그럼에도 지구 관측의 미래에 위기가 닥치고 있는 것은 무엇 때문일까.
미국 과학발전협회는 ‘이것’을 위기로 규정했다. 미국 지구과학협회 회장이자 대기 과학자인 티모시 L. 킬린은 이것이 “우리 시민들을 보호하는 능력을 깎아먹을 수 있다”고 까지 했다.
우리에게 이것은 평범하고도 오래된 두려움이다. 이것은 바로 위기에 처한 미국의 지구관측 위성이다.
과학자들이 지구를 제대로 관찰하려면 42대의 위성이 필요하다. 과학자들은 위성 이미지와 천연색 데이터를 사용해 초특급 허리케인을 추적하고 자연보호 계획을 세울 수 있으며, 수자원을 관리하고 빙하의 용해를 예견할 수 있다.
하지만 미국의 위성들은 심하게 노후화돼 가고 있다. 최근 미국 국립연구협회에서 펴낸 보고서에 의하면 2010년이 되면 위성의 센서 가동률은 40%로 떨어지게 된다.
더욱 골치 아픈 것은 차세대 센서가 나와도 과학자들이 앞으로 10년간은 하늘과 땅, 바다의 까다로운 문제를 제대로 해결할 수 없을 것이라는 점이다.
일이 이렇게 된 것은 미국의 위성을 관리하는 주요기관 중 하나인 나사(NASA)가
우선순위를 변경한 것에도 일부 책임이 있다. NASA의 지구과학 예산은 지난 2000년부터 2006년 사이에 30%나 감축됐다.
NASA는 2007년에 예산을 11억 달러 증액해 달라고 요청했지만 그 대부분은 국제우주정거장 및 2020년까지 사람을 달에 보내고, 궁극적으로는 화성까지 보냈다가 귀환시키는 부시 대통령의 우주탐험 계획에 사용될 것이다.
물론 인간을 우주에 보내는 계획에는 찬성의 목소리가 많다. 하지만 지금 우리가 발을 딛고 살고 있는 곳에 대한 관심도 유지돼야 한다.
한마디로 미국은 적시에 지구관측을 실시해야 한다. 그렇지 않으면 무서운 환경 위협을 관찰, 예보하고 대처하는 능력은 감퇴되기 시작할 것이다.
뜨거운 붉은 구름
과학자들은 높이 솟아오른 핫 타워(hot tower)를 면밀히 조사해 무서운 폭풍을 예보한다.
지금 보고 있는 것은 허리케인 ‘리타’가 지난 2005년 9월 쿠바를 휩쓸고 지나갈 때
그 속에서 생긴 높이 18km의 뇌운이다.
이 이미지는 NASA의 열대강우측정임무 (TRMM) 위성이 채집한 데이터를 사용해 만든 것이다.
이 위성은 허리케인 내부에서 비가 어디에서 얼마나 많이 만들어지는지 측정할 수
있는 유일한 우주 배치 측정기기다.
‘핫 타워(hot tower)'로 불리는 뇌운은 허리케인에 잠재해 있는 열을 측정하는 척도다. 붉은 부분은 가장 높은 고도에 있는 비의 위치를 나타낸다.
수증기는 응축되면서 열을 발생하기 때문에 높이가 높고 비를 많이 뿌리는 구름은 그만큼 강력한 허리케인을 의미한다.
이러한 핫 타워를 정확하게 잡아냄으로써 과학자들은 초기의 폭풍이 성장할지
또는 사멸할지에 대해 더욱 정확한 예보를 할 수 있다.
실례를 들자면 허리케인 리타는 레이더 위성이 이 데이터를 채집한지 48시간 만에 4급의 괴물로 성장했다.
TRMM 위성이 나오기 전에는 이런 예측이 불가능했다. 지상 배치 측정기기를 이런 임무에 쓰기에는 정확도가 떨어지고 측정거리 역시 한정돼 있기 때문이다.
예산만 허락한다면 NASA의 대체 프로그램인 지구강수측정임무 위성은 2013년 본궤도에 오를 것이다. 이 위성의 보다 넓은 시야와 우수한 해상도는 조기폭풍경보체제를 크게 발전시킬 것이다.
계곡 빙하의 용해
줄어드는 빙하를 담은 3D 영상을 물결을 사용해 더욱 멋지게 표현
빠르게 움직이는 계곡 빙하에 밀려 알래스카 만으로 떠내려가는 거대한 말라스피나 빙하의 얼어붙은 표면에 물결이 인다.
이렇게 정확한 3D 영상을 만들기 위해 NASA의 과학자들은 지난 2000년 우주왕복선 엔데버호가 비행 중 채집한 지형 데이터 위에 위성 이미지를 덧붙였다.
전 세계 얼음 덩어리의 고도를 지도에 고해상도로 나타내는 최초의 프로젝트인 이 작업을 통해 과학자들은 앞으로의 변화를 측정할 수 있는 기준치를 얻게 됐다.
로드 아일랜드만한 이 빙하의 끄트머리는 빠르게 녹아내리고 있다. 빙하 학자들은 이 빙하 돌출부의 높이가 지난 2000년부터 2004년 사이 30m나 낮아졌다고 판단했다. 이는 1999년 이전 속도에 비교해 두 배나 빠른 것이다.
거대한 먼지 구름
거대하고, 더럽고, 기후에 영향을 미치는 구름이 미국을 덮치고 있다.
NASA의 아쿠아 위성은 동해 상공에 부는 바람을 타고 미국으로 다가오는 먼지, 검댕, 스모그, 기타 오염물질의 갈색 구름을 지난 2005년 촬영했다.
