순식간에 건조해짐: 위성 데이터를 통해 갑작스러운 가뭄 위험과 우리가 주목해야 할 지역에 대해 알 수 있는 것

스티브 르베이 | 2023년 7월 10일

저자: 스티븐 르베이(Stephen Levay), 메건 자로다(Megan Zaroda)

Arjan Geers가 생성하고 분석한 데이터 세트

Max Borrmann의 시각화

Richard De Jeu, Maarten Lambrechts, Ryder Kimball 및 Yoann Malbeteau에게 특별히 감사드립니다.

전 세계적으로 가뭄은 틀림없이 농민들이 직면하는 가장 큰 적대적 적대자일 것입니다. UN 식량농업기구(FAO)에 따르면, 가뭄의 영향은 특히 저소득 및 저개발 국가의 농업에 고통스럽습니다. 전체 농업 손실의 34% 이상이 가뭄으로 인해 발생합니다. 가뭄의 위협도 예측하기가 더욱 어려워지고 있습니다. 최근 연구에 따르면 단 몇 주 만에 형성되는 가뭄(돌발 가뭄이라고 함)의 빈도와 속도가 증가하고 있는 것으로 나타났습니다. 빠르게 진행되는 가뭄과 느리게 진행되는 가뭄의 비율은 지난 수십 년 동안 74% 이상 증가했습니다.

기후 변화로 인해 악화된 이러한 돌발 가뭄을 차별화하는 점은 장기간의 낮은 강수량과 맞물려 급증하는 폭염이 극심한 증발을 일으킨다는 것입니다. 너무 덥고 건조해서 말 그대로 농작물과 토양에서 물을 빨아들이는, 끝없이 목마른 대기를 상상해 보십시오.

위성 데이터를 포함한 현재 모니터링 시스템은 다음 번 갑작스러운 가뭄이 언제 어디서 발생할지 예측할 수 없지만, 가뭄 위험을 측정하고 특히 가뭄이 발생하기 쉬운 지역을 식별하는 예시 도구로 행성 법의학을 사용할 수 있습니다. 2023년 2월부터 5월까지 Planet에서 운영한 모델을 기반으로 하는 당사의 토양 수분 함량(SWC) 데이터는 다음과 같은 지역의 돌발 가뭄 조건을 보여줍니다.

우리는 이 데이터 세트의 글로벌 범위를 사용하여 지구 전체 표면의 가뭄 위험을 밝히는 방법을 탐색하는 여러 부분으로 구성된 시리즈의 일부로 해당 지역에 특정한 역학을 더 깊이 파고들 것입니다. 하지만 지금은 토양 수분 함량 데이터를 활용하여 전 세계 토양 수분의 급격한 변화를 분석할 수 있는 방법을 살펴보겠습니다.

위성 데이터가 가뭄 위험을 밝혀내는 방법

가뭄은 역동적인 현상이며, Planetary Variables 데이터세트 중 하나인 Planet's Soil Water Content는 세분화된 실시간 측정을 사용하여 가뭄을 알리는 조건의 스냅샷을 캡처합니다. 토양 수분 함량은 NASA, ESA 및 JAXA가 발사하고 유지 관리하는 위성에서 수집한 데이터를 사용합니다. 이 인공위성은 수동 마이크로파 데이터를 사용하여 강화된 해상도로 토양의 최상층에 존재하는 물의 비율을 계산합니다.

갑작스런 가뭄이 발생하는 위치에 대해 더 자세히 알아보기 위해 우리는 2021년 8월부터 2022년 7월까지 1년 동안의 SWC 데이터에 대한 글로벌 측정값을 시각화했습니다. 지도는 건조한 지역을 노란색으로 표시하고, 습한 지역은 녹색으로 표시합니다. 일년 내내 수십 개의 지도를 쌓으면 애니메이션 버전이 생성되고, 그 과정에서 명확한 지역 패턴과 추세가 나타납니다.

그림 2: 토양 수분 함량의 누적 지도는 시간이 지남에 따라 변화하는 가뭄 상황을 밝힐 수 있는 애니메이션을 생성합니다.*

몇 가지 기본적인 계절 패턴은 분명합니다. 예를 들어 북극 전역의 매년 봄 해빙 또는 인도의 여름 몬순입니다. 사하라 사막과 아라비아 사막처럼 지속적으로 건조한 지역도 일년 내내 볼 수 있습니다. 그러나 애니메이션이 미국 서부나 중국 중부에서 보여주는 것처럼 일부 지역에서 더 길거나 더 강렬한 건조 기간을 경험할 경우 이는 눈에 띄고 우려스럽습니다. 행성 변수 데이터는 최대 20년까지 거슬러 올라갑니다. 따라서 아프리카 뿔(Horn of Africa)의 가뭄에 관한 최근 블로그 게시물에서 했던 것처럼 지역 패턴을 역사적 맥락과 비교할 수 있습니다.

가뭄 위험에 집중

우리 팀은 보관 데이터를 사용하지 않더라도 토양 수분 함량(SWC)의 급격한 변화를 관찰하는 기술을 사용하는 것에 대해 궁금했습니다. Eswar Rajasekaran 박사가 이끄는 팀은 유사한 데이터를 사용하여 특정 간격에 따른 토양 수분 변화가 가뭄 모니터링 지수와 밀접한 상관 관계가 있음을 보여주었습니다. 이 작업을 바탕으로 우리 팀은 28일 동안의 SWC 변화를 나타내는 데이터 세트를 구축했으며, 이를 사용하여 아래와 같은 지도를 구축할 수 있습니다.