우주에서 온 이미지를 사용하여 지구의 변화를 감시한다. 해안 환경에서의 비정상적인 조류 확산은 인간의 건강과 해양 생물을 위협

우주에서 온 이미지를 사용하여 지구의 변화를 감시한다. 
해안 환경에서의 비정상적인 조류 확산은 인간의 건강과 해양 생물을 위협을 예방

 

오대호 중 하나인 온타리오 호수에 늦여름 플랑크톤 꽃이 피었다.
이렇게 많은 농도의 해조류가 수질 저하, 인간의 건강 우려, 그리고 다량의 어류와 다른 수생생물을 죽이는 저산소증(하류 수질에서의 산소 감소)을 유발할 수 있다.

해안에서, 사람들은 일반적으로 푸른 바닷물과 백사장을 기대한다.
만약 상황이 녹색으로 보인다면 그들은 "빨간색"을 볼 수도 있다.
유해한 알갈 블룸(HAB) —해안 환경에서의 비정상적인 조류 확산은 인간의 건강과 해양 생물을 위협한다.
해안 사업, 휴양, 관광 산업은 해변에 두꺼운 층의 냄새나는 거품이 형성되고 지역 해산물이 의심스러워지기 때문에 어려움을 겪고 있다.
자연계도 고통을 겪는다.
멸종 위기에 처한 해양 포유류를 포함한 물고기와 다른 생물들이 죽을 수도 있다.
조류는 전세계 탄소 순환에서 주요한 역할을 하며, 꽃들은 해양 탄소 고정의 많은 부분을 담당한다.
이제, 과학자들은 우주에서 온 이미지를 사용하여 HAB를 조기에 발견하는 방법을 개발했다.
HAB 검출은 다양한 물 종류와 깊이, 용해 및 부유 유기물 및 무기물, 바닥 반사율 등으로 해안 환경의 복잡성으로 인해 난제를 제기한다.
기존의 알고리즘은 해조류의 녹색 색소인 엽록소를 검출하고, 실제 꽃과 퇴적물 플룸이나 착색된 용해 유기물과 같은 다른 꽃 같은 특징을 구별할 수 없다.
HAB 시스템은 대신 엽록소를 검출하는 알고리즘을 사용하는데, 이 알고리즘은 이러한 다른 특징들과 꽃들을 구별할 수 있게 해준다.

전직 해군 연구소 과학자 루훌 아민은 ISS 국립 연구소의 프로젝트의 일환으로 이 알고리즘을 다듬었다.
고도와 궤도 기울기 때문에, 이 우주 정거장은 HAB가 주요 위협인 모든 열대 및 대부분의 온대 연안 지역을 포함하여 지구 표면의 약 80%를 차지한다.
그것은 해안 HAB 연구를 위한 이상적인 플랫폼이 되었다.
아민은 "정화된 알고리즘을 이용해 플로리다 걸프만 앞바다에서 계절적 HAB 형성을 성공적으로 감지했다"고 말했다. "걸프만의 HAB들, 특히 서부 플로리다 쉘프의 HAB들은 매년 수백만 달러의 사회경제적 피해를 입히며 해양 생물과 인간의 건강을 위협하고 있다."

아민은 이 작업을 바탕으로 바이오옵토센스, LLC라는 스핀오프 회사를 설립했다.
"이 알고리즘은 또한 우리가 HAB에 기여하는 환경 과정을 이해하는데 도움을 줄 수 있고 궁극적으로 인간의 건강과 수십억 달러의 어업과 관광 산업에 이익을 줄 수 있다."고 그는 덧붙였다.

미시시피 대학, 뉴욕 시립 대학, 해군 연구소는 이미 바이오옵토센스 알고리즘을 사용했다.
알고리즘 개발에 사용된 이미지는 처음에 우주정거장의 HICO(Hyperspectral Imager for Coastal Ocean)에서 나왔다. 이 특수 카메라는 빛을 수백 개의 파장 채널로 분리해 해안을 따라 물과 육지의 구성에 대한 정보를 공개했다. HICO는 약 10,000개의 지구 초경계 장면을 수집했는데, 대부분은 NASA의 오션 컬러 웹사이트를 통해 볼 수 있다.

HICO는 더 이상 작동하지 않지만, HAB 알고리즘은 Sentinel-3와 Geostation Ocean Color Imager와 같은 위성 센서의 영상을 사용할 수 있다.
HAB는 보통 수온이 따뜻할 때 발생하기 때문에 기후 변화가 전 세계의 따뜻한 물을 야기함에 따라 문제가 커질 수 있다.
신뢰할 수 있고 정확한 위치를 제공함으로써 HAB 시스템은 HAB 데이터를 수집하기 위해 정기적으로 샘플링 보트를 발송하는 연안 관리자와 조직에 상당한 비용 절감 효과를 나타낼 수 있다.
이러한 현장 측정은 노동 집약적이고, 시간이 많이 소요되며, 비용이 많이 든다.
이 도구는 또한 관광사업자와 같은 연안 사업자가 해안에 도달하기 전에 만개할 준비를 함으로써 HAB의 경제적 타격을 최소화할 수 있게 해준다.

관광객들은 이 정보를 이용하여 여행을 계획할 수 있다.
HAB의 생태를 연구하는 과학자들은 HAB의 실제 존재에 기초하여 현장 측정을 위한 장소를 대상으로 할 수 있다.
"또한, 이 연구는 예를 들어, 지역 생태계 모델의 국가 변수로 HAB 요소를 추가할 수 있게 함으로써 지역 생화학 모델의 개선을 가져올 것이다."라고 아민은 말했다.
"이것은 꽃의 이미지를 모델에 동화시켜 꽃의 예측을 향상시키는 것을 용이하게 한다.
우주에서 녹색을 보는 것은 해변을 찾는 사람들과 다른 사람들을 분홍색으로 유지하는 데 도움이 될 수 있다.