담수 사라지는 지구..NASA, 담수 분석 위성 두 번째 발사

김민수 기자 입력 2018.06.03. 06:02

       

미항공우주국(NASA)은 5월 22일 독일지구과학연구센터(GFZ)가 참여하는 지구상 물의 질량 변화를 측정하는 ‘그레이스(Gravity Recovery and Climate Experiment)’ 미션을 수행할 위성 2기를 스페이스X의 로켓에 실어 발사했다.

2기 그레이스 프로젝트를 위해 발사되는 위성. /NASA 제공

그레이스 프로젝트는 지구상의 담수가 기후 변화에 따라 어떻게 변하는지 직접 측정해 보는 프로젝트로 지난 2002년 시작돼 2017년 10월 완료됐다. 이번에 발사된 그레이프 미션 수행 위성은 2기 프로젝트로 최소 5년간 운용될 예정이다.

NASA 연구진은 그레이스 프로젝트에서 얻은 데이터를 토대로 지구상의 담수 질량이 어떻게 바뀌고 있는지, 육지를 뒤덮는 빙하인 ‘빙상’이 얼마나 녹고 있는지를 분석한 연구논문을 지난 16일 학술지 ‘네이처’에 발표했다.

◇ 캘리포니아 남동부 매년 4기가톤 담수 줄고 사우디는 지하수 유실

NASA 연구진이 독일항공우주센터(DLR)과 공동으로 진행한 그레이스 프로젝트가 매월 보내온 데이터를 분석한 연구논문에 따르면 지구상의 담수는 점점 줄어들고 있으며 습한 지역은 더 습해지고 건조한 지역은 더욱 건조해지고 있는 것으로 나타났다. 이번 연구는 지구상의 담수 질량이 어떻게 변하고 있는지 시계열적인 측정으로 얻은 데이터를 활용해 내놓은 최초의 연구결과다.

NASA의 연구진은 이같은 담수 고갈 현상은 인간의 담수 활용 패턴과 지구 온난화와 같은 기후 변화, 해수와 담수의 자연적인 순환 등 복합적인 요인이 작용하기 때문에 발생하는 것으로 분석했다. 담수는 호수나 강, 빙하, 지하수 등을 말하며 식용이나 농작물 경작에 활용되기 때문에 인류에게 필수적인 자원이다.

그레이스 프로젝트의 데이터는 농지에서 얼마나 지속가능한 방식으로 지하수를 이용하는지 파악할 수 있도록 해준다. 색깔 변화로 지하수 유실 정도를 확인하는 데이터. /유럽우주국(ESA) 제공.

연구에 따르면 캘리포니아의 남동부에서는 약 14년의 데이터 수집 기간 동안 해마다 4기가톤의 담수가 사라졌다. 1기가톤의 물은 약 40만개의 올림픽 수영장을 채울 수 있는 양의 물이다. 캘리포니아 지역 강우량이 줄어들면서 지하수를 끌어다 쓰게 돼 담수가 손실되고 있다는 설명이다.

또다른 지역인 사우디아라비아에서는 농업 활동으로 인해 담수가 매년 줄어들고 있다. 2002년부터 2016년까지 매년 6.1기가톤의 지하수가 유실된 것으로 나타났다. NASA 연구진은 “수문학(지구 상의 물을 연구하는 학문) 측면에서 엄청난 변화가 일어나고 있다”고 밝혔다.

남극 대륙과 그린란드의 빙상 유실도 어느 정도인지 확인됐다. 그레이스 프로젝트 연구 결과 남극 대륙은 1년에 약 1200억톤의 빙하가 사라지고 있으며 그린란드의 경우 2800억톤의 빙하가 사라졌다.

스클립스 해양학 연구소의 헬렌 프리커 교수는 “빙상의 질량 손실로 전체 해수면 상승이 유발된다”며 “극지방이 비록 나머지 대륙과 멀리 떨어져 있어도 이같은 빙상 질량 손실은 전세계에 큰 영향을 미친다”고 말했다.

◇ 10배 가량 정밀한 2기 그레이스 프로젝트 스타트

2기 그레이스 프로젝트에 활용되는 2기의 위성 그래픽 이지미. 중력장 변화로 생기는 두 위성 거리 변화를 정밀하게 측정한다. /NASA 제공.

그레이스 프로젝트는 사진을 촬영하고 분석하는 기존 위성과는 전혀 다른 방식으로 지구상의 물 변화를 측정한다. 위성 2기가 지구 궤도를 돌며 지구상에서 해수와 빙하 같은 무거운 물질이 이동하거나 질량이 바뀔 때 생기는 중력장의 변화로 생기는 위성 2기 사이의 미세한 거리 차이를 감지해 물의 질량을 측정한다.

5월 22일 발사된 그레이스 프로젝트를 위한 위성은 1기 위성보다 장비와 성능이 업그레이드됐다. 기존 그레이스 미션을 수행했던 2기의 위성은 마이크로파 영역을 방출하는 장비를 이용해 서로 간의 거리를 측정했다. 이번에 발사된 위성도 동일한 기술을 이용하지만 마이크로파 장비 외에도 레이저 시스템을 적용해 정밀도가 약 10배 가량 좋아졌다.

NASA의 연구진은 “두 위성 사이의 거리가 220km인데 지구 중력장 변화로 생기는 두 위성 의 거리 변화를 100만분의 1미터 단위로 측정하게 된다”며 “이는 LA와 샌디에이고 사이에서 인간 머리카락 폭의 10분의 1 정도에 지나지 않는 변화를 살펴볼 정도로 정밀한 것으로 최소 5년간 더욱 정밀한 측정을 통해 지구 담수의 변화를 연구할 계획”이라고 밝혔다.

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