황해와 동중국해에서 발생하는 녹조와 갈조의 반사도 특성

황해와 동중국해는 세계 최대 규모의 부유 해조류 출현 해역이다. 녹조와 갈조는 각각 황해와 동중국해에서 주로 출현하지만 떠다니면서 서로 섞이기도 한다. 부유해조류는 항해를 방해하고 연안으로 유입 시 사회, 경제 문제가 된다. 이러한 부유해조류를좀 더 체계적으로 관리하기 위해서는 녹조와 갈조를 구분하는 방법이 요구된다. 이번 연구에서는 황해와 동중국해에 출현하는 녹조와 갈조의 반사도 특성을 알아보고, 구분 방법을 제시하며, 위성 센서에 적용해 보았다. 먼저 황해와 동중국해에서 발생하는녹조와 갈조의 대표 원인종인 가시파래와 괭생이모자반의 반사도를 측정하였다. 가시광선 영역에서 가시파래의 반사도는 555 nm에서 높아졌고, 괭생이모자반은 602, 646 nm에서 높아졌으며 632 nm에서는 낮아졌다. 두 해조류를 구분하기 위해 적색과 녹색의반사도 기울기를 이용하는 방법(Slop of Red-Green SRG)을 제시하였다. 가시파래는 SRG가 항상 음으로, 괭생이모자반은 항상 양으로 나타났다. 다양한 위성 센서(MODIS, GOCI, OLCI, ETM+, OLI, MSI)에서 관측된 녹조와 갈조의 반사도와 주변 해수의 반사도차이에 SRG를 적용했을 때 녹조는 항상 음으로, 갈조는 항상 양으로 나타났다. 다중 위성 센서를 이용한 부유해조류의 탐지와 구분은 부유해조류의 관리 비용과 시간을 줄일 수 있다.2

원격탐사 체계를 활용한 저염분수 탐지 연구

동중국해는 북서태평양의 연해로 우리나라 인근 해역을 북서태평양과 연결해주는 해역이다. 동중국해는 북서태평양의 해수를 황해 및 동해로 연결해주는 통로 역할을 하며, 그 과정에서 발생하는 대기와의 상호작용 등을 통해 변화된 연안수는 다시 북서태평양으로 수송된다. 동중국해에서는 중국 대륙에서 장강유출수(Changjiang River Discharge, CRD)가 유입되면서 장강희석수(Changjiang Diluted Water, CDW)을 형성하게 되고, 특히 하계의 우기 동안 증가한 강수량에 의해 많은 양의 담수가 동중국해로 유입되어 형성된 대량의 장강희석수가 제주도를 포함한 광역의 해역으로 유입된다. 이와 같은 현상은 동중국해 및 주변해역에서 해류 시스템의 변화 및 생지화학적 원소들의 거동과 분포의 변화로 해양생태계에 막대한 변화를 초래할 것으로 보고된 바 있다. 또한 다량의 담수가 제주 연안으로 유입되면서 발생하는 어장 및 양식 산업에 대한 막대한 피해는 광역의 해역에 유입되는 저염분수를 조기에 관측하여 수산 및 환경적 피해를 최소화하기 위한 해양에 대한 관측과 연구를 필수적이게끔 만들고 있다. 본 연구는 첫째, 현장-위성 기반 동중국해 하계 최적화 저염분수 탐지 알고리듬 개발 둘째, 개발된 염분 탐지 방법을 이용하여 GOCI 위성을 활용하여 동중국해 하계 염분 지도 제작 및 발생 현황 분석 셋째, 원격탐사 체계를 활용한 하계 동중국해 저염분수 탐지 체계 구축 그리고, 위의 내용을 종합하여 보고서를 작성하여 제출할 예정이다.국립수산과학

