독도 주변해역 하위생태계 계절변동 모의 특성과 물리적 변동 요인

독도 대륙붕 해역의 하위생태계 계절변동 특성을 파악하기 위해서 독도 모니터링 부이가 설치된 수심 140m 해역에 대해서 GOTM-ERSEM 기반 연직혼합-생지화학 결합 모형을 수립하고 2009년부터 2020년 상반기까지 모의하였다. 계절변동성을 파악하기 위해서 2009년부터 2018년까지 10년 동안의 월평균장을 산출하였으며, 이를 통해 영양염, 식물플랑크톤, 동물플랑크톤, 유기물의 평년 계절변동성을 설정하였다. 이를 기준으로 매해 달라지는 경년변동 특성을 평년대비 편차로 제시하고, 그와 같은 변동성이 나타나는 물리적 원인을 빛, 수온, 혼합층 깊이 등의 변화로 고찰하였다. 특히 수온과 혼합층 깊이 변화는 난수소용돌이의 영향과 밀접한 관련이 있었으며, 위성도출 해면고도 자료를 활용하여 난수소용돌이 지수를 정의하고, 이의 변동성이 하위생태계 계절변동서의 편차에 미치는 영향을 검토하였다. 독도 대륙붕에 영향을 미치는 난수소용돌이의 출현 시기, 강도(크기), 지속기간에 따라 독도바다의 하위생태계 특성은 평년대비 편차가 매우 다르게 나타난다. 따라서 독도주변 하위생태계 계절변동성을 이해하고 예측하기 위해서는 동시적인 물리적 변동특성 파악과 예측이 중요하다.2

독도해역 하위생태계 시범 계절 전망 연구

독도 해역은 수심이 깊은 동해 중앙부에 있는 작은 대륙붕 해역으로서 상대적으로 생물자원이 다양하고 생산성도 높은 해역이다. 하지만 중규모 해양 현상인 난수/냉수 소용돌이의 영향을 크게 받아 같은 대기 조건이라 하더라도 어떤 소용돌이의 영향하에 있느냐에 따라서 수온과 영양염의 절댓값뿐만 아니라 연직 구조 등과 같은 해양 상태가 매우 다르게 나타나며, 그에 따른 생태계 변동성도 크게 나타난다. 본 연구에서는 연직1차원 혼합-생지화학 결합 모형(GOTM-ERSEM)에 기반한 독도 대륙붕 해역에 대한3개월 하위생태계 전망시스템을 구축하였으며, 이를 적용한 시범 전망 결과를 소개한다. 독도 해역 하위생태계 계절예측시스템은 미국 NOAA/NCEP의 CFS 예측결과로부터 향후 3개월에 대한 대기 강제력과 연직 수온 구조를 추출하여 이에 대한 하위생태계 반응을 예측하는 방식으로 수행하였다. CFS예측장과 같은 역학모형 결과를 독도 주변해역과 같이 제한된 해역에 직접적으로 적용하는 것은 무리이기 때문에 ERA5 자료와 HYCOM 자료 그리고 해면고도 자료로부터 추출한 난수소용돌이 지수와의 상관성을 고려하여 대기 강제력 및 수온연직구조에 대한 예측성을 높일 수 있는 방안을 고찰하였다.2

The relations of the nutrients and chlorophyll-a variabilities with warm eddy around Dokdo.

독도주변해역에서는 중규모 난수소용돌이가 빈번하게 출현하며 지역적인 하위생태계 환경에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 독도주변해역에서의 난수소용돌이 영향정도에 따른 영얌염과 엽록소a의 분포 특성을 살펴보기 위해서 3차원 해양순환2

UNDERWATER ROPE COLLECTOR

해양의 변화를 이해하기 위해서는 관측이 필수적으로 수반되지만 여러 가지 환경적인 요인들로 인해 관측 장비의 훼손, 분실, 파손 등이 빈번이 일어한다. 특히 계류관측의 경우 계류선을 걷어 올려 회수하지만 자 연적 혹인 인위적인 영향으로 인해 끊어졌을 경우 회수가 곤란한 상황이 발생한다. 본 기술은 수중에서 끊 어져 부유되어 있는 계류선을 안정적이면서 쉽게 회수할 수 있는 수색용 갈고리를 개발하였다. 걸림고리의 좁아지는 홈은 수중에 떠 있는 로프를 걸어 당김에 빠지지 않고 보다 견고하게 걸 수 있도록 발명되었다. 뿐만아니라 로프를 홈으로 유도할 수 있는 형상구조를 지니며 달팽이관 처럼 둥근 모양을 띠 고 있어 장비에 대한 충격/파손을 최소화 할 수 있다

Preliminary results of high-frequency autonomous profiler observations for typhoon-ocean interaction study

Observations to study the interactions between ocean upper layers and tropical cyclones are very difficult and shipboard measurements are even impossible due to the severe storms and the huge waves. The possible substitutes are unmannedautonomous surface vehicles (ASVs) and/or underwater profilers such as gliders. Another candidate, relatively cheaper than those ASVs or gliders, is an autonomous profiler widely used in Argo program though it cannot be placed properly where it should be. As an instigating experiment, we deployed three autonomous profilers (one in 2017 and two in 2018) in the Northwestern Pacific during the high typhoon season. The 2017 profiler had traditional ARGOS communication unit which the profiling mission cannot be changed after the deployment, while the two 2018 profilers had Iridium unit allowing bidirectional communication to control the profiling mission. The target profiling was upper 500m water column temperature and salinity profiles in every six hour. Though those profilers are not encountered directly the intensive tropical cyclone during the campaigns, several typhoons affect indirectly. Some preliminary results of these observations are discussed with profiling mission controls and plans for further analysis as well as 2019 observation are introduced.2

