기본 콘텐츠로 건너뛰기

99억 개의 나무가 저장하고 있는 이산화탄소의 양은?


 
(Wood, foliage and root carbon of 9,947,310,221 trees with crown area >3 m2 across 9.7 million km2 were mapped. a, Our study covered the southern Sahara, the Sahel and the northern Sudanian zone of Africa and showed the aggregated carbon density (foliage + wood + root) per hectare for 9,947,310,221 tree crowns from the 0–1,000 mm year−1 mean precipitation area. The isohyets mark the 150, 300, 600 and 1,000 mm year−1 rainfall zones (from north to south). b, Example showing the woody carbon stock of each single tree for an agroforestry area in Senegal. c, Mean tree carbon density at the 5th, 25th, 75th and 95th percentiles along the rainfall gradient for wood, foliage and root carbon. d, Mean carbon stock of individual trees at the 5th, 10th, 25th, 75th, 90th and 95th percentiles along the rainfall gradient. Our definition of a tree is a green leaf crown >3 m2 with an associated shadow. Credit: Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-022-05653-6)

기후에서 나무의 중요성은 더 말할 필요가 없을 정도로 중요합니다. 광합성을 통해 이산화탄소를 산소로 바꿀 뿐 아니라 바이오매스의 형태로 이산화탄소를 저장하기 때문입니다. 하지만 그 양이 얼마나 되는지 측정하기는 쉽지 않습니다. 각각의 나무가 저장하고 있는 탄소의 양은 잎과 줄기 뿐 아니라 뿌리까지 넓게 분포하고 있기 때문입니다. 나무마다 그 양이 다르다는 점은 말할 필요도 없습니다.

나사의 과학자들은 이 한계를 극복하기 위해 강력한 슈퍼 컴퓨터와 딥 러닝 기반의 인공지능을 이용해 위성 이미지를 분석했습니다. 사하라 사막 및 그 사하라 남쪽의 반건조 지대 970만㎢의 위성 사진 30만 장을 분석해 50cm 의 해상도로 99억 개의 나무의 탄소 저장량을 분석했는데, 정확한 분석을 위해서 현지에서 나무를 실제 수집해서 정확한 생물량을 구하는 작업이 선행됐습니다. 이렇게 모은 자료를 토대로 9000개의 나무 데이터를 학습한 후 실제 나무 이미지 99억 개를 분석한 것입니다. (아래 영상 참조)

(동영상)

연구 결과 예상할 수 있는 대로 건조 및 반건조 지대에서도 강수량이 많을수록 나무의 생물량과 탄소 저장량은 늘어났습니다. 탄소의 양은 연간 강수량이 200mm 이하인 가장 건조한 지역에서는 헥타르 당 0.03Mg (Mg은 1톤에 해당)에 불과했으나 강수량이 연간 1000mm에 달하는 지역에서는 3.73Mg에 달했습니다. 저장된 탄소 중에서 잎의 비중은 3%에 불과했으며 뿌리의 비중은 15-20% 정도였습니다.

연구 지역에 있는 99억개의 나무의 총 탄소 저장량은 0.84Pg (페타그램, 1Pg = 10억톤)에 달했습니다. 다시 말해 8.4억톤이라는 이야기입니다. 이산화탄소로 환산하면 22.9억톤에 해당합니다. 상대적으로 나무가 적은 건조 지대와 반건조 지대라도 면적을 고려하면 그렇게 적지 않은 양의 이산화탄소를 저장하고 있기 때문에 만약에 이들이 없다면 지구 온난화는 더 심각해질 수밖에 없습니다. 사막의 팽창을 저지하고 기존에 있는 나무를 최대한 보호하기 위해 노력해야 하난 이유입니다.

이번 연구는 거대한 빅 데이터와 이를 처리할 수 있는 인공지능, 그리고 슈퍼컴퓨터의 능력을 보여준 것으로 평가됩니다. 사람이 수작업으로 이렇게 많은 나무의 질량을 추정할 순 없기 때문입니다. 이렇게 얻은 정보는 앞으로 더 정교한 기후 모델을 만드는 데 도움을 줄 것으로 기대됩니다.

참고

https://phys.org/news/2023-03-nasa-captures-sequestered-carbon-billion.html

Compton Tucker et al, Sub-continental-scale carbon stocks of individual trees in African drylands, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-022-05653-6

Jules Bayala et al, Carbon stocks of billions of individual African dryland trees estimated, Nature (2023). DOI: 10.1038/d41586-023-00531-1

