위성 고도측정 (Satellite Altimetry)
쉽게 풀면
위성 고도계는 우주에서 지표를 향해 전파(레이더)나 빛(레이저)을 쏘고 되돌아오는 시간을 재어 표면까지의 거리를 구합니다. 위성의 정확한 위치를 알면 거리를 빼서 표면의 높이를 얻습니다. 1992년 TOPEX/Poseidon 이후 같은 방식의 위성이 계속 바다를 재어 전 지구 평균 해수면이 매년 약 3~4 mm씩 오르고 있음을 보였고, 레이저 고도계 ICESat는 그린란드와 남극 빙상이 어디에서 얼마나 낮아지는지를 정밀하게 그려 냈습니다.
왜 중요한가
위성 고도계는 조위계가 닿지 않는 외해를 포함해 전 지구 해수면을 균일하게 측정하는 유일한 수단이며, 해수면 상승 속도와 가속, 해양 역학 고도(해류), 엘니뇨 같은 해수면 변동의 핵심 관측 자료이다. 빙권에서는 빙상 고도 변화를 질량 변화로 환산하는 측지 질량수지의 근간이고, 해빙 두께·호수 수위·하천 수위 관측으로 확장되어 해양·빙권·수문을 관통하는 지구관측 장비이다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
고도계 시계열로 해수면 상승 속도와 가속을 정량화한 문장이다.
경사진 빙상 가장자리에서도 정확히 잴 수 있는 레이더 고도계의 특수 모드를 활용한 결과이다.
두 위성 자료를 결합해 해수면 상승의 원인을 분해하는 표준 절차이다.
조금 더 깊게 보면
레이더 고도계(TOPEX/Poseidon, Jason-1/2/3, Sentinel-6, Envisat, CryoSat-2, SARAL 등)는 Ku·Ka·C 대역 펄스를 사용하며 대기 지연(건조 대류권·습윤 대류권·전리층)과 해면 상태 편향(sea state bias), 조석·역기압 효과를 보정해야 한다. 정밀 궤도 결정은 GNSS·DORIS·레이저 거리 측정으로 수행되어 궤도 반경 오차가 약 1 cm 수준이다. 합성개구(SAR/Delay-Doppler) 모드는 진행 방향 해상도를 약 300 m로 높이고, CryoSat-2의 간섭 모드는 빙상 가장자리의 경사면 반사점 위치를 결정한다. 레이저 고도계(ICESat 2003~2009, ICESat-2 2018~)는 광자 계수 방식으로 수 cm 정밀도와 약 17 m 발자국을 가져 해빙 건현과 빙상 고도 변화에 강점이 있다. 2022년 발사된 SWOT는 간섭 레이더로 폭 120 km 해수면을 2차원으로 측정해 중규모 이하 해양 구조와 육상 수체를 관측한다. 전 지구 평균 해수면 산출은 여러 위성을 교차 보정해 연결하며, 기기 드리프트와 GIA(해양분지 변형, 약 -0.3 mm/yr)를 보정한다.
주의할 점
레이더 고도계는 빙상의 눈·피른층 침투 깊이 변화에 따라 고도가 달라 보일 수 있고, 고도 변화를 질량으로 환산하려면 피른 밀도 모델이 필요하다. 해안 수십 km 이내는 육지 반사 오염으로 자료 품질이 떨어진다.