고도측정방법:기압측정법과삼각측량법
지도에고도를기록한것은1712년의사이자수학자요한야콥쇼이처(JohannJakobScheuchzer)가스위스지도‘노바헬베티아에타불라지오그라피카(NovaHelvetiaetabulageographica)’에그리송주레포틴알프스의고도를대략표시하면서부터다.쇼이처는지중해의특정위치를기준으로기압계를사용해고도를측정했다.기압계수치를고도의값으로변환하는것은당시로서는최신의과학적성과였지만,여전히정확도가떨어졌다.
최초라고알려진기압계는학자들이진공의생성가능성을입증하는실험과정에서부수적으로개발되었다.불과수십년전의일이다.기압값을비교적정확하게고도로변환하는데필요한공식을개발하기까지오랜시간이걸렸다.이과정에서삼각측량을위한방식과인프라가동시에개선된것이중요하게작용했다.이를통해신뢰할수있는고도측정값을얻을수있었고,이를기압측정값과비교할수있었기때문이다.
삼각형의변과각도사이의비율을제공하는삼각함수표는기원전3세기에천문학연구를위해개발되었다.그보다훨씬이전에그리스학자들은유사한삼각형변의길이를비교하는방식으로피라미드의높이나먼바다에있는배까지의거리를어느정도정확하게측정할수있었다.고도측정은단한번의노력으로끝날수없으며,반복해서오류율을확인할수있어야한다.따라서각각의정밀한측정은몇시간이나며칠이아니라몇달또는몇년이걸렸다.개인의취미이던일이국가기관만이제공할수있는조정,반복,물질적지원이필요한중대한사업이되었다.산의높이를정확하고정밀하게측정하는일은도구와표의기술적개선뿐아니라,재정적·정치적투자의결과였다.
기술적으로차이가있으나,기압측정법과삼각측량법에는한가지공통점이있다.측정의정확도가기준점또는수직기준면(verticaldatum)의선택에달려있다는것이다.수직기준면은찾아내기만하면되는,이미존재하는자연적인기준이아니다.고도를측정하는기준선은발견하는것이아니라,발명하고도출하고서술하는것이다.
반복측정을통한고도기준점설정
개별해수면측정은역동적인환경의정적인이미지에불과하다.짧은데이터시리즈를기반으로한평균은바람이나기압변화같은일시적인기상조건에의해왜곡된결과를만들어낼수있다.이러한시리즈를기준으로사용하거나더넓은범위에적용할경우,작은오류가크게확대될수있다.따라서신뢰할수있는고도기준점은반복측정을통해서만설정될수있다.이를통해오차를평균화하고오류율을계산할수있기때문이다.즉연속성이핵심이다.
해수면과육지의상대적관계에대한최초의데이터시리즈는약5세기전암스테르담에서일관되게수집하기시작했다.다른지역에서는해수면측정에필요한조위계가체계적이지않고단편적인방식으로설치되었다.이처럼일관성없이불균형하게진행된측정은해수면상승을역사적으로이해하는데편향을초래했다.해수면상승같은과정이전세계적으로균일할것이라는가정하에초기북대서양에서이루어진측정을모든바다에그대로적용한때문이었다.그러나최근연구에따르면,육지와빙하에서비롯된중력같은요인이전세계해수분포에결정적역할을하는것으로밝혀졌다.
역사적인해수면데이터에서북대서양이중심역할을한이유는,서유럽연안지역에사람들이정착하고번성한데따른독특한산물이다.한편,가장오래된조수표는11세기중국에서만들어졌으며,이는첸탕강(錢塘江)에서발생하는신비로운조수해일에대한관심에서비롯되었다.이데이터시리즈는해수면을측정하기보다는조수의시간변화를기록하고예측하는데목적이있었다.
일상적인해수면상태를물리적으로측정하려는아이디어는서유럽의갯벌에서시작되었다.베네치아에서는적어도1440년부터건물기초부분에형성된검푸른해조류성장상한선을수심측정의기준으로사용했다.이기준은퇴적물과침전물이도시환경에미치는영향을평가하는데활용되었다.이는베네치아공화국의환경정책을결정하고도시의수륙양용특성을유지하는데필수적인데이터를제공했다.
