[논문]ARGO 플로트를 이용한 전지구 해양관측 : ARGO 프로그램 소개

이호만; 장유순; 김태희; 김지호; 윤용훈; 서장원; 서태건

ARGO 플로트를 이용한 전지구 해양관측 : ARGO 프로그램 소개
Global Ocean Observation with ARGO Floats : Introduction to ARGO Program 원문보기

한국기상학회보, v.14 no.1, 2004년, pp.4 - 23

이호만 (기상청, 기상연구소 해양기상지진연구실) , 장유순 (기상청, 기상연구소 해양기상지진연구실) , 김태희 (기상청, 기상연구소 해양기상지진연구실) , 김지호 (기상청, 기상연구소 해양기상지진연구실) , 윤용훈 (기상청, 기상연구소 해양기상지진연구실) , 서장원 (기상청, 기상연구소 해양기상지진연구실) , 서태건 (기상청, 기상연구소 해양기상지진연구실)

Abstract ▼ AI-Helper

To monitor the world's oceans and understand the role of the oceans for climate change, an Array for Real-time Geostrophic Oceanography (ARGO) program has been carried out since year 2000. Autonomous profiling floats of about 820 are reporting the vertical temperature, salinity, and pressure profiles of the upper 2000 m underwater at regular time intervals. Meteorological Research Institute (METRI) of Korea Meteorological Administration (KMA) launched 45 floats at the East Sea and the western Pacific to understand characteristics of water properties and develop the global ocean observation system as a part of international cooperation project. In this study, we introduce ARGO program, METRI-ARGO and the features of APEX float itself and their data formats. We also describe the significant points to be considered for using ARGO data.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

ARGO 프로그램을 통하여 해양 예보의 현실화를 추구하고자 하며, 궁극적으로는 기후 변동 시나리오에 미치는 해양의 역할을 분석·규명하고 장기 기후 변화의 예측을 보다 정확하게 하고 기후 변화 시나리오를 예측함으로서 전 지구의 변동시스템을 분석·이해·규명·예측을 목표로 하고 있다.
본 연구에서는 초기단계의 국제 ARGO 프로그램을 소개하고, 플로트의 관측방법, 그리고 ARGO 자료의 활용을 위해 자료의 구조와 자료에 포함된 오차 등에 관해 설명하고자 한다.
또한 ARGO 자료는 계약서비스에 따라 ‘TX(매 위성주기의 중요 신호)’ 또는 ‘DS(위성으로 받은 모든 신호)’형식의 자료가 e-mail(SMTP), fax, printout, 디스켓, 또는 CD로 제공되며, 사용자가 직접 telnet으로 접속하여 자료를 수신할 수도 있다. 본문에서는 여러 가지 형식 중 자료의 질이 우수하고 널리 이용되는 DS 구조의 원시자료형식과 GTS 형식을 설명한다.
6은 2001, 2002년 기상연구소에서 서태평양에 투하한 APEX 플로트의 이동궤적을 보여준다. 총 20기의 플로트는 열대 서태평양의 열용량 변동성 및 태풍 전후의 물성 변화에 대한 기초 자료 확보 및 쿠로시오 해류(Kuroshio Current) 및 본류에서 파생하는 와류의 변동성, 민다나오(Mindanao) 해류, 할마헤라(Halmahera) 와류 및 뉴기니아 잠류(New Guinea Under Current)의 연직 구조 분석의 목적으로 투하되었다.

제안 방법

2003년 7월까지 전세계 대양에서 ARGO 플로트를 이용하여 관측된 연직 수온, 염분 프로파일 자료의 분포 현황을 정량적으로 파악하기 위해 경도 0°-360°E 와 위도 70°S -70°N 의 전대양을 총 2016 개의 격자의 위경도 5°로 나누었다(Fig. 5). 그 중 약 70%를 차지하는 해양만을 포함하는 격자수는 약 1411개이며, 2003년 7월까지 847 격자인 60%(847/1411) 해역에 총 28672 프로파일 자료가 축적된 상태이다.
7과 같다. 자료처리 과정의 오류를 최소화시키기 위해 기본적인 spike 제거 작업을 거친 후(기상연구소, 2002), cubic spline interpolation method(De Boor, 1978)를 이용하여 1m 단위의 연직 자료로 재구성하여 연직 수온, 염분의 평균값과 연평균 편차를 정량적으로 분석하였다. 두 자료 모두 연평균 수온, 염분의 수직 분포(Fig.