댓글

이 블로그의 인기 게시물

통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

 사실 저도 통계 전문가가 아니기 때문에 이런 주제로 글을 쓰기가 다소 애매하지만, 그래도 누군가에게 도움이 될 수 있다고 생각해서 글을 올려봅니다. 통계학, 특히 수학적인 의미에서의 통계학을 공부하게 되는 계기는 사람마다 다르긴 하겠지만, 아마도 비교적 흔하고 난감한 경우는 논문을 써야 하는 경우일 것입니다. 오늘날의 학문적 연구는 집단간 혹은 방법간의 차이가 있다는 것을 객관적으로 보여줘야 하는데, 그려면 불가피하게 통계적인 방법을 쓸 수 밖에 없게 됩니다. 이런 이유로 분야와 주제에 따라서는 아닌 경우도 있겠지만, 상당수 논문에서는 통계학이 들어가게 됩니다.   문제는 데이터를 처리하고 분석하는 방법을 익히는 데도 상당한 시간과 노력이 필요하다는 점입니다. 물론 대부분의 학과에서 통계 수업이 들어가기는 하지만, 그것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 대학 학부 과정에서는 대부분 논문 제출이 필요없거나 필요하다고 해도 그렇게 높은 수준을 요구하지 않지만, 대학원 이상 과정에서는 SCI/SCIE 급 논문이 필요하게 되어 처음 논문을 작성하는 입장에서는 상당히 부담되는 상황에 놓이게 됩니다.  그리고 이후 논문을 계속해서 쓰게 될 경우 통계 문제는 항상 나를 따라다니면서 괴롭히게 될 것입니다.  사정이 이렇다보니 간혹 통계 공부를 어떻게 하는 것이 좋겠냐는 질문이 들어옵니다. 사실 저는 통계 전문가라고 하기에는 실력은 모자라지만, 대신 앞서서 삽질을 한 경험이 있기 때문에 몇 가지 조언을 해줄 수 있을 것 같습니다.  1. 입문자를 위한 책을 추천해달라  사실 예습을 위해서 미리 공부하는 것은 추천하지 않습니다. 기본적인 통계는 학과별로 다르지 않더라도 주로 쓰는 분석방법은 분야별로 상당한 차이가 있을 수 있어 결국은 자신이 주로 하는 부분을 잘 해야 하기 때문입니다. 그러기 위해서는 학과 커리큘럼에 들어있는 통계 수업을 듣는 것이 더 유리합니다. 잘 쓰지도 않을 방법을 열심히 공부하는 것은 아무래도 효율

R 스튜디오 설치 및 업데이트

 R을 설치한 후 기본으로 제공되는 R 콘솔창에서 코드를 입력해 작업을 수행할 수도 있지만, 보통은 그렇게 하기 보다는 가장 널리 사용되는 R 개발환경인 R 스튜디오가 널리 사용됩니다. 오픈 소스 무료 버전의 R 스튜디오는 누구나 설치가 가능하며 편리한 작업 환경을 제공하기 때문에 R을 위한 IDE에서 가장 널리 사용되어 있습니다. 아래 링크에서 다운로드 받습니다.    https://www.rstudio.com/  다운로드 R 이나 혹은 Powerful IDE for R로 들어가 일반 사용자 버전을 받습니다. 오픈 소스 버전과 상업용 버전, 그리고 데스크탑 버전과 서버 버전이 있는데, 일반적으로는 오픈 소스 버전에 데스크탑 버전을 다운로드 받습니다. 상업 버전의 경우 데스크탑 버전의 경우 년간 995달러, 서버 버전은 9995달러를 받고 여러 가지 기술 지원 및 자문을 해주는 기능이 있습니다.   데스크탑 버전을 설치하는 과정은 매우 쉽기 때문에 별도의 설명이 필요하지 않을 것 같습니다. 인스톨은 윈도우, 맥, 리눅스 (우분투/페도라)에 따라 설치 파일이 나뉘지만 설치가 어렵지는 않을 것입니다. 한 가지 주의할 점이라면 R은 사전에 반드시 따로 설치해야 한다는 점입니다. R 스튜디오만 단독 설치하면 아무것도 할 수 없습니다. 뭐 당연한 이야기죠.   설치된 R 스튜디오는 자동으로 업데이틀 체크하지 않습니다. 따라서 업데이트를 위해서는 R 스튜디오에서 Help 로 들어가 업데이트를 확인해야 합니다.     만약 업데이트 할 내용이 없다면 최신 버전이라고 알려줄 것이고 업데이트가 있다면 업데이트를 진행할 수 있도록 도와주게 됩니다. R의 업데이트와 R 스튜디오의 업데이트는 모두 개별적이며 앞서 설명했듯이 R 업데이트는 사실 기존 버전과 병행해서 새로운 버전을 새롭게 설치하는 것입니다. R 스튜디오는 실제로 업데이트가 이뤄지기 때문에 구버전을 지워줄 필요는

150년 만에 다시 울린 희귀 곤충의 울음 소리

  ( The katydid Prophalangopsis obscura has been lost since it was first collected, with new evidence suggesting cold areas of Northern India and Tibet may be the species' habitat. Credit: Charlie Woodrow, licensed under CC BY 4.0 ) ( The Museum's specimen of P. obscura is the only confirmed member of the species in existence. Image . Credit: The Trustees of the Natural History Museum, London )  과학자들이 1869년 처음 보고된 후 지금까지 소식이 끊긴 오래 전 희귀 곤충의 울음 소리를 재현하는데 성공했습니다. 프로팔랑곱시스 옵스큐라 ( Prophalangopsis obscura)는 이상한 이름만큼이나 이상한 곤충으로 매우 희귀한 메뚜기목 곤충입니다. 친척인 여치나 메뚜기와는 오래전 갈라진 독자 그룹으로 매우 큰 날개를 지니고 있으며 인도와 티벳의 고산 지대에 사는 것으로 보입니다.   유일한 표본은 수컷 성체로 2005년에 암컷으로 생각되는 2마리가 추가로 발견되긴 했으나 정확히 같은 종인지는 다소 미지수인 상태입니다. 현재까지 확실한 표본은 수컷 성체 한 마리가 전부인 미스터리 곤충인 셈입니다.   하지만 과학자들은 그 형태를 볼 때 이들 역시 울음 소리를 통해 짝짓기에서 암컷을 유인했을 것으로 보고 있습니다. 그런데 높은 고산 지대에서 먼 거리를 이동하는 곤충이기 때문에 낮은 피치의 울음 소리를 냈을 것으로 보입니다. 문제는 이런 소리는 암컷 만이 아니라 박쥐도 잘 듣는다는 것입니다. 사실 이들은 중생대 쥐라기 부터 존재했던 그룹으로 당시에는 박쥐가 없어 이런 방식이 잘 통했을 것입니다. 하지만 신생대에 박쥐가 등장하면서 플로팔랑곱