해빙 두께, 위성 밀집도와 결빙도일로 추정하는 방법

극지 항로의 위험을 계산하려면 얼음이 있는지와 함께 꼭 알아야 하는 값이 해빙 두께입니다.

북극 위성 지도는 매일 어디가 얼음으로 덮였는지 보여 줍니다. 하지만 같은 하얀 바다라도 손가락 두께의 얇은 얼음과 사람 키만 한 얼음은 배에게 전혀 다른 의미입니다.

극지 운항 위험을 계산하는 국제 방식도 얼음의 종류, 곧 두께와 나이에 따라 위험값을 다르게 매깁니다. 그래서 덮인 정도만 알고는 위험을 제대로 셈할 수 없습니다.

아래에서 위성이 매일 보는 값이 무엇인지, 쌓인 추위로 두께를 추정하는 원리, 여름을 넘긴 얼음을 가리는 방법, 이 추정의 한계와 검증 계획을 차례로 설명합니다. 극지 항로 자료를 검토하고 있다면 참고해 보세요.

분류: 해빙 데이터

해빙 두께를 알기 전에 위성은 밀집도부터 봅니다

북극 전체를 매일 보는 대표적인 위성 자료는 마이크로파 관측입니다. 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 GCOM-W 위성에 실린 AMSR2는 얼음과 바다가 내는 마이크로파의 차이로 바다가 얼음으로 덮인 비율을 계산합니다.

빛이 아니라 마이크로파를 쓰기 때문에 구름이 끼거나 해가 뜨지 않는 극야에도 관측이 됩니다. 겨울 북극처럼 몇 달 동안 해가 뜨지 않는 곳에서 이 점은 매우 중요합니다.

POLARROUTE AI는 독일 브레멘대학이 공개하는 AMSR2 해빙 밀집도 자료를 매일 받습니다. 해상도는 6.25km이고, 이를 항로 계산용 격자로 옮겨 씁니다.

다만 이 값은 덮인 비율입니다. 얼음이 얼마나 두꺼운지는 이 자료만으로 알 수 없어, 두께를 따로 추정하는 단계가 필요합니다.

쌓인 추위로 두께를 계산합니다

바닷물은 추운 날이 이어질수록 아래쪽으로 얼어 갑니다. 그래서 얼음 두께는 그동안 쌓인 추위와 밀접한 관계가 있습니다. 하루 평균 기온이 바닷물 어는점보다 얼마나 낮았는지를 날마다 더한 값을 결빙도일이라고 부릅니다.

결빙도일과 두께의 관계는 오래전부터 연구됐습니다. POLARROUTE AI는 Lebedev(1938)의 관계식을 써서, 두께를 1.33에 결빙도일의 0.58제곱을 곱한 값(cm)으로 추정합니다.

출발점은 기후 평년의 결빙도일입니다. 항로가 지나는 지점은 ERA5 재분석 기온(Open-Meteo 제공)으로 다시 계산합니다. 올해가 평년보다 따뜻하면 두께가 얇게, 추우면 두껍게 나옵니다.

항로 위 점을 다시 계산하는 이유는 해마다 겨울이 다르기 때문입니다. 평년보다 늦게 추워진 해에는 같은 날짜라도 얼음이 얇고, 일찍 추워진 해에는 두껍습니다. 평년 값만 쓰면 이런 차이를 놓쳐 위험을 실제보다 크거나 작게 볼 수 있습니다.

이렇게 추정한 두께는 화면에 대리값으로 표시됩니다. 실제로 잰 값이 아니라는 점을 사용자가 늘 알 수 있게 하려는 것입니다.

해빙 두께와 함께 얼음의 나이를 가립니다

얼음은 두께만큼 나이도 중요합니다. 한 겨울 동안 자란 1년빙과 여름을 넘긴 다년빙은 염분과 단단함이 달라, 극지 운항 위험값에서도 큰 차이가 납니다. 얼음의 나이에 따른 성질은 미국 국립빙설자료센터(NSIDC)의 해빙 과학 안내에 잘 정리돼 있습니다.

POLARROUTE AI는 해빙이 가장 줄어드는 9월 15일 무렵을 기준으로 삼습니다. 이때도 밀집도가 70% 이상이던 칸은 여름을 견딘 얼음으로 보고 2년빙이나 다년빙으로 분류합니다.

그 밖의 칸은 추정 두께에 따라 회백빙, 얇은 1년빙, 중간 1년빙처럼 단계를 나눕니다. 이 분류가 내빙 등급별 위험값 표와 연결되어 위험 지수가 계산됩니다.

같은 방식은 북극 해빙 면적 추세에도 쓰입니다. 데모 화면 기준으로 북극 해빙 면적은 9월 최소 약 421만㎢에서 11월 13일 약 832만㎢로 늘었고, 하루 평균 7만 9천㎢씩 늘었습니다.

추정값은 실측과 비교해 검증할 계획입니다

이 방식의 장점은 북극 전체를 매일 같은 기준으로 계산할 수 있다는 점입니다. 공개된 관계식과 기온 자료를 쓰므로 계산 근거를 설명하기도 쉽습니다.

한계도 분명합니다. 6.25km보다 작은 수로나 빙산은 볼 수 없고, 바람에 밀려 겹쳐 쌓인 얼음 능선은 결빙도일만으로 반영되지 않습니다. 그래서 실제 두께와 차이가 날 수 있습니다.

그래서 이 값은 출항 전 계획에서 어디를 먼저 조심해야 하는지 고르는 데 알맞습니다. 실제 운항에서는 선박에서 본 얼음 상태와 공식 빙상 정보로 다시 확인하는 과정이 꼭 필요합니다.

앞으로의 시범 운영에서는 극지 연구 항차에서 잰 해빙 두께와 추정값을 비교할 계획입니다. 목표는 평균 오차 20cm 이하이며, 아직 결과가 아니라 목표입니다.

여기까지 위성 밀집도와 결빙도일로 두께를 추정하는 방법과 그 한계를 설명드렸고, 쓰는 자료와 갱신 주기는 해빙 데이터 안내에서 자세히 확인하실 수 있습니다.

자주 묻는 질문

추정 두께를 공식 자료처럼 써도 되나요?

아니요. 계획 단계의 참고값입니다. 운항 판단에는 공식 빙상 정보와 현장 관측을 함께 봐야 합니다.

자료는 얼마나 자주 바뀌나요?

밀집도는 매일 갱신되고, 저장한 항차는 새 자료로 다시 계산할 수 있습니다.

남극에도 쓸 수 있나요?

지금은 북극 항로를 중심으로 계산합니다. 남극 적용은 따로 검토가 필요합니다.

편집 및 답변 모멘트큐브 POLARROUTE팀 / james@momentcube.com · 032-212-1011