국제심해굴삭계획(ODP)의 학술적 성과와 북대서양의 고해양학(ODP Leg 162)

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Source and transportations of organic matters around the Korean peninsula: isotope investigation and land-ocean linkages

A total 316 of surface and core sediments from the East Sea (ES), East China Sea (ECS) and coastal areas (CA) of Korean peninsula were compiled and interpreted in terms of the terrestrial and oceanic end-member and the linkage between landand ocean. The height value of δ13Corg (-19.92‰) and the lowest value (-27.05‰) were present in surface sediment of Masan bay and core sediment in East Sea, respectively. The values of δ15Norg ranged from -1.30‰ in ECS core sediment to9.80‰ in ES surface sediment, showing wide range of variability. Therefore, it is reasonable hat the end-member of δ13Corg around the Korean Peninsula might be in -19.5‰ as biogenic source organic matter end-member, and be in -27.5‰ asterrestrial organic matter end-member, respectively. However, it is hard to determine the δ15Norg end-member since its variations are strongly associated with sedimentary environment including diagenetic processes. Based on these end-members, the terrestrial portions of organic matter were determined.nd ocean. The height value of δ13Corg (-19.92‰) and the lowest value (-27.05‰) were present in surface sediment of Masan bay and core sediment in East Sea, respectively. The values of δ15Norg ranged from -1.30‰ in ECS core sediment to9.80‰ in ES surface sediment, showing wide range of variability. Therefore, it is reasonable hat the end-member of δ13Corg around the Korean Peninsula might be in -19.5‰ as biogenic source organic matter end-member, and be in -27.5‰ asterrestrial organic matter end-member, respectively. However, it is hard to determine the δ15Norg end-member since its variations are strongly associated with sedimentary environment including diagenetic processes. Based on these end-members, the terrestrial portions of organic matter were determined.1

Origin of Asian dust reconstructed from the Eu anomaly in the Hanon paleo-maar sediment of Jeju Island, Korea

Asian dust between the Mongolian Gobi and Taklimakan Desert is dependent on wind system changes in the East Asian winter monsoon (EAWM) or westerly jet. This study investigated the origin of Asian dust, and factors affecting its intensity, through analysis of the Hanon paleo-maar sediment of Jeju Island, Korea, using the Eu anomaly as a dust proxy. Eu anomalies from the pre-Last Glacial Maximum (Late Pleistocene, 32.8–25.9 ka) to the early deglacial period (16.8–14.8 ka) showed low fluctuation (0.82–0.85), indicating that most of the dust originated from the Gobi Desert. During the late deglacial period (14.5–10.2 ka), the Eu anomaly increased to 0.88 on average, which indicated a gradual change in Asian dust origin toward the Taklimakan Desert and a consequently higher Eu anomaly (>0.9) during the Holocene period (after 9.5 ka). The Asian dust proportion was around 50% during the last glacial period (32.8–14.8 ka), but decreased to 30% during the Holocene as the East Asian summer monsoon (EASM) expanded toward north and northeast China. Based on the Eu anomaly, the Asian dust flux associated with the EAWM intensity fluctuated, but was overall greater, during the last glacial period.2

