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환경 지구 관측과 기후 정보를 혁신하는 10가지 새로운 기술 동향

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작성자 관리자
댓글 0건 조회 51회 작성일 24-09-18 09:28

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지구 관측과 기후 정보를 혁신하는 10가지 새로운 기술 동향

기후 관련 재해가 더 빈번해짐에 따라 실행 가능한 기후 정보에 대한 필요성은 그 어느 때보다 커졌습니다. 지구 관측 기술은 빠르게 변화하는 환경과 지구 시스템의 상호 연결된 역학에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다.

2032년까지 위성 지구 관측은 누적적으로 2엑사바이트(20억 기가바이트) 이상의 데이터를 생성할 것으로 예상됩니다   . 이 데이터의 양과 복잡성으로 인해 역사적으로 실행 가능한 기후 솔루션으로 변환되지 못했습니다.

방대한 양의 데이터는 운영 의사 결정 프로세스에 쉽게 통합할 수 있는 통찰력을 생성하기 위해 정교한 처리 및 분석이 필요합니다. 지구 관측 데이터를 더욱 유용한 기후 및 날씨 정보로 전환하려면 효율적이고 효과적인 데이터 처리 및 분석이 필수적입니다.

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위성, 인공지능(AI) 및 기타 시너지 기술의 발전으로 지구 관측 데이터가 그 어느 때보다 더 쉽게 접근 가능하고 영향력이 커지고 있습니다. 세계경제포럼과 MIT 미디어랩에서 발행한 새로운 보고서인  지구 관측의 미래 차트: 기후 정보를 위한 기술 혁신은 전례 없는 기후 통찰력을 제공하는 10가지 주요 지구 관측 기술 동향을 살펴봅니다.

1. 위성의 첨단 센서 기술

최근 위성 지구 관측 센서의 발전으로 전 지구적 범위, 해상도, 정확도가 더욱 향상되었고 관측 가능한 측정 범위도 더 넓어졌습니다.

"초분광" 영상을 촬영하도록 장착된 위성은 보다 자세하고 정제된 데이터를 수집하여 현재 다중 스펙트럼 영상의 2~3배에 달하는 시간적, 공간적, 스펙트럼적 해상도를 생성할 수 있습니다. 이러한 향상된 스펙트럼 해상도는 식물 건강의 차이를 감지하고 산불 화상의 심각성을 보여주어 보다 정확한 물 관리와 정확한 재해 후 복구 노력을 가능하게 합니다.

2. AI, 머신러닝, 딥러닝

정교한 AI 및 머신 러닝(ML) 알고리즘은 지구 관측 데이터의 처리 및 분석을 가속화하고 있습니다. 예를 들어, 기존 데이터로 훈련된 ML 기반 모델은 기존 기후 모델보다 최대  1,000배 더 빠르게 추정치를 생성할 수 있습니다  . 이를 통해 홍수 지도와 같은 날씨 예보 모델을 생성하는 데 걸리는 시간을  최대 80%까지 줄일 수 있습니다 .

이를 통해 허리케인이나 홍수와 같은 기후 관련 사건 이후 몇 시간 또는 몇 분 내에 자세한 재해 후 평가를 수행할 수도 있습니다. 기존 모델이나 현장 검사는 몇 주가 걸릴 수 있습니다. 지구 관측 데이터와 함께 사용되는 AI 모델의 계산 효율성이 제공하는 전례 없는 속도와 정확성은 시기적절한 의사 결정에 필수적입니다.

3. 위성 엣지 컴퓨팅

위성 엣지 컴퓨팅은 위성 궤도에서 직접 지구 관측 데이터를 처리합니다. 이를 통해 데이터 수집에서 실행 가능한 통찰력으로 이동하는 데 걸리는 시간이 단축됩니다. 이 기술은 대기 시간과 데이터 다운로드 필요성을 줄여 재난 상황에서 중요한 정보를 비상 대응자에게 더 빠르게 전송할 수 있습니다.

4. 지구관측센서의 소형화

소형화된 센서와 제조 및 발사 비용의 감소로 더 많은 국가가 자체 지구 관측 위성을 제조하고 발사할 수 있게 되었습니다. 이로 인해 공개적으로 이용 가능한 지구 관측 데이터가 늘어납니다.

마이크로전자공학과 반도체 기술의 발전으로 더 큰 처리 능력이 더 작은 칩에 통합되었습니다. 이를 통해 무겁고 에너지 집약적인 장비에 의존하는 대신 센서 하드웨어 자체에서 데이터 분석을 용이하게 할 수 있습니다.

