[미국] 오리건주립대, 눈에 저장된 물의 양 측정지표 개발

눈의 물 저장 능력을 설명하기 위한 새로운 방법 제시…적설량 측정 값 기반 참여

기후변화를 대비하여 수자원 모니터링 및 예측에 활용 가능

『수문학과 지구 시스템 과학(Hydrology and Earth System Sciences)』 2월 20일자에 게재

오리건주립대학교(Oregon State University) 공과대학은 개발한 것보다 총체적인 공유를 통해 눈속에 얼마나 많은 사람들이 얼마나 오래 보관될 수 있는지를 나누는 것입니다. [사진제공 = 오리건주립대학교(오레곤주립대학교)]

눈으로 덮어주는 들판은 스키와 썰매를 타는 사람들에게 재미있는 조립, 건기 시 식수와 관개, 기타 사용자로 물을 제공하기 위해 야외 뒤 생성 탱크와 같은 역할을 수행합니다. 그러나 이러한 눈 속에는 얼마나 많은 양이 얼마나 오래 보관될 수 있습니까?

오리건주립대학교(Oregon State University) 공과대학은 개발한 것보다 총체적인 공유를 위해 약속합니다.

배열 심리(David Hill) 오리건주립대학교 소속은 "물자는 공급과 요구를 맞추기 위해 관리 지표수 많은, 지하 수 있도록 제도 등 다양한 용도 옵션을 고려하는 경향이 있다"며 "눈에 어떻게 물이 있는지 파악합니다. 재능이 있었으면 좋겠다고 계획을 세울 수 있다고 말했습니다.

앵글리 교수와 동작나 아라곤(Christina Aragon) 연구과정 연구원의 연구는 약 40년 동안의 스노우팩 데이터를 조사했습니다, 새로운 지표인 '눈 속 물 저장량(Snow Water Storage)'을 통해 미국 48개 주 산악 서버 팩(Mountain Snowpack)에 매년 저장되는 물의 양이 22% 설명하는 것을 확인한다.

힐 교수는 "최대 적설량과 같이 단일 시점의 눈 변수를 포착하거나 적설 기간 등 시간적 측면에서 눈의 특성을 설명하는 다른 지표와 달리, 눈 속 물 저장량 지표는 다양한 시공간 규모에서 적용될 수 있다"며 "이는 단순히 최대치가 아닌 누적된 수치일 뿐이고, 자동차 여행을 위해 하루 500마일을 주행한 것만을 따지는 게 아니라 주어진 연도에 주행한 마일 수를 합산하는 것과 같다"고 설명했다.

일정 기간 동안 스노우팩에 저장된 물의 양을 측정할 수 있는 장치를 도입하는 것 외에도, 이번 계산법은 물저장에서 큰 역할을 하는 산악 스노우팩에 대한 새로운 지표를 발견했다는 점에서 중요하다.

힐 교수와 아라곤 연구원은 48개 강 하류에 눈의 형태로 저장된 전체 물의 72%가 산에 있는 반면, 산은 전체 면적의 16%에 불과하다는 점에 주목했다. 

힐 교수는 "눈 자원을 설명하거나 정량화하는 방법에는 여러 가지가 있지만 전통적인 측정법 가운데 일부는 점점 더 설명하는 데 어려움을 겪고 있다"며 "연구진은 눈이 점점 더 간헐적으로 내리거나 비로 바뀔 경우 더 깊이 이해하고 더 많은 적용 가능성을 가진 눈의 물저장 능력을 설명하는 새로운 방법을 제시했다"고 강조했다.

SCI급 국제 학술지인 『수문학과 지구 시스템 과학(Hydrology and Earth System Sciences)』에 게재된 이번 연구는 일반적으로 사용되는 적설량(Snow Water Equivalent) 측정값을 기반으로 하며, 용기에 쌓인 눈이 녹은 후 얼마나 많은 물이 남아 있는지를 보여준다.

아라곤은 "스노우팩에 담긴 물의 양과 눈으로 저장되는 시간을 고려함으로써 다양한 종류의 스노우팩에 저장된 물의 양을 정량화할 수 있다"며 "이는 우리가 일반적으로 산의 높은 고도에서 갖고 있는 것과 같은 지속성 스노우팩, 낮은 고도에서 발견되는 일시적 스노우팩, 지구온난화로 인해 일시적으로 변화하는 스노우팩 등을 포함한다"고 말했다.

아라곤은 적설량 저장 지표가 여러 유형의 스노우팩에 적용될 수 있어 기후 변동성이 증가하는 미래에 수자원을 모니터링하고 예측하는 데 점점 더 중요해질 것이라고 전망했다.

힐 교수는 48개 주에서 지난 몇 년 동안 눈과 비가 내리는 장소와 시기에 극단적인 기근 주기를 보였으며, 스노우팩은 지난 10~20년 동안 대폭 감소했다고 지적했다.

힐은 "오리건 주와 같은 곳에서는 특히 중요한데, 오리건 주 전체 연간 강수량의 15%가 눈으로 내리고 스노우팩은 저수지와 같은 기능을 할 뿐 아니라, 겨울철 강수량을 억제하고 봄과 초여름에 천천히 강수를 방출한다"며 "그 시기에 강우량은 한 해 동안 감소했으나 물에 대한 수요는 증가하고 있어 이 방법은 유용하다"고 주장했다.

