한국항공우주연구원

  기후 변화 및 인간의 영향에 직면한 현 상황에서 농업 생산성의 정확하고 신뢰할 만한 전 지구적 규모의 총 1차 생산력(Gross Primary Productivity, GPP) 측정 자료를 기반으로 전 세계의 식량 생산은 2050년까지 두 배가 필요할 것으로 예측된다.

  국제협력의 일환으로 시드니 기술 대학의 원격탐사 전문가인 Alfredo Huete 교수는 전 세계 작물 생산성의 모니터링을 크게 향상시킬 수 있는 가능성을 가지고 획기적인 방법을 적용하여 이 목표를 달성할 것으로 보인다. 

  최근에 美국립 과학 학술대회 논문집 (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS)에 발표된 엽록소 형광자료를 이용한 새로운 우주 기반의 광합성 모니터링 기법을 통해서 기후 변화로 인한 농업 생산성 및 수확량에 대한 예측치를 신뢰할 만한 수준으로 제공할 것으로 예상된다. 

  2014년에서 2015년 사이에 발사되는 위성을 통해 농업 자원의 관리를 향상시키기 위한 양질의 자료가 제공가능 하고, 보다 개선된 모니터링 결과가 기대되기 때문에 이 연구결과는 시의적절하다고 할 수 있다. 

  현재 수준에서 GPP에 대한 가장 정확한 추정치는 농지에 설치된 타워에 부착된 미기상 관측기기로부터 이산화탄소의 교환을 직접 측정하는 방법이다. 그러나 이러한 플럭스 타워가 상대적으로 작은 영역을 샘플링하는 경향이 있고, 북미와 유럽에 집중되어 있다. 이러한 단점들을 극복하기 위해 과학자들은 현재 우주로부터 육상식물에 대한 광합성을 모니터링 하기 위해 좋은 결과를 기대할 수 있는 분광학적인 측면에서의 개선된 방법을 활용하고 있다. 

  Huete는 “광합성은 지구상의 모든 생명체를 위해 가장 중요한 에너지원이고 일반적으로 이러한 현상에서는 농업에서 생산되는 식량과 연료의 공급에 상한선을 제공할 것이다. 하지만 지금까지 전 세계 곡창지대를 대상으로 광합성 효율을 평가하기에는 매우 어렵다.” 라고 주장하고 있다. 

  이와 관련된 논문의 저자는 전 세계 농경지를 대상으로 태양유도 엽록소형광 (Sun-induced chlorophyll fluorescence, SIF)을 모니터링하여 작물의 광합성을 전 지구적 규모로 예측하는 유일한 연구라고 말한다. 이것은 원격탐사 기법으로 생성된 SIF 정보가 작물 및 초지 생태계의 생산성을 직접 측정할 수 있다는 것을 보여준다. 

  Huete는 SIF가 650-850nm의 특정 분광대역에서 전자기적 신호로 방출되는 광합성의 부산물이라고 설명한다. 

  이제는 전 지구 오존감시 시험위성(Global Ozone Monitoring Experiment-2, GOME-2)으로 보다 광범위한 지역을 추가정보 또는 복잡한 모델링 없이 고해상도로 더욱 빈번하게 향상된 기법으로 SIF 모니터링이 가능하게 된 것이다. SIF 자료가 우리에게 美 옥수수 지대 및 비옥한 인도-갠지스강 유역의 평야와 같은 광역 작황지대에 대하여 실제 광합성 흡수율을 평가할 수 있기 때문에 정말 획기적인 방법이라 할 수 있다. 이는 실질적으로 과소 추정되는 경향이 있는 해당 지역의 생산성에 대하여 현재의 전 지구 규모 탄소순환 모델을 개선할 수 있다는 점을 의미한다.  

[그림] 미국 중서부에서의 광합성 활동 모니터링 (NASA)

※ 이 글은 아래의 링크 기사를 참조하여 작성하였습니다. 

   출처 : Laboratory Equipment 웹페이지 기사

(http://www.laboratoryequipment.com/news/2014/05/space-based-observations-key-food-security)

작성 : 한국항공우주연구원 윤보열 (선임연구원)