위성영상 기반 한반도 북동 연안 용승 추적

이 연구의 목적은 위성영상을 이용하여 한반도 북동 연안의 용승 발생을 알아보는 것이다. 북한은 가장 폐쇄적인 국가 중 하나로 현장조사가 어렵다. 그래서 북한 연구는 대부분 위성 원격탐사가 이용된다. 용승 해역은 전 세계 바다 면적의 1%에 불과하지만생산량은 전체의 50%에 이른다. 한반도 남동 연안 용승에 대해서는 많은 연구가 있었으나 북동 연안 용승에 대해서는 알려져 있지 않다. 이 연구에서는 2017년 한 해 동안 NPP/VIIRS SST, ASCAT 해상풍, GOCI Chl-a 자료를 이용하여 한반도 북동 연안 용승을알아보았다. 그 결과 동계에는 북동풍이 우세하였고 연안에서 주변보다 낮은 수온이 관측되지 않았다. 5월 4-7일 간 2.2-11.5 m/s의 남동풍이 함경도 연안에 불었고, 5월 7-8일 SST 영상에서 함경도 연안을 따라 낮은 SST와 고농도의 Chl-a가 나타났다. 그리고 남풍에 가까울수록 함경도 남쪽 연안에서 저수온이 출현하였다. 한반도 북동 연안 용승은 남동풍이 지속적으로 불 때 나타났으며 이는 한반도 남동 연안 용승과 유사함을 알 수 있었다. 이 연구에서는 위성을 이용하여 접근이 어려운 북한해역의 연안 용승 발생을 확인하였다. 이것은 2017년 한 해만 분석한 것으로 앞으로 장기 분석과 다양한 접근으로 추가 연구를 수행 예정이다.2

A STUDY ON DETECTION METHOD AND MIGRATION PROCESS OF FLOATING GREEN ALGAE AND BROWN ALGAE BLOOM USING MULTI-SENSOR DATA

The historically massive bloom of the green macroalgae, Ulva prolifera, reported in June-August 2008 around the Quingao in China, Yellow Sea (YS) and East China Sea (ECS) has recurred in a similar season and region. It was recently reported that the massive bloom of the green macroalgae occurred in the southern part of Jeju Island during June 2015. On the other hand, the massive bloom of the brown macroalgae, Sargassum horneri, reported in May 2002 around ECS and appeared unusual in January 2015 around the southern part of the Korean Peninsula and Jeju Island. These phenomena can cause great damage to fishing operation and aquaculture facility. Traditional methods based on the measurement and chemical analysis in the laboratory for monitoring these phenomena have difficult to surveillance accurately and periodically wide areas. On the other hand, remote sensing method using spectral characteristics of floating algae makes it possible the accurate and fast detection of floating algae. However, the methods using traditional satellite data and algorithms have been difficult or even impossible accurate and timely detection due to lack of spatial resolution, coverage, revisit frequency, or due to inherent algorithm limitations. In particular, the detection method using single satellite data and simple algorithms have difficulty distinguishing green algae and brown algae due to the similarity of spectral characteristics. The aim of this study is to reveal spectral shape difference of U. prolifera and S. horneri and the migration processes using multi-sensor data. The images of GOCI, Landsat and Sentinel-1 were used for this study. The preliminary result showed that U. prolifera and S. horneri are separated by difference of NIR region due to color and degree of dense algae. The normalized difference vegetation index (NDVI) and floating algae index (FAI) were applied to Landsat ETM+ and OLI image in order to detect floating algae. Preliminary result of the migration processes using GOCI, Landsat and Sentinel-1 suggest that multi-sensor data are complementary to the detection of various floating algae.1

The development of the sea/drifting ice traicing teehnique using particle tracking model data