5. 고급 기능을 갖춘 더 큰 위성

소형화와 더불어, 현재 고급 센서와 향상된 데이터 전송 기능을 갖춘 대형 위성에 대한 평행 추세가 있습니다. 이러한 대형 플랫폼은 더 안정적이고, 더 많은 기능을 제공할 수 있으며, 더 크고 복잡한 기기를 수용할 수 있습니다.


6. 기후 ML 기반 모델

전통적인 지구 시스템 모델은 복잡한 수치 시뮬레이션을 사용하여 기후 역학을 이해하고 미래 기후 시나리오를 예측하는 데 도움을 줍니다. 이러한 모델은 종종 계산 집약적이어서 1세기 동안의 기후 활동을 시뮬레이션하는 데 최대  10메가와트시의 에너지를 소모합니다  . 이는 대략 1년 동안 집에 전력을 공급하는 것과 같습니다.

이와 대조적으로, 물리학에 기반한 ML을 통합하는 기후 모델은 엄청난  페타바이트 규모의  데이터 세트를 처리하여 정확하고 빠른 날씨 및 기후 예측을 제공할 수 있습니다. 이러한 ML 기반 모델은 특히 지역화된 연구에 효과적이며, 상당히 낮은 계산 비용으로 고해상도 예측을 제공하며, 연구에서는 최대  100배 더 높은 에너지 효율성을 보여줍니다 .

7. 지리공간 AI 기초 모델

이 기술은 방대한 양의 위성 지구 관측 데이터에서 고수준 패턴을 감지하도록 설계되었습니다. 자체 감독 방식으로 다양한 데이터 세트에서 학습된 지리공간 AI 모델은 광범위한 응용 프로그램에 사용할 수 있으며 정확한 글로벌 패턴 모델을 만드는 데 매우 효과적입니다.

8. 디지털 트윈

디지털 트윈은 기후, 해양 및 생태계와 같은 지구 시스템의 역동적인 디지털 복제본입니다. 이를 통해 사용자는 복잡한 지구 시스템 현상을 더 잘 이해하고 예측하고 조사할 수 있습니다.

디지털 트윈 기술을 사용하면 사용자는 다양한 "만약" 기후 시나리오를 분석할 수 있습니다. 이를 사용하여 다양한 기후 관련 전략의 잠재적 영향을 시각화하고 테스트할 수 있습니다.


9. AR/VR 데이터 몰입형 플랫폼

증강 현실(AR) 및 가상 현실(VR) 플랫폼은 사용자에게 몰입형 경험을 제공합니다. 이러한 직관적인 플랫폼은 다양한 이해 관계자가 지구 관측 데이터에 액세스하고 이해하는 방식을 변화시키고 있으며 대화형 학습을 통해 데이터 리터러시를 장려하고 있습니다.

10. 데이터 큐브

공간적, 시간적, 변수적 그리드 등 다양한 차원에 따라 지구 관측 데이터를 정리함으로써, 데이터 큐브를 통해 사용자는 유용한 통찰력을 추출하고 지구 환경과 그 변화에 대한 복잡한 분석을 다양한 규모와 세부 수준에서 수행할 수 있습니다.

다양한 지구 관측 소스의 데이터는 균일한 해상도와 공유된 특성으로 표준화되어 추가 변환 없이 계산에 사용하기가 간소화됩니다. 이 접근 방식은 분석에 적합한 데이터에 빠르게 액세스해야 할 때 특히 유용합니다.

선제적 기후 대응을 향한 길

위성 지구 관측 데이터와 함께 사용되는 기술의 발전은 기후 변화의 영향을 예방하는 데 있어 보다 적극적으로 대처하는 데 도움이 될 것입니다. 선도적인 지구 관측 데이터 제공자, 사용자 및 전문가는 세계 경제 포럼과 협력하여   기후 및 환경 문제를 해결하기 위한 지구 관측의 변혁적 잠재력을 활용하는 방법을 연구하고 있습니다.

이러한 기술은 더 나은 데이터에 대한 것이 아니라, 커뮤니티, 기업 및 정책 입안자가 기후 변화에 대한 회복력을 구축할 수 있도록 하는 중요한 기후 통찰력에 대한 액세스를 제공합니다. 이러한 기술이 계속 발전함에 따라 기후 변화를 모니터링하고 대응하는 방식을 근본적으로 형성할 수 있게 될 것입니다.

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