생태기후원격탐사연구실
한경수 교수님
- 전공분야
- Eco-climatological Remote Sensing
- 연락처
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Tel. 051-629-6659
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Fax. 051-629-6653
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kyung-soo.han@pknu.ac.kr
생태기후원격탐사 연구실은 위성기반의 원격탐사를 주로 사용하여 지구표면의 기후 및 기상에 필요한 중요 정보들을 산출, 관측하고 있습니다.
원격탐사(Remote Sensing)는 원거리에 있는 대상물의 정보를 관측하는 기술로 목표물에 직접 접촉하지 않고 목표물의 물리적 특징을 측정하는 것입니다. 원격탐사에는 비행기, 인공위성, 열기구 등 다양한 플랫폼이 사용되며, 우리 연구실에서는 인공위성에 탑재된 센서의 자료를 위주로 연구를 수행하고 있습니다. 원격탐사는 사람이 직접적으로 가지 않고 원하는 정보를 얻을 수 있는 장점이 있으며, 특히 인공위성은 발사된 이후 주기적으로 넓은 면적을 관측할 수 있는 장점이 있어 많이 사용되고 있다 (그림 2).
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그림 1. 위성으로 관측 가능한 지구 표면 정보 -
그림 2. NASA MODIS 위성의 지구표면 관측 RGB 합성 영상
(출처: https://lpdaac.usgs.gov/products/modis_products_table/modis_overview)
(1)인공위성자료를 이용한 기후정보 산출
인공위성으로 지표면 온도, 가강수량, 해수면 온도, 해색, 해빙등 다양한 기후정보를 산출할 수 있다. 기후정보 중에 지표면 알베도는 지구로 입사된 태양광이 반사된 비율을 말하는 것으로, 지표면의 태양에너지 흡수량을 결정하는 중요한 기후 변수 중에 하나다(그림 3). 알베도는 기후예측을 하는 모델의 중요 입력변수로 미국의 NOAA와 유럽 우주국에서 주요 산출물로 자료를 생산하고 있으며, 세계기상기구(WMO)에서도 급변하는 기후변화를 예측하고 설명하기 위한 필수 기후 변수로 선정하여 연구하고 있다. 본 연구실에서도 우리나라 알베도 생산 원천기술의 획득을 위해 연구를 수행하고 있다.
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그림 3. 알베도와 에너지 균형
(출처: http://www.epa.gov/climatechange/kids/scientists/clues.html) -
그림 4. 유럽우주국의 알베도 산출물
(출처: http://landsaf.meteo.pt/algorithms.jsp;jsessionid=78E51309945FE4EA74ED67E29E428C7C?seltab=3&starttab=3)
(2) 위성자료를 활용한 남극 기후변화 연구
인간 활동이 증가함에 따라 지구 온난화가 가속화되고 있다. 기온이 상승하면서 극지와 고산지대의 빙하가 녹고, 세계 각국에 가뭄, 홍수 등 이상기후가 발생하고 있으며, 이미 북극의 빙하는 1979년에 비해 75~80 % 사라진 것으로 나타났다 (그림 5). 특히 고위도 지역이나 고산지대는 다른 지역보다 기후 변화에 민감하게 반응하며, 극지의 변화는 중위도 지역까지 직/간접적으로 영향을 미치기 때문에 중요하게 다루고 있다. 남극은 특유의 험난한 자연환경으로 인해 직접관측이 어려우며, 남극의 광활한 영역을 주기적으로 관측하구 위해서 위성을 이용한 원격탐사가 가장 적합한 방법이다. 여러 지표변수 중 알베도를 이용하여 남극대륙 기후 변화를 간접적으로 알아보고 있다. 적설역과 일반 지표의 알베도는 흡수되는 태양 에너지의 양에 차이가 나게 되며(그림 6), 같은 얼음표면이라고 해도 두께에 따라 알베도의 차이가 발생 (그림 7) 하는 점을 이용하여 남극의 기후변화를 관측하고 있다.
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그림 5. 여름철 북극 빙하 비교
(출처: http://bradleydibble.authorsxpress.com/2013/02/20/arctic-sea-ice-loss-its-worse-than-we-thought/) -
그림 6. 적설지역과 일반지표 사이에 알베도 차이로 인한 흡수 에너지 비교
(출처: http://www.cocorahs-albedo.org/about/) -
그림 7. 빙하의 두께에 따라 변화하는 태양에너지 흡수량
(출처: http://thinkprogress.org/climate/2013/01/27/1501201/arctic-death-spiral-feedback-melt-ponds-sea-ice/)
(3) 정지궤도 위성기반 전지구 기후자료 생산
지구온난화로 인해 전 지구적으로 가뭄과 홍수, 해수면의 상승, 빙하의 감소 등 다양한 이상기후 현상이 발생하고 있다 (그림 8). 기후연구를 위해서는 전 지구를 균질하고 장기간으로 관찰한 자료가 필수적이다. 그러기 위해 전 세계에서 운용중인 기상위성들에서 생산되는 기후자료들의 품질을 균질하게 만들어주는 SCOPE-CM(Sustained, Coordinated Processing of Environmental Satellite Data for Climate Monitoring) 프로젝트가 NASA와 유럽 우주국의 주도로 수행되고 있다. 우리나라도 이 프로젝트에 참여하기 위해 천리안 기상위성의 자료에 적용하고 있다. 본 연구실에서는 자료 균질화에 따른 산출물에 대한 분석을 수행하고 있다.
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그림 8. 지구 온난화로 발생하는 이상기후 현상
(출처: http://www.epa.gov/climatechange/kids/scientists/clues.html) -
그림 9. 세계적으로 운용 중인 기상위성 -
그림 10. SCOPE-CM의 전체 Framework 모식도
(출처: http://www.scope-cm.org/)