그런가하면암스테르담은1556년도시성벽확장과관련한법정재판의결과,해수면의높이를공식적으로기록하기시작했다.이기록을바탕으로,도시가침수되는것을막기위해해수면이일정수위를넘으면새로운라스타허(Lastage)구역으로들어오는수문을닫았다.당시암스테르담은대륙간무역의거점이되기위해부두를획기적으로개선하고있었기때문에,해수면의최고수위를철저하게기록하는것은항구운영과효율성을유지하는데꼭필요한일이었다.1675년에는이러한만조수위의평균,즉평균해수면보다약14센티미터높은수위를도시의공식적인수직기준으로채택했다.
평균해수면을찾아서
베네치아와네덜란드모두평균만조를파악하는데만집중했는데,이는비교적쉽게기록할수있었다.반면,간조와만조를모두기록하는것은쉽지않았다.파도와바람이데이터를끊임없이왜곡해가장정확한눈금막대를사용하더라도특정순간의해수면높이를정확히파악하기어려웠기때문이다.이같은교란을극복하기위해,영국의자연철학자로버트모레이(RobertMoray)는1665년수로로바다와연결된정수정(stillingwell)을사용할것을제안했다.정수정은기상조건에의해발생하는바다의교란을차단하기위한공간이었다.모레이는정수정내부에케이블과도르래시스템을이용해균형추를움직이게할수있는부유장치설치방법을제안했다.또한해수면을조수간만의차가극심할때만측정하는것이아니라,지속적으로측정해야한다고최초로제안했다.
프랑스에서는조수가오직달의영향으로발생한다는르네데카르트(ReneDescartes)의이론을검증하기위한데이터가필요했고,이에프랑스왕립과학원은해수면을측정하는방법에대한공식지침을배포했다.이는국가중앙행정기관이주도한최초의체계적조수측정시도였다.이과정에서모레이가제안한정수정을활용했지만,복잡한도르래시스템을없애고부표와연결된단순한눈금막대를사용하는등장치를단순화했다.이러한기술발전은19세기초최초의자동조위계를건설하는데중요한기반이되었다.
하지만이러한과학적·기술적발전의잠재력은실현되지못했다.측정이간헐적으로이루어진데다,개별측정사이에긴휴지기가존재했다.게다가18세기학자들사이에널리퍼져있던,바다가지속적으로낮아지고있다는생각은조직적이고비교가능한연구보다는일부지역에국한된자료에근거한것으로해수면을고도측정의기준점으로채택하는것을더욱어렵게만들었다.그럼에도수십년간고조된논쟁은훗날해수면을표준수직기준면으로정의하는토대가되었다.
책의구성
이책의첫세장에서는평균해수면을어떻게설정하고,전세계로확산했는지다룬다.1장에서는평균해수면이가장신뢰할만한고도기준점으로자리잡은역사를추적한다.2장에서는이개념의실질적적용이국가및식민지정부의인프라필요와어떻게연결되었는지를분석한다.3장에서는평균해수면을국가및국제표준으로설정하려는시도를살펴본다.
그다음두장에서는측지작업을위한수직기준면으로고안한수학적구성물이인간활동에의한변화를평가하는중요한기준선이되는과정을다룬다.4장에서는현대의전지구적해수면변화관련개념이고대해안선,침수된숲,빙하작용에대한초기연구에어떻게근거를두고있는지살펴본다.5장에서는20세기동안역사적기후변화로인한해수면변화이론의발전과정을다루고,인간의지질학적영향력에대한인식이점점더높아지는과정을살펴본다.
마지막6장에서는현재진행중인해수면관련논쟁을다루며,이상화된평균값이지닌물리적한계와마이애미에서방글라데시,투발루에서영국에이르기까지해수면상승과관련한환경의역사를다룬다.
이책에서는해수면개념의변화과정을종합적으로살펴본다.바다의불안정성에대한역사적관점과전세계해안에서최근발생한물리적변화를연결함으로써,평균해수면을안정적인기준으로선택하는것이본질적으로관습적인결정이라는사실과인류세시대에기준체계가다시변동성을띠게된현상을다룬다.인류와바다를연결하는측정과기준선의틀을인식론적·개념적관점에서살펴보는데,이를통해해안생태전이대의환경사와관련과학을학제적으로이해하는새로운접근방식을제시한다.세계는변화하고있으며,이에대한인간의인식도달라지고있다.수천년동안우리종을길러왔던환경과점점더비교할수없게변해가는환경에서인류가직면할미래의도전과제를이해하기위해,우리는해양과측량과학의역사를그것이연구대상으로삼는환경과의변증법적관계속에서파악해야한다.이러한새로운접근방식은인류세에서전례없는환경변화에따른필연적인결과일지도모른다.