기후가 따듯해지고 스노우팩이 점점 더 다양해짐에 따라 연구진이 개발한 새로운 지표는 지구 스노우팩의 저장 측면을 보다 객관적으로 정량화하는 데 도움이 된다. 작은 규모에서 큰 규모에 이르기까지 농업용수 사용자는 수요와 공급의 균형을 맞출 필요가 있으며, 눈 저장은 공급 시기에 큰 영향을 미칠 수 있다. 

힐 교수는 "앞으로 나아가면서, 그리고 과거에서 현재로 넘어가면서 비교적 좋은 소식은 연간 강수량이 그렇게 극적으로 변하지 않는다는 것"이라며 "그러나 변하는 기온은 눈 저장과 물가용 시기에 영향을 끼친다"고 밝혔다.

[원문보기]

Oregon State Researchers Take Deep Dive Into How Much Water Is Stored In Snow

CORVALLIS, Ore. – A heavy snowpack is fun for skiers and sledders, and it also acts like an open-air storage tank that melts away to provide water for drinking, irrigation and other purposes during dry months.

But exactly how much water is held in snowpacks, and for how long?

That information, critical to water managers around the globe, has taken on new clarity thanks to a new, more holistic calculation technique developed by researchers in the Oregon State University College of Engineering.

“Water managers tend to consider a portfolio of infrastructure options – surface water reservoirs, groundwater recharge programs, etc. – to match supply to demand,” OSU’s David Hill said. “Increased understanding of how much water is in snow should allow them to make long-term planning decisions for how to adjust that portfolio.”

The study by Hill, a professor of civil engineering, and doctoral student Christina Aragon looked at nearly four decades of snowpack data. Through their new metric, which they call snow water storage, they identified a 22% drop in how much water is held annually in the mountain snowpacks of the lower 48 states.

“Unlike other widely used metrics that capture snow variables at a single point in time, like maximum snow water equivalent, or describe snow characteristics in terms of time, such as length of snow season, snow water storage is applicable at numerous time and space scales,” Hill said. “It’s really just a cumulative sum, not a maximum value; it’s like adding up the number of miles you drive in a given year, rather than just thinking about the 500 you did on one day for your road trip.”

In addition to introducing a better tool for gauging how much water is in snowpacks over periods of time, the findings are important because of what the new metric revealed about mountain snowpacks, which play an outsized role in the nation’s water storage.

Hill and Aragon note that of all the water stored in the form of snow in the lower 48, 72% of it is in the mountains, though mountains cover just 16% of the total area.

“There are many ways to describe or quantify our snow resources, but some of the traditional measures, such as the April 1st snowpack, increasingly do not tell the full story,” Hill said. “We present a new way of describing snow’s water storage ability that adds deeper understanding and has more applicability in cases where our snowfall is increasingly intermittent or, regrettably, turning to rain.”

The researchers’ work, presented in a paper published in Hydrology and Earth System Sciences, builds on a commonly used measurement known as snow water equivalent; as its name implies, it’s how much water is left in a container after the snow that was placed in it melts.

“By considering the amount of water held in the snowpack and the amount of time the water is stored as snow, we are able to quantify water storage in different types of snowpacks,” Aragon said. “This includes persistent snowpacks, like we typically have at high elevations in the mountains; transient snowpacks, which are typically found at lower elevations; and snowpacks that are transitioning from persistent to transient due to climate warming.”

Aragon adds that because the snow water storage metric can be applied to multiple types of snowpacks, it may become increasingly valuable for monitoring and predicting water resources “amidst a future of increased climate variability.”

Hill points out that the past several years in the lower 48 have seen a “feast or famine cycle of extremes when it has come to the where and the when of our snow and rain.” And in general snowpacks have considerably declined over the past 10 to 20 years.

“That particularly matters in places like Oregon, where 15% of the state’s total annual precipitation falls as snow, and our snowpack functions like a reservoir,” he said. “It holds back winter precipitation and slowly releases it in spring and early summer. This is useful because, at those times, our rainfall has tapered off for the year, but demand for water is on the rise."

기후가 따뜻해지고 눈이 쌓이는 정도가 점점 더 다양해짐에 따라(2023~24년 겨울이 좋은 예) OSU에서 개발한 새로운 측정법과 같은 측정법은 전 세계 눈더미의 저장소 저장 측면을 보다 객관적으로 정량화하는 데 도움이 된다고 Hill은 말했습니다.

지방 규모에서 지역 규모에 이르기까지, 도시 및 농업용 물 사용자는 수요와 공급의 균형을 맞춰야 하며, 적설량은 공급 측면의 시기에 큰 영향을 미친다고 그는 지적합니다.

“우리가 앞으로 나아가면서, 과거에서 현재로 옮겨가면서 상대적으로 좋은 소식은 연간 강수량이 그렇게 극적으로 변하지 않는 경향이 있다는 것입니다.”라고 그는 말했습니다. "그러나 온도 변화는 눈 저장에 큰 영향을 미치고 따라서 물 가용성 시기에도 큰 영향을 미칩니다."

이 작업에 대한 자금은 OSU 대학원 오레곤 복권 학업 우수상과 오레곤 주 수자원 대학원 프로그램 동창상에서 나왔습니다.

[출처 = 오리건주립대학교(Oregon State University) ( https://today.oregonstate.edu/news/oregon-state-researchers-take-deep-dive-how-much-water-stored-snow ) / 2024년 3 월 18일]

[연구논문출처 = 『수문학과 지구 시스템 과학(Hydrology and Earth System Sciences)』 ( https://hess.copernicus.org/articles/28/781/2024/ ) / 2024년 2월 20일자]