을 필요로 한다. MODIS 센서는 매일 측정 위치를 통과할 것이며, 8일 마다 멕시코 만 염습지의 구름이 없는 총 1차 생산성 지도의 생성을 가능하게 하는 8일 합성물을 생성할 것이다.

새로운 시도는 나사를 포함한 많은 지지층뿐 아니라 멕시코 만을 따라 분포한 다양한 이해관계자의 관심을 끌고 있다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr