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문제 정의
- 본 연구에서는 동중국해 북부해역에서 해수색 위성 OSMI의 band별 자료와 현장 측정 클로로필 a 값간의 관계를 규명하였다. 또한 현장 측정한 클로로필 a 값에 대해 해수 다중 광측정 기기로 측정한 파장별 원격반사도(remote sensing reflectance, Rrs), 정규화된 수줄 광량(normalized water leaving radiance, nLw) 값 및 해수 중 입자의 광흡수 (particle absorption, ap) 와의 관계성도 조사하였다.
제안 방법
- 2002년 2월 20일 오전 U시 10분경 우리나라 위성 아리랑 1호(K0MPSAT-1/0SMI)가 황해 중심 해역을 통과시 관측한 0SMI 밴드 자료를 이용하여 클로로필 a 및 각 밴드별(443, 490, 555nm) nLw를 영상화하였다(Fig. 4). OSMI 위성 자료를 OC2 알고리즘에 대입하여 추정한 클로로필 a 값및 현장 관측 값은 315-17 관측점에서 0.
- 남해 연근해역(북위 31.28도~35도, 동경 122.86도~130.20도)에 대해 2002년 2월 20일 OSMIQ1시 11분) 및 9aWiFS(13시 11분)로 관측한 각 밴드 (412, 443, 490, 555nm) 별 nLw 상호 반응 값을 비교하였으며, OC2 알고리즘으로 추정한 클로로필 a 값간의 분포 상관성을 검정하였다(Fig. 9).
- 최근 O'Reilly 등 (1998)은 SeaWiFS 위성 자료를 이용하여 클로로필 a를 추정할 경우. 다양한 현장의 해수광 특성을 고려하여 개발한 여러 형태의 알고리즘을 정리 하였다.
- 동중국해의 현장 해양 관측 lme(315, 316, 317)에서 2002년 2월 22일에서 25일까지 조사 측정한 현장 클로로필 a 값과 OSMI 및 SeaWiFS 위성 자료로 추정한 클로로필 a 값간의 관계성을 살펴보 았다(Fig. 1, Fig. 10). OSMI 및 SeaWiFS 추정 값에서 각각 현장 측정 클로로필 a값을 제거한 값의 측정 station별간 공간적 변동을 비교한 결과 대부분 비슷한 변동 경향성을 보였으나, SeaWiFS 추정 값이 OSMI 추정 값보다 전체적으로 0.
- 본 연구에서는 동중국해 북부해역에서 해수색 위성 OSMI의 band별 자료와 현장 측정 클로로필 a 값간의 관계를 규명하였다. 또한 현장 측정한 클로로필 a 값에 대해 해수 다중 광측정 기기로 측정한 파장별 원격반사도(remote sensing reflectance, Rrs), 정규화된 수줄 광량(normalized water leaving radiance, nLw) 값 및 해수 중 입자의 광흡수 (particle absorption, ap) 와의 관계성도 조사하였다.
- 제주도 북동해역에서 현장-위성 관측은 1일 이내 (2002년 2월 25일) 및 3시간 이내에 획득된 클로로필 a 값들의 변동을 비교하였다(Fig. 1, Fig.
- 생물화학 측정법을 이용하여 식물플랑크톤이 다량 함유된 엽록소인 클로로필 a 양을 동시에 측정하였다(Stricklarmd and Parsons, 1968). 클로로필 a가 주로 흡수하는 광영역인 440, 676nm에서 해수 중 입자성분의 광흡수를 UVVisible spectropotometer(Cary-100 Cone)로 즉정하였다. 현장 해양관측과 동시에 획득된 OSMI 위성 자료(2002년 2월 20일, 25일)로부터 밴드별 nLw 및 클로로필 a를 추정하기 위한 영상처리프로그램은 Terascan package(SeaSpace, 1993)를 이용하였고, 알고리즘은 SeaBAM(SeaWiFS Bio-optical Algorithms Mini-workshop) 의 OC2 (ocean color chlorophyll 2 algorithm)# 이용하였다(O'Reilly et al.
