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동토층의 온도는 어떻게 측정하는가?

정지영(극지연구소)

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Global Terrestrial Network for Permafrost (GTN-P)는 영구동토층 관련 인자들을 모니터링하는 주요 국제 프로그램이다(http://gtnp.arcticportal.org/). GTN-P는 International Permafrost Association (IPA)에 의해 1990년대 만들어졌고, 영구동토층의 온도와 활동층의 두께 변화에 대한 공간적 구조, 경향, 변이 등을 종합적으로 파악하기 위해 시행되었다. GTN-P는 크게 두 개의 국제 모니터링 네트워크가 있다. 하나는 Thermal State of Permafrost (TSP)로서 보어홀(borehole) 네트워크에서 영구동토층의 열적 상태의 장기 모니터링을 하고 있고, 다른 하나는 Circumpolar Active Layer Monitoring (CALM)으로서 활동층의 두께와 동태에 대한 모니터링을 한다.


2014년 5월 현재 영구동토층 온도를 모니터링하는 보어홀은 1059개이고, 활동층 모니터링 사이트는 239개이다. 이중 러시아(27.5%), 미국(19%), 캐나다(18.5%) 순으로 많은 수의 보어홀을 보유하고 있고, 미국(25.5%), 러시아(24%), 몽골(19%) 순으로 많은 수의 활동층 모니터링 사이트를 운영하고 있다. 지중온도를 가장 오랫동안 모니터링한 지역은 러시아의 Umabybyt 20 지점으로서, 30년간 기록을 보유하고 있다. 가장 깊은 보어홀은 캐나다의 Marryatt K-71 지점으로 1028 m 깊이이다.

 

영구동토층 온도는 보어홀 안으로 보정된 서미스터(온도에 따라 전기저항치가 달라지는 반도체 회로 소자)를 넣거나, 보어홀 안에 영구 또는 일시적으로 설치된 여러 센서케이블로부터 온도를 기록하여 얻어진다. 활동층의 계절적, 장기간 변화는 매년 일회 물리적으로 probing, frost (or thaw) tubes를 이용하거나, 데이터 로거에 의해 획득된 토양 온도를 활용하여 기록하는 방법 등이 있다.

 

영구동토층 온도 데이터는 US-Russia TSP 홈페이지인 www.permafrostwach.org 사이트에서 무료로 볼 수 있다. CALM프로그램은 1991년에 만들어졌고, International Tundra Experiment (ITEX)에 의해 지원된다. 모든 CALM 사이트에서 얻어진 데이터는 CALM 과 National Snow and Ice Data Center에서 확인할 수 있다. 넓은 공간 범위에서 장기적으로 획득된 데이터를 공유하는 것은 이러한 활동이 새로운 과학적 안목을 제공하고 전세계적인 과학적 문제, 주제들을 해결하기 위해서는 국제적 협력이 필요하다는 인식 때문이다.

정지영(극지연구소)

오하이오 주립대학에서 질소 처리가 식물의 토양에 미치는 영향을 공부했다. 지금은 극지연구소에서 북극 툰드라 지역의 기후변화가 토양 내 저장된 유기탄소를 어떻게 변화시키는지, 극지 생물과 토양 특성의 상관관계를 연구하고 있다.