○ 해빙 자료를 이용한 입자 추적 모델 검증 - 2009년 이후 입자추적 시뮬레이션의 입력 변수 검증 및 분석 - 2009년부터 현재까지 북극해 입자추적 시뮬레이션 수행 ○ 입자추적 모델을 이용한 해빙/유빙 추적 알고리즘 개발 - 재분석 자료를 이용하여 해빙/유빙 이동에 관련된 물리 요인 분석 - ITP 현장관측 자료와 위성자료를 이용한 재분석 해류, 바람 자료의 관계식을 계산하여 유빙 추적 알고리즘 개발 ○ 북극해양환경변화에 대한 이해 - 표층수온, 해빙농도, 클로로필 농도자료를 이용한 장기변동 분석 - 해역분류를 통한 국지적 변화 분석I. Title ○ The development of the sea/drifting ice tracing technique using particle tracking model data II. Purpose and Necessity of R&D ○ Increased academic understanding of the distribution of Arctic sea ice / drift ice and changes in the marine environment ○ Rapid decrease of Arctic sea ice, unexpected distribution of sea ice, and increased fluidity of sea ice / drift ice require deep analysis and research on the movement route of sea ice / drift ice III. Contents and Extent of R&D ○ Developing a technique for tracking the movement path and origin associated with the particle tracking model by using the distribution characteristics of sea ice / drift ice detected in multi-satellite ○ Establish initial condition of particle tracking model for sea ice / drift ice and analyze tracking result of 2016 ○ Understanding of Arctic Ocean environment change using multi-satellite data IV. R&D Results - vi - ○ Analyze sea ice concentration, surface water temperature, and chlorophyll data from a global, regional, and integrated perspective to understand changes in the Arctic environment ○ Simulation and analysis of ice floe tracking using surface currents and wind field model data to predict the movement trajectory of floating ice on the surface of the summer Arctic Ocean V. Application Plans of R&D Results ○ Improved performance and accuracy through verification of particle tracking algorithm ○ Investigate the impact on the sea ice / drift ice path by rapid change in sea ice concentration ○ Continuous analysis and understanding of environmental changes in the Arctic Ocean한국해양과학기술원 부설 극지연구

A Study on the causes of the occurrence of seaweed in Sinyang Bay, Jeju Island

제주도는 유네스코 3관왕 보전지역으로 과학적으로 중요한 지역이다. 그러나 제주도를 포함한 근해는 전 세계 해양에서 지난 30년 동안 가장 빨리 온난화가 진행된 5개 지역해 중의 하나이고, 더불어 외래기원 오염물질 유입과 내부기원의 인간 활동에 의한오염 부하와 육상 양식장 등에 의한 부하가 증가되고 있다. 제주생태계는 이런 연안의 환경오염 증가로 많은 변화를 겪고 있고, 수산업, 양식산업 및 관광산업 등 제주에서 중요한 위치를 차지하는 산업에 영향을 초래하고 있다. 특히 제주도 서귀포시에 위치한 신양 방두만은 파래의 대량발생으로 인하여 해양오염이 가중되어 해양관광산업에 많은 영향을 받고 있다. 발생한 파래의 수거 처리 방식은 많은 인적/물적 비용이 부가되고, 지속적으로 발생하는 파래의 수거는 육상 오염의 증가와 비용이 증가되기 때문에 근본적인 해결책이 필요하다. 본 연구는 제주 신양 방두만에서 해조류 대발생의 원인을 파악하기 위해서, 4월부터 8월까지 월별 현장 관측이 수행되었고, 항내 유동을 파악하고 개선 방안을 제안하기 위해 모델 입자추적 연구를 병행하여 수행했다. 월별 현장관측은 연안 정점(9개)과 외해 정점(12개)에서 해수샘플 및 해조류 샘플(클로로필, 부유물질, POC, 영양염 등)을 채집하고 분석했고, 해수 특성은 CTD을 이용하여 조위 변화에 따라 1시간 간격으로 관측했고, 해수 방류구에서도 연속적으로 CTD 관측을수행했다. 표층해류는 표류부이를 이용하여 변화를 연속적으로 관측했다. 신양 방두만의 해조류 분포는 드론을 이용하여 해조류 분포 범위 촬영하고 정상보정 후 객체 분류법을 이용하여 면적을 산출했다. 모델 구축은 MOHID를 이용하여 연구해역에서 10 m 해2