- 특별 관측점에서는 다중 광측정 장비(PRR800)를 이용하여 OSMI bands(412, 443, 490, (510), 555, (665) nm)에서의 nLw, Rrs의 해수 광량을 측정하였다(Fig. 2). 생물화학 측정법을 이용하여 식물플랑크톤이 다량 함유된 엽록소인 클로로필 a 양을 동시에 측정하였다(Stricklarmd and Parsons, 1968).
대상 데이터
- 본 연구의 수행을 위하여 국립수산과학원 해양관측선 탐구 1호 및 탐구 3호를 이용하여 4회(1차: 2000년 5월 22~27일, 2차: 2000년 2월 22일~3월 2일, 3차: 2001년 5월 22~31일, 4차: 2002년 2월 20~24일)에 걸쳐 동중국해 북부해역의 3개 관측 Ime, 32개 조사정점 및 특별 관측점 4곳(제주도 북동해역, 2002년 2월 25일)에서 해양조사를 실시 하였다(Fig. 1).
이론/모형
- 2). 생물화학 측정법을 이용하여 식물플랑크톤이 다량 함유된 엽록소인 클로로필 a 양을 동시에 측정하였다(Stricklarmd and Parsons, 1968). 클로로필 a가 주로 흡수하는 광영역인 440, 676nm에서 해수 중 입자성분의 광흡수를 UVVisible spectropotometer(Cary-100 Cone)로 즉정하였다.
- 클로로필 a가 주로 흡수하는 광영역인 440, 676nm에서 해수 중 입자성분의 광흡수를 UVVisible spectropotometer(Cary-100 Cone)로 즉정하였다. 현장 해양관측과 동시에 획득된 OSMI 위성 자료(2002년 2월 20일, 25일)로부터 밴드별 nLw 및 클로로필 a를 추정하기 위한 영상처리프로그램은 Terascan package(SeaSpace, 1993)를 이용하였고, 알고리즘은 SeaBAM(SeaWiFS Bio-optical Algorithms Mini-workshop) 의 OC2 (ocean color chlorophyll 2 algorithm)# 이용하였다(O'Reilly et al., 1998).
성능/효과
- 12)이었다. 0SMI와 동시에 해수 광 다중 측정기 (PRR-800)로 현장에서 4회 관측한 nLw의 평균값은 412nm에서 0.5(편차 ±0.04), 443nm에서 0.5(±0.05), 490nm에서 0.5(±0.05), 555nm에서 0.3(±0.01)으로 0SMI 값보다 모든 파장에서 평균과 편차 값이 낮게 나타났다(Fig. 6).
- OSMI 단일밴드(412, 443, 490 및 555 nm)에 대한 nLw 값과 OSMI 추정 클로로필 a 값사이의 상관성은 555nm(R2 = 0.67), 490nm(R2 = 0.59), 443nm(R2 = 0.52), 412nm(Rz=0.48) 순으로 높은 값을 보였다(Fig. 7).
- 11). OSMI 및 SeaWiFS 위성 자료로 추정한 클로로필 a 값에서 각각 현장 클로로필 a 측정값을 제거한 값을 비교한 결과 Fig. 10의 결과와 같이 SeaWiFS 추정 값이 OSMI 추정 값보다 0.3 mg/m3 정도 높은 농도 값을 보였다. 그러나 3시간 이내의 거의 동일 시각에 관측한 결과로써, 값 차이의 공간 변동 양상은 매우 흡사하고 일정 하였다(Fig.
- 10). OSMI 및 SeaWiFS 추정 값에서 각각 현장 측정 클로로필 a값을 제거한 값의 측정 station별간 공간적 변동을 비교한 결과 대부분 비슷한 변동 경향성을 보였으나, SeaWiFS 추정 값이 OSMI 추정 값보다 전체적으로 0.3~0.6mg/m3 높게 나타나는 변동 양상을 보였다. 위성 관측시기와 현장 관측시기가 3일 이상 차이 나는 정점들(317-19, 317-17)에서 값들의 변동은 상호 위성 추정 값간에 역현상이 일어났다.