독도 주변해역 하위생태계 변동성 재현과 예측을 위한 수치모델링 연구

독도 주변해역은 ‘독도의 지속가능한 이용 연구’가 시작된 지난 2006년부터 현재까지 꾸준하게 조사되고 있어 비교적 관측 자료가 다양하고 풍부한 해역이다. 그럼에도 불구하고 관측의 어려움으로 인해 자료의 시공간적인 한계성은 피할 수 없다. 물리-생지화학 결합 생태계 모형은 그동안 축적된 자료의 시공간 간극을 채울 뿐만 아니라 생태계 변동성과 요소인자들의 상호작용을 파악할 수 있는 매우 도구이다. 본 연구를 통해 수치 모형을 이용하여 과거 변동성을 재현하고 해양생태계 변동역학을 규명하며독도 주변 해양 생태계의 계절 및 경년 변동성 이해와 미래 변화 예측기반을 구축하고자 한다. 특별히 기후변화와 같은 장기변화 시나리오에 따른 독도 해양생태계 미래 변화 전망을 통해 정책입안자, 어민과 일반 국민들이 참조하거나 활용할 수 있는 과학적 근거자료를 생산하고 제공하는 것을 최종 목표로 삼고 있다. 독도 주변해역 생태계 변동성을 이해하기 위해서 난류혼합모형(GOTM)과 영양염(N)2

The observation result of Chuuk Lagoon, Micronesia in 2011 and 2012

한국해양과학기술원에서는 마이크로네시아 축 초호(Chuuk Lagoon, Micronesia)의 해양물리 환경 특성을 파악하기 위하여 2011년 4월과 2012년 6월에 초호 현장조사를 실시하였다. CTD를 사용하여 초호 내의 수온, 염분, DO 및 pH를 관측하였으며 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)를 이용하여 외해와 연결되어 있는 동서남북 4개 수로에서 단면유속 관측을 실시하였다.oustic Doppler Current Profiler)를 이용하여 외해와 연결되어 있는 동서남북 4개 수로에서 단면유속 관측을 실시하였다.2

제주해협 해류 구조와 수송량의 계절변화: 2020년 관측

2020년 2월 13일부터 2021년 2월 23일까지 5대의 ADCP를 해저에 계류하여 얻은 유속 자료로 제주해협의 해류 구조와 체적 수송량의 시공간적 변화를 분석하였다. 겨울에는 유속이 약하고 혼합층이 잘 발달하여 유속의 연직 변화가 크지 않았던 반면, 여름에는 고온 저염의 표층수가 제주해협으로 유입되어 성층이 강화되고 표층 유속이 증가하여 유속의 연직 변화가 크게 나타났다. 발견된 특징 중 하나는 제주해협 골에서 상층과 반대로 바닥 근처에서 서쪽으로 흐르는 역류가 6월부터 12월까지 나타났다는 것이다. 이 계절적 저층 역류를 제주해협 잠류라고 명명하였다. 제주해협을 통과하는 동쪽으로의 순체적 수송량은 여름-가을에 크고 겨울-봄에 작았지만 단순한 정현파 형태를 따르지는 않았다. 연간 평균 순체적 수송량은 0.51 Sv(Sv ≡ 10⁶ m³/s)로 2020년 12월에 최소(0.24 Sv), 10월에 최대(0.80 Sv)로 나타났다. 북풍이 강하게 불면 에크만 수송 때문에 순수송량 방향이 서쪽으로 변하지만, 북풍이 약해지면서 방향은 동쪽으로 되돌아갔다. 태풍으로 인한 북서풍(남서풍)이 불면 순수송량이 급격히 감소(증가)하다가 태풍이 지나가면 빠르게 회복되었다.2

The Future projection of marine ecosystem for the seas around korea Ⅰ:Development of a piot atlas for the past change and future projection of marine ecosystem in the seas around Korea

한국해양과학기술

제주해협 수송량 산정 (2020-2023 관측결과)

제주해협 수송량 변동성을 평가하기 위하여 한국해양과학기술원은 전남대학교와 공동으로 제주해협 126.8°E 자오선을 따라 2020년 2월 13일부터 2024년 12월 20일까지 5개 정점의 TRBM(Trawl Resistance Bottom Mount)에 ADCP를 장착하여 해류를 관측하였다. 제주해협 북쪽 연안이나 해저 골에 나타나는 서향류 수송량은 제주해협 서쪽으로 가면서 동향 수송량에 흡수된다는 가정을 하고 동향 수송량에서 서향 수송량을 제한 순수송량을 계산하였다. 관측 기간 중 평균 수송량은 0.48 Sv이며 연평균은 0.46 Sv(2022년)에서 0.50 Sv(2023년) 범위 안에 있었다. 월평균 수송량은 겨울(12, 1, 2월)에 작고(0.2-0.4Sv) 여름-가을(6월부터 11월)에 큰(0.4-0.8Sv) 계절변화를 보였으며, 수송량이 최대가 되는 달은 해에 따라 7월(2021,2023), 8월(2023년), 10월(2020년)로 다르게 나타났다. 일평균 수송량은 바람의 영향을 받아 큰 폭의 변화 (-0.54Sv-1.32Sv)를 보였다.2