Evidence for the abrupt climatic changes during glacial and interglacial periods

해양에 있어서 급격한 변화는 단스가드 오슈가 이벤트(D-O cycle)이나 하인니히(Heinrich) 이벤트로 명명되는 변화들이다. 현재까지의 연구결과들은 이들 급격한 변화를 야기시킨 요인으로 외부강제력을 들고 있으며 ICTZ(열대수렴대)의 이동에 따른 강수대의 전이, 대기중 이산화탄소나 메탄가스 농도변화도 그 원인으로 생각되고 있다. 하인니히 이벤트는 빙상의 불안정성에 기인한 것으로 생각되고 있다. 또한 담수의 유입은 빙기의 마지막 단계의 Younger Dryas 나 8.2Ka 이벤트와 같은 한냉기를 유발한 것으로 생각되고 있다. 또한 빙기동안의 남극이 온난화 했을 때 대기중 이산화탄소 농도의 변화는 북대성양 심층수(NADW)의 변화와 관계되며 대기 중 이산화탄소 농도와 NADW형성과의 관계의 되먹임 작용이 고기후 및 전 지구적 온난화 수치모델에서 확인되었다. 이런 의미에서 과거의 자료나 활용 가능한 모델결과들은 NADW형성이 대기 중 이산화탄소 농도에 적당한 영향을 미쳤으며 해양순환의 변화가 특히 남빙양에서 대기 중 이산화탄소의 농도에 크게 영향을 미쳤음을 의미한다. 빙기-간빙기간 일어난 급격한 기후변화와 관계되는 일중 하나는 해수면 변화일 것이다. 과거의 해수면 변화에 대한 정확한 이해는 현재 진행되고 있는 변화의 중요성을 파악하는데 중요할 것이며 인위적인 영향에 의한 해수면 변화가 없다고 가정하더라도 측정가능한 상대적 해수면 변화(RSL)이 계속 진행되고 있음을 과거의 기록은 지시하고 있다. 해수면 변동에 관한 가장 중요한 기작은 빙기의 지각평형에 대한 적응(GIA) 과정일 것이다. GIA에 대한 모델 결과는 현재의 해수면 변동이 모델들에 의해 정확하게 측정되고 이들 해수면 변화의 영향을 파악할 수 있게 하고 있다.2

Tempo-spatial variation of sedimentary organic matter in East/Japan Sea

Four piston cores (DD08-22, DD08-48, DD09-21, and DD09-39B) from the Japan Sea (East Sea) were examined to assess past variability of sedimentary organic matters. Biogeochemical parameters such as CaCO3, C/N ratio, TOC(%) and carbon and nitrogen stable isotope ratios are important to determine natural carbon transport and cycling processes related to global climate changes. In DD09-21 core that is located in the western part of the East Sea, the lowest C/N ratio and the highest concentration in CaCO3 were observed during LGM. In DD08-39B and DD08-48 cores on the other hand, showed CaCO3 concentrations decreasing at the initiation of LGM and increasing gradually after then. DD09-21 core revealed the greatest fluctuation in all measured biogeochemical parameters especially in core depths of 80cm and 260 to 300cm. Increase in TOC(%) and C/N ratio in the latter depth may indicate input of terrestrial organic matters and/or enhanced ocean surface productivity as revealed by increased CaCO3 concentration. In DD08-48 and DD08-22 cores, heavier δ15N values were found with increasing depth while in DD09-21, the values fluctuated having the lightest value in 280 cm and the heaviest in 50 cm. We will also report the result of alkenone biomarker analysis to further provide strong evidence for the major sources of organic matter that is helpful to reconstruct the paleoenvironmental variations with gla nitrogen stable isotope ratios are important to determine natural carbon transport and cycling processes related to global climate changes. In DD09-21 core that is located in the western part of the East Sea, the lowest C/N ratio and the highest concentration in CaCO3 were observed during LGM. In DD08-39B and DD08-48 cores on the other hand, showed CaCO3 concentrations decreasing at the initiation of LGM and increasing gradually after then. DD09-21 core revealed the greatest fluctuation in all measured biogeochemical parameters especially in1

REE geochemistry and paleoenvironmental characteristics in the Ulleung Basin, East Sea (Sea of Japan), over the past 120 kyr BP