이 구름은 고비사막의 모래바람을 타고 하늘로 날아올라 중국 대도시에서 나오는 오염물질을 싣고 수천km나 되는 태평양을 건너 미국에 오염물질을 퍼뜨린다. 최상부의 구름층은 대서양까지도 날아간다.
이들 먼지와 검댕 중에 얼마나 많은 양이 미국인들의 폐에 들어가는지는 과학자들도 잘 알지 못한다.
하지만 이런 입자들이 햇빛을 가로막고 지역의 기온과 강수 형태를 바꿀 수 있다는 것은 확실하다. 그 위력은 지구의 기온 상승을 막고 폭풍의 진로를 바꿀 정도다.
온난화 증거 제시하는 지구 중력지도
지구 중력장의 미묘한 차이를 측정한 최초의 위성 덕택에 과학자들은 기후변화의 영향을 정량화할 수 있다.
이 중력지도에서 푸른빛과 보라 빛은 그린란드의 얼음 용해에 따른 질량 손실을 나타내고 있다.
고등학교 시절에 배운 것은 잊어버려야 한다. 지구 중력 가속도가 어디에서나 항상 초속 9.81m인 것은 아니기 때문이다.
그 사실은 지구 중력의 강약 위치를 표시한 이 지구 중력 지도에서 가장 자세하게 나타나고 있다.
붉은 색은 질량이 높은 곳(산맥이 많이 이어진 곳)으로 더욱 강한 중력을 받는 곳이다.
이 이미지는 NASA의 쌍둥이 위성인 중력회복 및 기후실험(GRACE) 위성이 지난 2003년부터 2006년 사이에 채집한 데이터에 기초한 것이다. 이 위성들은 30일마다 지구 전체의 중력을 측정하고 있다.
이 위성들은 질량을 탐지하기 때문에 어디에서 지각의 얼음 축적 및 용해가 일어나는지 추적, 지구 온난화의 결정적 증거를 제시할 수 있다.
예를 들면 이 위성 덕분에 과학자들은 2003년 이래 그린란드 남동부에서 벌어진 극적인 규모의 얼음 손실 양을 측정할 수 있었다.
그린란드의 모든 얼음이 녹아 없어지면 전 지구의 해수면은 7m 상승할 것이며, 플로리다의 3분의 1은 물론 다른 해안지대들이 물에 잠길 것이다.
물 공급 관리하는 위성
테라위성을 통해 물이 부족한 미국 서부의 지형을 바꿀 수 있다.
지난해 8월 NASA의 테라 위성이 촬영한 이 사진 속에는 건조한 오리건 동북부에
비옥한 인공 밭이 점점이 조성돼 밀, 감자, 포플러 등을 재배하는 모습이 나와 있다.
위성의 고해상도 센서는 식물의 광합성 정도를 판단해 이 사진에 나온 것처럼 색상별로 표시한다. 짙은 녹색은 식생이 밀집한 곳이다. 그러므로 식물의 성장이나 부족은 가뭄의 정도를 나타내는 핵심적인 지표가 된다.
원 모양의 밭은 중점관개체제, 즉 콜롬비아 강에서 물을 퍼다 쓰는 초대형 스프링클러를 사용해 만들어진 것이다.
테라의 데이터를 사용하면 각 밭의 물 소비량에 대해 신속하고 정확히 지도를 작성해 물 공급 관리를 지원할 수 있다.
미국 내무부는 콜롬비아 강 유역의 농업 및 소비자 수요로 볼 때 수요가 공급을 뛰어넘는 2025년경에 상당한 규모의 물 부족 사태가 일어날 가능성이 크다고 예견했다.
바다표범 해양 센서
앞으로 바다생물들이 환경 데이터를 수집하는 데 중요한 역할을 맡을 것이다.
바다표범은 일종의 최신 해양 센서다. 바다표범 암놈 11마리의 구불구불한 움직임은 바자 캘리포니아와 알래스카 만 사이의 바다표범 이주 패턴을 나타내 준다.
이들의 머리에 붙은 아이팟 크기의 위성 태그는 이들이 뛰어드는 바다의 깊이, 온도, 염도를 기록해 과학자들에게 전달한다.
해양생물의 개체 수 조사 프로그램인 ‘태평양 원양생물에게 태그 붙이기’ 계획은 우선 2010년까지 다랑어, 백상어를 포함한 23종의 바다생물 6,000마리에게 태그를 붙이게 된다.
이 같은 계획으로 최근 놀라운 발견이 있었다. 캘리포니아 앞바다의 이상 온난화 때문에 태그를 단 바다표범들은 먹이를 찾으러 먼 바다로 480km나 나갔다.
태평양의 사이클론
위성을 통하면 폭풍이 어떻게 발전해 가는지 실시간으로 알 수 있다.
이 영상은 태평양의 사이클론이 최고조에 달한 2월 어느 날의 매우 차가운 구름 상층부다. 사이클론 파비오(A), 가메데(B), 훔바(C)가 아프리카를 향해 나아가고 있다.
이 이미지는 미국 해양대기청(NOAA)의 기후예측센터가 개발한 것으로서 5대의 기상 위성이 수집한 데이터를 합쳐 만든 것이다.
위성의 센서는 구름의 온도를 낮추는 대기권 내의 적외선 방출을 측정해 하얀 항적으로 표시한다.
대륙의 모양이 어둡게 나온 것은 주간에 태양이 지면을 달구기 때문이다. 매 30분마다 채집되는 이 데이터는 전 세계의 폭풍이 어떻게 발전해 나가는지 거의 실시간으로 보여주는 최초의 자료다.
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