최근 기후 변화에 따른 북극 해빙 감소로 북극항로가 신교역로로 대두되어 ‘북극항로를 운항하는 쇄빙선 및 물류 선박의 안정성과 효율성’을 강화하고자 「북극항로 안전항해 지원을 위한 위성 관측 기반 북극 지역의 해양 기상·기후 정보 서비스」를 북극으로 확대하고자 합니다.
기상청 국가기상위성센터는 북극 항로에 대한 주요 해역별 상세 해빙 농도 및 변동성을 제공하며, 위성 관측 해상풍, 해수면온도, 해상 안개(해무) 발생, 구름 정보 등 다양한 기상·기후정보를 제공합니다.
- 북극역 일별 해빙 농도와 북극 해역별* 일별 해빙 농도 분포값을 상세 제공(기존: 100km → 개선: 25km)
- 또, 해빙농도 15% 이상 ~ 50% 이하역에 대한 해빙농도별 상세 색상표를 적용하여 북극항로가 지나갈 수 있는 가능역을 구분 ⇒ 가시성 개선
- 월별 해빙 농도 기후값 및 최근 해빙 농도 분포 분석 결과 제공 ⇒ 해빙 감소로 인한 운항 가능 시기 정보를 제공
- 북극 항로 예상 임의 구간에 대한 항로 지점 시계열 변동성 제공
*북극 해역별: A.척치해, B.동시베리아해, C.랍티브해, D.바렌츠-카라해)
그림 1. 북극항로에 대한 (좌) 북극역(전체)의 해빙 농도와 (우) 해역별 상세 해빙농도 분포 (25.08.01.)
| 구역 | 해역 | 위도 | 경도 |
|---|---|---|---|
| A | 척치해(Chukchi Sea) | 60-80°N | 156-180°W |
| B | 동시베리아해(East-Siberian Sea) | 67-80°N | 145-180°E |
| C | 랍티브해(Laptev Sea) | 70-80°N | 95-145°E |
| D | 바렌츠-카라해(Barents-Kara Sea) | 65-80°N | 14-95°E |
기상정보 산출 원리 및 활용성
북극 해역의 위성관측 기상·기후 정보 제공하며, 위성 해상풍, 해상 안개, 해수면 온도, 구름 정보 등의 산출 원리 및 활용성은 다음과 같습니다.
| 자료 | 산출 원리 |
|---|---|
| 해상풍 | - 극궤도(저궤도) 위성에 탑재된 산란계(Scatterometer) 센서를 이용하여 전파를 해양 표면에 쏘고, 다시 반사되어 돌아오는 전파의 강도를 측정하여 해상풍을 추정하는 것으로 마이크로파 위성 센서로 측정, 10m 고도에서의 풍속 및 풍향을 관측함 |
| 안개 | - 안개는 지표면에서 발생하는 매우 낮은 구름으로서 수적(액체 물방울)으로 구성됨. 이는 11 ㎛ 채널과 12 ㎛ 채널에서의 다르게 흡수/방출되는 특성을 활용 및 낮 동안의 가시 및 근적외 채널을 이용한 반사율 등의 특성을 활용하여 위성 관측함 - 구름 상부의 온도와 표면온도의 차에 대한 임계값 적용하여 안개 산출물 자체 생산함 |
| 해수면 온도 | - 위성 센서가 해양 표면에서 방출 또는 반사된 복사에너지를 측정하여 물리적 또는 통계적 알고리즘을 통해 물리적 온도로 변환하여 산출함 - 주로 적외선 또는 마이크로파 영역의 복사에너지를 측정하여 관측자료와의 경험적 또는 물리 기반 회귀식을 통해 산출함 |
| 천연색RGB영상 | - 채널 |
| 구름 상부 기압 | - 위성 센서로 측정된 적외선 복사값을 활용하여 구름 꼭대기의 온도를 추정하여 그 온도에 해당하는 대기압을 계산하여 산출함 |