Paleoenvironments of the East Sea are influenced by global sea level changes and sea ice expansion during the Quaternary, and evidence of anoxic bottom water conditions and frequent changes in the properties of inflowing surface water have been presented due to the shallow entrances. In order to understand the paleoenvironmental characteristics of the Ulleung Basin, rare earth elements (REEs) geochemistry was investigated during oxygen isotope stages 1-5. Among the REEs, it was revealed that the diagenetic MREEs (Sm, Eu, Gd, Tb, Dy) enrichments compared to other REEs could be used as the indices to interpret the sedimentary environment. In this study, therefore, the UCC (upper continental crust)-normalized ratios of LREEs (La, Pr, Nd) to HREEs (Ho, Tm, Yb, Lu) were used to identify the riverine sediments, indicating the predominant Chinese river sediments, but the Korean river sediments mixed during the stages 2 and 5.4. In addition, the positive Ce and Eu anomalies were found after ca. 100 kyr BP with sea level decrease gradually. Especially, the strong positive Eu anomaly (max ca. 10) was found at stage 2. The vertical profile of Eu anomaly was consistent with that of Sr/Ca ratios, which showed a mirror image against the Sr/Al ratios, indicating exchange of Eu2+ and Sr2+ in reducing conditions. Consequently, the variations of REEs fractionations after ca. 100 kyr BP are likely associated with the fluctuation of thebeen presented due to the shallow entrances. In order to understand the paleoenvironmental characteristics of the Ulleung Basin, rare earth elements (REEs) geochemistry was investigated during oxygen isotope stages 1-5. Among the REEs, it was revealed that the diagenetic MREEs (Sm, Eu, Gd, Tb, Dy) enrichments compared to other REEs could be used as the indices to interpret the sedimentary environment. In this study, therefore, the UCC (upper continental crust)-normalized ratios of LREEs (La, Pr, Nd) to HREEs (Ho, Tm, Yb, Lu) were used to identify the riverine sediments, indicating the predominant Chinese river sediments, but the Korean river sediments mixed during the stages 2 and 5.4. In addition, the positive Ce and Eu anomalies were found after ca. 100 kyr BP with sea level decrease gradually. Especially, the strong positive Eu anomaly (max ca. 10) was found at stage 2. The vertical profile of Eu anomaly was consistent with that of Sr/Ca ratios, which showed a mirror image against the Sr/Al ratios, indicating exchange of Eu2+ and Sr2+ in reducing conditions. Consequently, the variations of REEs fractionations after ca. 100 kyr BP are likely associated with the fluctuation of the1

북대서양 시추퇴적물에 대한 지화학 지시자의 주기성과 고기후/고해양 연구

북대서양 ODP Leg162, Sites 980과 983에서 얻어진 시추퇴적물(drilling sediment)에 대한 지화학 지시자(TOC, CaCO3)를 고분해로 분석했으며 기존 연구결과와 비교연구를 수행했다. 고분해 분석결과 유기탄소와 탄산칼슘 함량은 Site 980에서 주기적인 변화를 보이고 있다. 주기분석(spectral analysis)을 수행한 기존 연구결과 이들 주기변화는 약 47만년까지는 Site 980에서 10만년 주기를 보였으며, Site 983에서는 10만년 주기만 관찰되었다. 기존 연구결과 육원성 물질로 간주되는 원소(Al, Ti)에 대한 주기분석 결과도 Site 983에서는 10만년과 40만년의 주기성을 보였다. 4만 천년과 2만3천년 주기는 나타나지 않았지만 이와 같은 주기성은 지구의 이심률(eccentricity)의 변화로 해석되었다. 북대서양 시추퇴적물의 지화학 지시자(TOC, CaCO3 및 육원성 원소)에서 볼 수 있는 이와 같은 주기성은 북대서양의 고해양/고기후 변화와 밀접히 관계되었을 것으로 판단된다. Milankovitch주기로 명명되는 이들 주기변화가 퇴적물 채취지점에 따라 다소의 차이를 보이고 있는 것은 고해양 변화나 과거 60만 년 간 지속된 기후변화를 반영하는 것으로 해석되었다. 과거의 수온(SST)변화를 복원할 수 있는 지시자 및 대륙으로 부터의 물질유입을 지시하는 유기화학적 지시자를 이용한 연구가 진행중에 있다.변화를 보이고 있다. 주기분석(spectral analysis)을 수행한 기존 연구결과 이들 주기변화는 약 47만년까지는 Site 980에서 10만년 주기를 보였으며, Site 983에서는 10만년 주기만 관찰되었다. 기존 연구결과 육원성 물질로 간주되는 원소(Al, Ti)에 대한 주기분석 결과도 Site 983에서는 10만년과 40만년의 주기성을 보였다. 4만 천년과 2만3천년 주기는 나타나지 않았지만 이와 같은 주기성은 지구의 이심률(eccentricity)의 변화로 해석되었다. 북대서양 시추퇴적물의 지화학 지시자(TOC, CaCO3 및 육원성 원소)에서 볼 수 있는 이와 같은 주기성은 북대서양의 고해양/고기후 변화와 밀접히 관계되었을 것으로 판단된다. Milankovitch주기로 명명되는 이들 주기변화가 퇴적물 채취지점에 따라 다소의 차이를 보이고 있는 것은 고해양 변화나 과거 60만 년 간 지속된 기후변화를 반영하는 것으로 해석되었다. 과거의 수온(SST)변화를 복원할 수 있는 지시자 및 대륙으로 부터의 물질유입을 지시2

