Surface roughness of Arctic sea ice reflected in satellite X-band SAR data

Abstract

북극 해빙의 표면 거칠기는 해빙의 두께와 연령에 대한 지시자 역할을 하며, 표면 거칠기의 변화는 해빙 면적변화에 선행되는 것으로 알려져 있다. 따라서 해빙 표면 거칠기 정보는 선박의 북극항해 및 새로운 북극항로 개발뿐만 아니라 해빙의 예측에도 유용하게 활용될 수 있다. 이 연구에서는 날씨에 관계 없이 고해상도의 지표 영상을 획득할 수 있는 인공위성 X-band 영상레이더(synthetic aperture radar, SAR) 관측 자료에 해빙 표면 거칠기가 어떻게 반영되는지 분석하고자, 지상용 3차원 레이저 스캐너로 해빙의 표면 거칠기를 실측하였고 동시에 TerraSAR-X 위성 SAR 영상을 촬영하였다. 해빙의 표면 거칠기는 TerraSAR-X X-band SAR 영상에서 산출된 후방산란계수와 매우 높은 상관성을 보였다. 해빙의 거칠기가 커질수록 후방산란이 감소하는 경향이 관찰되었는데, 이는 X-band의 파장보다 큰 거칠기 특성에 기인하는 것으로 분석되었다. 해빙의 표면 거칠기는 X-band SAR의 후방산란뿐만 아니라 다양한 편파 파라미터들과도 높은 상관성을 나타냈다. 이 연구의 결과는 인공위성 X-band SAR 영상에서 해빙 표면 거칠기의 추정이 가능함을 보여준다.