| 자료 | 위성/센서 자료 | 해상도 | 비고 | |
|---|---|---|---|---|
| 시간 | 공간 | |||
| 해빙 농도 | DMSP/SSMIS | 일별 | 25km x 25km | 3일 후 표출/ |
| 해수면온도 | GHRSST/OSTIA | 일별 | 대략 5km | 3일 후 표출/ L4 자료(다양한 위성센서(적외,마이크로파), 지상/해양 부이 및 부유식 관측 등 실측 관측 자료 결합한 자료임) |
| 해상풍 | MetOp-B,C | 일별 | 12.5km x 12.5km | 1일 후 표출/ L2 자료 합성 표출 |
| 천연색RGB영상 | Suomi-NPP/VIIRS | 일별 | 5km x 5km | 6일 후 표출/ 일 반사도 L3 자료의 ch03, ch04, ch05 합성영상 |
| 안개 | Aqua/MODIS | 5분 | 1km x 1km | 4일 후 표출/ L1A, L1B, L2자료를 사용하여 자체 생산 |
| 구름 | NOAA-20/VIIRS | 일별 | 100kmx100km | 8일 후 표출/ L3 구름 일평균 자료 |
기상정보 활용성
- 1) 해상풍: 해상풍은 해빙의 이동 방향과 속도를 결정하는 주요 요인 ⇒ 기압계 흐름 예측 및 저기압 경로 추적 활용
쇄빙선의 항로 및 속도 조절에 필수적, 강풍이나 풍향·풍속이 급격하게 변하는 구간 파악 용이 ⇒ 실시간 선박의 항로 변경 판단, 극한 기상 회피 운항, 연료 절감 효과 기대 - 2) 해상 안개: 북극 해역의 위성 안개 정보는 눈덮인 지면과 안개를 구분하여 시야 확보 및 교통 안전 관련 정보 제공 활용
북극 해역에서의 안개로 인한 시정 악화가 자주 발생 ⇒ 가시거리 저하되어 선박의 추돌 위험 증가, 항해 지연과 위험 유발 방지를 위함 - 3) 해수면 온도: 해수면온도는 해빙 가장자리(경계역)에서의 해빙의 생성 및 녹는 시기를 예측 활용, 해빙 계절성 분석에 활용함
북극 해수면 온도 상승 ⇒ 해빙 면적 감소 ⇒ 알베도 효과 감소 ⇒ 더 많은 복사에너지 흡수 ⇒ 추가적인 온난화 유발
위성기반 북극 해수면온도는 해상 항로 주변의 얼음 형성 가능성, 빙산의 융해 속도가 빨라짐에 따른 위험도 예측 등의 선박 항해 안전에 기여 - 4) 천연색 RGB영상: 사람의 눈으로 보는 것과 동일하게 볼 수 있는 위성 영상으로서 북극 해역의 구름 발달 및 약화, 적설역 등 선명하게 볼 수 있으나, 태양광에 의한 반사 성분을 탐지하여 활용하기에 주간만 사용 가능
- 5) 구름 상부 기압 및 구름 정보: 구름은 북극 해빙의 융해 및 형성에 직접적인 영향을 주며, 장기간의 위성 구름 관측 정보는 구름 분포의 변화 및 에너지/복사 수지에 주요 요소임
구름으로 인한 가시성, 강수 예측, 얼음 형성 가능성 영향 ⇒ 북극 항로의 운항 안정성 확보를 위해 필수, 실시간 운항 정보 제공 및 경로 최적화 활용
장기간 축적된 위성 관측자료를 통해 북극 해빙 및 기상정보 서비스는 1) 북극 기후 변화 대응 역량 강화, 2) 국제 물류의 새로운 기회 창출, 3) 기상 예보 정확성 제고 측면에서 큰 기대를 모을 수 있는 중요한 이정표가 되고자 합니다.