위성영상을 이용한 2016년 중국과 한반도의 부유성 녹조 모니터링

황해에서 대량 발생한 부유성 녹조류는 수산업과 해양생태계에 문제가 된다. 본 연구에서는 COMS/GOCI와 Landsat 영상을 이용하여 2016년 중국과 한반도의 부유성 녹조를 모니터링하였다. 녹조는 5월 11일 중국 지양수성 앞에서 처음 발견되었다. 북상하면서 대량 번식하여 6월 말 산둥반도 앞에 이르렀을 때 최대 규모가 되어 이후 점차 감소했다. 7월 8일 영상에는 한반도의 황해남도와 경기만에서 확인됐다. 7월 14일에는 황해남도에서 안면도까지 나타났으며, 전라남도에는 중국으로부터 이동해 온 패치가 확인됐다. 중국에서는 8월 4일 산둥반도 앞에서, 한반도에는 8월 6일 황해남도 앞에서 마지막으로 관측되었다.대량 번식하여 6월 말 산둥반도 앞에 이르렀을 때 최대 규모가 되어 이후 점차 감소했다. 7월 8일 영상에는 한반도의 황해남도와 경기만에서 확인됐다. 7월 14일에는 황해남도에서 안면도까지 나타났으며, 전라남도에는 중국으로부터 이동해 온 패치가 확인됐다. 중국에서는 8월 4일 산둥반도 앞에서, 한반도에는 8월 6일 황해남도 앞에서 마지막으로 관측되었다.2

2015년 황해의 대규모 부유녹조류 발생과 인근해역에의 영향

본 연구에서는 위성영상을 이용하여 2015년 중국북동해안의 부유 녹조류를 관측하고 인근해역에 미치는 영향을 조사하였다. 황해에서 녹조류는 5월 14일 중국 지양수성 앞에서 최초로 발견되었다. 대량번식을 하며 북상하여 칭다오 앞에서 6월부터 7월 중순까지 대량번식을 유지하였다. 7호 태풍 ‘찬홈’이 황해를 지나가면서 세력이 크게 감소하였고, 8월 5일에 마지막으로 확인되었다. 6월 18일과 7월 4일 한국남서해안과 제주도 사이에서 부유녹조류를 다수 발견하였다. 녹조류가 처음으로 발생한 5월 지앙수성 앞은 약 15°C 수온과 약 0.2 m-1의 높은 Dissolved organic matter absorption (adom)으로 녹조류 발생에 호적의 조건을 가진다. 녹조류의 대량번식이 절정을 보인 6월 칭다오 앞은 지양수성 앞(20 ~ 22°C)에 비해 낮은 수온(18 ~ 20°C)을 유지하였다. 녹조류가 감소하는 7월 황해의 수온은 24°C 전후로 높아지고 adom 또한 연구기간 중 가장 낮아졌다. 진도냉수대 발달 해역의 낮은 수온과 높은 adom은 녹조류 유입 시 또다시 대량발생을 일으키는 요인이 될 수도 있을 것으로 추정된다.지 대량번식을 유지하였다. 7호 태풍 ‘찬홈’이 황해를 지나가면서 세력이 크게 감소하였고, 8월 5일에 마지막으로 확인되었다. 6월 18일과 7월 4일 한국남서해안과 제주도 사이에서 부유녹조류를 다수 발견하였다. 녹조류가 처음으로 발생한 5월 지앙수성 앞은 약 15°C 수온과 약 0.2 m-1의 높은 Dissolved organic matter absorption (adom)으로 녹조류 발생에 호적의 조건을 가진다. 녹조류의 대량번식이 절정을 보인 6월 칭다오 앞은 지양수성 앞(20 ~ 22°C)에 비해 낮은 수온(18 ~ 20°C)을 유지하였다. 녹조류가 감소하는 7월 황해의 수온은 24°C 전후로 높아지고 adom 또한 연구기간 중 가장 낮아졌다. 진도냉수대 발달 해역의 낮은 수온과 높은 adom은 녹조류 유입 시 또다시 대량발생을 일으키는 요인이 될 수도 있을 것으로 추정된다.2