지구 부영양화 감시; 전 세계적으로 일관된 연안 부영양화 평가를 위한 지구 규모 도구입니다.
핵심 포인트
- 전례 없는 방식으로 부영양화를 전 세계적으로 일관되게 평가할 수 있는 지구 규모(Google 어스 엔진 기반) 앱을 소개합니다.
- 이 앱은 위성에서 추출한 클로로필-a만을 기반으로 전 세계의 부영양화 추세를 파악합니다.
- 이 앱은 부영양화 증상이 심각한 지역과 수질이 개선되고 있는 지역을 감지할 수 있습니다.
북서태평양지역환경협력센터(NPEC)의 엘리지오 데 라우스 마우어 박사와 겐키 테라우치 박사가 이끄는 국제 연구팀과 나고야대학 우주-지구환경연구소(ISEE)의 이시자카 조지 교수, 두 명의 구글 직원(니콜라스 클린턴 박사와 마이클 드윗)이 개발한 도구인 글로벌 부영양화 감시를 통해 우주에서 전 세계 규모의 해안 부영양화 지도를 만드는 데 성공했습니다: https://eutrophicationwatch.users.earthengine.app/view/global-eutrophication-watch
부영양화는 인위적인 영양분(예: 질소 및 인) 부하 증가와 관련된 새로운 글로벌 문제입니다. 전 세계 연안 해역에 공급되는 생활 폐수, 산업 폐수, 비료 등의 활동으로 인해 영양분 부하가 증가하면 식물성 플랑크톤이 과도하게 증식하여 적조 및/또는 저산소증이 발생합니다. 이러한 해안 생태계의 악화를 ‘인위적 부영양화’라고 합니다. 이러한 인위적인 부영양화의 영향과 범위는 종종 전용 모니터링 프로그램이 있는 지역으로 제한됩니다. 그래서 여기에서는 전 세계 최초의 구글 어스 엔진(GEE) 기반 대화형 해안 부영양화 잠재력(CEP) 평가 도구인 글로벌 부영양화 감시를 소개합니다.
이 도구에서는 2003년부터 2020년까지 공간 해상도 4km의 위성 유래 클로로필-a(CHL) 데이터를 전 세계 CEP 스크리닝에 적용했습니다. 한편, 북서태평양 지역의 CEP를 평가하기 위해 1998년부터 2020년까지의 기간에 대해 1km 공간 해상도를 가진 지역 데이터 세트를 사용했습니다. 이 지역 데이터 세트는 황해와 동중국해의 CHL 추정치를 개선했으며 특히 황해와 동중국해와 관련이 있습니다.
이 도구는 식물성 플랑크톤 바이오매스의 지표인 위성에서 추출한 CHL만을 사용하여 전 세계 해양과 대형 호수의 CHL 수준과 추세를 평가하고, CHL 추세와 관련된 3개(D-감소, N-추세 없음, I-증가)와 CHL 수준에 따른 2개(H-고, L-저)로 6가지 등급을 분류합니다. 이러한 방식으로 전 세계의 부영양화(LI, HI) 및 과영양화(LD, HD) 잠재 해역을 사전에 감지할 수 있습니다. 이러한 지도는 연안 수자원 관리자에게 추가 평가가 필요한 곳을 결정하는 데 도움이 되는 지표를 제공합니다.
이 도구는 전적으로 위성에서 추출한 CHL만을 기반으로 하며, 사용자가 다양한 CHL 수준과 추세 평가 간격을 평가할 수 있는 대화형 환경을 제공하는 동시에 Google 어스 엔진(GEE)의 성능을 사용하여 즉시 계산을 실행한다는 점에서 전례가 없는 일입니다. 이 도구는 데드 존(용존 산소가 매우 낮은 지역)과 같이 심각한 증상을 보이는 부영양화 지역과 부영양화 정보가 제한적이거나 전혀 없는 지역을 효과적으로 식별할 수 있습니다. 예를 들어, 이 앱은 두 가지 비교 평가에서 볼 수 있듯이 발해의 수질 개선을 강조할 수 있었습니다(그림 1). 또한, 앱에서 올리고영양화 잠재력도 확인했습니다. 과거 인위적인 부영양화로 고통받았던 일부 일본 연안 해역은 현재 인위적인 영양염류 부하량 감소로 인해 과영양화되고 있습니다. 이로 인해 어업 생산량도 감소했습니다.
지구 부영양화 감시에서는 지속 가능한 개발 목표(SDG) 모니터링과 SDG를 지원하는 지구 관측의 적용에 대한 주요 시사점과 함께 부영양화 추세에 대한 일관된 글로벌 평가에 대한 전망을 소개합니다.
글로벌 부영양화 감시에서 얻은 CEP 지도는 부영양화 정도와 맥락을 제공할 뿐만 아니라 연안 수질 관리자에게 필요한 관리 개입을 위한 수질 정보를 제공하는 데 유용합니다.
그림 1. 발해 연안 부영양화 잠재력(CEP) 지도. LD, LN 및 LI는 각각 감소 추세, 추세 없음 및 증가 추세와 함께 낮은 CHL(α < 5 mg m-3) 상태를 나타냅니다. HD, HN 및 HI는 각각 위에서 언급한 세 가지 추세와 함께 높은 CHL(α ≥ 5 mg m-3)을 나타냅니다. a 1998-2015년 기간의 CEP 예비 평가. b(a)와 동일하지만 1998-2019년 기간의 평가입니다. 자홍색 사각형(b)은 발해의 위치를 나타냅니다.
이 연구 결과는 온라인에 게재되었습니다.
네이처 커뮤니케이션즈
(2021년 10월 22일(금), DOI: 10.1038/s41467-021-26391-9)에 게재되었습니다.
GEE 앱: https://eutrophicationwatch.users.earthengine.app/view/global-eutrophication-watch