- OSMI 및 SeaWiFS의 각 밴드별 nLw의 비교분석 결과, 412nm에서는 상관성 (1Y = 0.25, Y =-0.22(X)+2.43)이 낮게 나타났으나, 나머지 파장대에서는 nLw 443nm(R2 = 0.63, Y = 1.14(X)+0.11), nLw 490nm(R2 = 0.86, Y = 1.19(X) -0.84), nLw 555nm(R2 = 0.91, Y = 1.03(X)-0.55)로 비교적 높은 상관성을 나타내었다(여기서 X는 SeaWiFS의 각 밴드별 nLw, Y는 OSMI의 각 밴드별 nLw 이다). 추정 클로로필 a 값간의 관계성은 비교적 높은 상관성(r2=0.
- OSMI 복합밴드 nLw 값의 비(412/555, 443/555, 490nm/555nm) 값에 대한 OSMI 추정 클로로필 a 값 사이의 상관성은 nLw490/nLw555(R2=Q73)에서 가장 높게 나타났고, 그 다음으로 nLw443/ nLw555(R2= 0.69), nLw412/nLw555(R2=0.42) 순으로 나타났다(Fig. 8).
- 1998) 중 510nm 밴드가 포함되어 있는 OC2d, OC4 알고리즘은 OSMI 510nm 밴드를 가지고 있지 않음으로 클로로필 a를 OSMI 밴드로 추정하는 것이 적당하지 않을 뿐만 아니라, 본 연구 결과에서 현장 클로로필 a 값과 반응상태가 안정하지 못하거나 상관성이낮은 410nm 또는 443 nm를 포함하는 OC4 및 OC2 series(OC2a, OC2b, OC2d, OC2e)를 사용한 클로로필 a 추정도 좋은 결과를 얻지 못할 것으로 판단된다. 그러므로 현장 클로로필 a 값간의 관계성 및 반응 안정도가 높은 490nm 및 555nm의 복합밴드만으로 구성된 OC2 알고리즘을 이용하여 OSMI 밴드 자료를 처리 후 추정된 클로로필 a량 정량화가 보다 나은 결과를 도출할 수 있을 것으로 생각된다. 또한 3시간이내의 현장 추정 클로로필 a 값을 기준으로 OSMI 및 SeaWiFS 위성 자료로 추정한 클로로필 a 값의 차가 0.
- 안정된 반응 값을 나타내었다. 이러한 결과를 종합해보면, 비교적 검정된 것으로 보고된 해수색 정량화(클로로필 a 추정) 알고리즘들 (O'Reilly et al. 1998) 중 510nm 밴드가 포함되어 있는 OC2d, OC4 알고리즘은 OSMI 510nm 밴드를 가지고 있지 않음으로 클로로필 a를 OSMI 밴드로 추정하는 것이 적당하지 않을 뿐만 아니라, 본 연구 결과에서 현장 클로로필 a 값과 반응상태가 안정하지 못하거나 상관성이낮은 410nm 또는 443 nm를 포함하는 OC4 및 OC2 series(OC2a, OC2b, OC2d, OC2e)를 사용한 클로로필 a 추정도 좋은 결과를 얻지 못할 것으로 판단된다. 그러므로 현장 클로로필 a 값간의 관계성 및 반응 안정도가 높은 490nm 및 555nm의 복합밴드만으로 구성된 OC2 알고리즘을 이용하여 OSMI 밴드 자료를 처리 후 추정된 클로로필 a량 정량화가 보다 나은 결과를 도출할 수 있을 것으로 생각된다.
- 55)로 비교적 높은 상관성을 나타내었다(여기서 X는 SeaWiFS의 각 밴드별 nLw, Y는 OSMI의 각 밴드별 nLw 이다). 추정 클로로필 a 값간의 관계성은 비교적 높은 상관성(r2=0.60)을 보였으나, 전체적으로 OSMI 자료로 추정한 클로로필 a 농도 값이 SeaWiFS 위성 자료로 추정한 클로로필 a 값보다 0.5mg/m3 정도 낮게 나타났다(Fig. 9(a)).
- 클로로필 a가 주로 광흡수를 하는 파장대로 잘알려져 있는 440nm와 676nm에서 해수 중 입자성분이 흡수하는 광의 정도를 비교해 본 결과 동중국해역에서의 값이 캘리포니아 근해의 맑은 해수 역에서의 반응 값 분포 범위보다 모두 높게 나타났다(Fig. 3).
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