Particulate matter Inventory (review)

최근 기후변화나 인간의 건강과 관련하여 미세먼지(Particulate Matter, PM)는 최대의 화두가 되고 있다. 그만큼 미세먼지는 우리들의 일상생활과 밀접히 관련되고 있기 때문이다. 그러나 직경 10um이하의 부유물질을 미세먼지로 정의한다면, 미세먼지는 다양한 곳에서 기인하는 것으로 보고되고 있다. 대기에서 광화학 반응으로 2차적으로 생성된 미세먼지를 포함하여 대륙이나 해양 등에서 기인한다고 할 수 있다. 또한 인간활동에 수반되어 만들어지기도 하고 인간이 만들어낸 직간접적인 시설물이나 기기 등에 의해서 미세먼지가 생성된다. 따라서 미세먼지 인벤토리를 생각할 때는 어떤 종류의 미세먼지가, 혹은 어떤 특성을 가지는 미세먼지가 어디에서 만들어 지는지를 파악할 필요가 있다. 기본적으로 미세먼지가 기원되는 장소는 대기, 육상, 해양과 인간의 만들어낸 간접적인 기기나 설치물에 의해 만들어진다. 미세먼지를 종류별로 구분한다면 1차 미세먼지와 2차 미세먼지로 구분할 수 있다. 1차 미세먼지는 배출할 때부터 미세먼지 형태를 띠는 것이며, 2차 미세먼지는 배출 후 미세먼지가 되는 것이다. 1차 미세먼지는 미세먼지(PM), 블렉카본(BC), 황산화물(SOx), 질소화합물(NOx), 암모니아(NH3), 일산화탄소(CO), 메탄(CH4), 벤젠(C6H6), 비메탄계 휘발성유기화합물(NMVOCs), 벤조피렌(BaP), 특정 금속물질 및 다환 방향족 탄화수소(PAH) 등이 있다. 오염물질인 2차미세먼지는 미세먼지(PM), 오존(O3), 이산화질소(NO2)등이 있으며, 오염물질로 2차 미세먼지의 전구가스가 되는 것은 SO2, NOx, NH3, VOCs, 등이 있다. 이처럼 미세먼지는 생성장소에 따라 다른 종류의 미세먼지의 나올 수 있으며, 특성과 종류에 따라서도2

The records of terrestrial and marine biomarkers in South China Sea EXP 349 Site U1432C and U1433A: implications for East Asian monsoon variability and paleoceanographic variations

Marine and terrestrial biomarkers, alkenones and n-alkanes compound, were investigated in sediment taken from the South China Sea (SCS) IODP Sites Exp. U1432C, U1433A and U1433B to evaluate Asian monsoon variability and paleoceanographic variations. Alkenone-based sea surface temperature (SSTalk) from the northern Site (U1432C) ranges from approximately 18.2oC to 28.3oC with an average of 24.4oC (n=65). Estimated SSTalk were slightly higher in the southern Site U1433A than at U1432C. SSTalk in Site U1433A ranges from 24.3oC to 27.4oC with an average 26.1oC (n=32), showing as much as 1.7oC higher SSTs than at U1432C. High concentrations of n-alkanes (nC21-35) are present throughout the Site SC1432C with strong fluctuations in the upper part (average = 496ug/g, n=140).riations. Alkenone-based sea surface temperature (SSTalk) from the northern Site (U1432C) ranges from approximately 18.2oC to 28.3oC with an average of 24.4oC (n=65). Estimated SSTalk were slightly higher in the southern Site U1433A than at U1432C. SSTalk in Site U1433A ranges from 24.3oC to 27.4oC with an average 26.1oC (n=32), showing as much as 1.7oC higher SSTs than at U1432C. High concentrations of n-alkanes (nC21-35) are present throughout the Site SC1432C with strong fluctuations in the upper part (average = 496ug/g, n=140).1