대상 데이터

Argos ID 23445 APEX 플로트에서 1년간 관측한 수온, 염분의 연직 프로파일 자료를 현재까지 해양 대순환 모델의 초기장으로 가장 널리 사용되는 해양기후자료(Levitus-94)와 비교한 결과는 Fig. 7과 같다. 자료처리 과정의 오류를 최소화시키기 위해 기본적인 spike 제거 작업을 거친 후(기상연구소, 2002), cubic spline interpolation method(De Boor, 1978)를 이용하여 1m 단위의 연직 자료로 재구성하여 연직 수온, 염분의 평균값과 연평균 편차를 정량적으로 분석하였다.
ARGO 자료는 사용자의 요구와 이용의 시급성에 따라 몇 가지 형식으로 유통되며(ADM, 2000), 형식에 따라 포함하는 정보 또한 다르다. 실시간 자료는 Service Argos 또는 지역센터로부터 G T S와 전구 ARGO 자료수집센터(GDAC)를 통해 배분되며(Pouliquen, 2002; ADM, 2002), 자료 형식은 TESAC(or KKYY; WMO, 2001)과 NetCDF (Network Common Data Form) 형식이다. 또한 ARGO 자료는 계약서비스에 따라 ‘TX(매 위성주기의 중요 신호)’ 또는 ‘DS(위성으로 받은 모든 신호)’형식의 자료가 e-mail(SMTP), fax, printout, 디스켓, 또는 CD로 제공되며, 사용자가 직접 telnet으로 접속하여 자료를 수신할 수도 있다.
플로트의 수중 움직임은 자체의 부력에 의해 조절되며, 부력은 내부 유압펌프로 내부오일을 하단의 부레(hydraulic bladder)로 이동시켜 조절된다. 플로트는 센서, 통신부와 내부전자시스템 그리고 전지와 부력조절을 위한 부레 등 물리적 장치로 구성되었다(Fig. 2). 수감부의 수온·염분측정기(CTD; Conductivity Temperature Depth)는 Sea Bird사의 SBE CTD, Falmouth Scientific Inc.

성능/효과

수심에 따른 수온, 염분 편차를 살펴보면(Fig. 7(b)) ARGO 플로트 관측 자료의 연변동 범위는 약 200m 에서의 최대 수온 1.8℃, 표층염분 최대 0.175psu 로 해양기후 자료와 비교해 볼 때, 표층을 포함한 혼합층에서의 수온, 염분의 변동성을 보다 잘 재현하고 있다고 사료된다. 특히 해류 중심축의 200m 에서의 수온의 변동성은 기존의 기후평균자료에서는 모사되지 않는 특징적인 결과이며, 이러한 자료들이 동화과정을 거쳐 주기적으로 해양 모델의 초기장에 입력될 때, 보다 현실성 있는 해양상태를 모사할 수 있으리라 기대된다.
4는 태평양에 투하된 플로트들의 내부 전력감소와 표류 수심(2000m 산정)에서의 압력, 수온, 염분의 변화를 나타낸 것이다. 1년 관측기간 동안 평균 1.5 volt의 전력손실이 발생하였으며, 표류수심은 2000±15 dbar로서 관측 주기를 안정적으로 유지하고 있으며, 연중 신뢰할 수 있는 자료를 생산함을 알 수 있다.

후속연구

ARGO 플로트는 해양 표면만을 관측하는 위성과 달리 3차원적인 해양의 수온, 염분 연직 자료의 생산 및 Lagrangian 방법에 의한 중·저층의 유속 산정을 통해 대양 순환의 역학적 상태를 판단하는데 중요한 정보를 제공하게 될 것이다. 장기적으로는 몬순(monsoon) 시스템의 계절변화, ENSO와 같은 경년변동(Bjerknes, 1969; Philander, 1990)에서부터 북대서양과 북태평양에서 발견되는 십년주기 변동(Zang et al.
그 중 약 70%를 차지하는 해양만을 포함하는 격자수는 약 1411개이며, 2003년 7월까지 847 격자인 60%(847/1411) 해역에 총 28672 프로파일 자료가 축적된 상태이다. 격자별 플로파일 자료의 현황 파악은 앞으로의 ARGO 플로트의 투하 위치를 결정하는데 매우 중요하게 사용될 뿐 아니라, 조직화된 자료를 구성하고 가공함으로써, 전구 해양/대기 모델의 초기 자료 및 해양 자료동화의 기초 자료로 유용하게 사용될 수 있으리라 기대된다.
ARGO 플로트는 해양 표면만을 관측하는 위성과 달리 3차원적인 해양의 수온, 염분 연직 자료의 생산 및 Lagrangian 방법에 의한 중·저층의 유속 산정을 통해 대양 순환의 역학적 상태를 판단하는데 중요한 정보를 제공하게 될 것이다. 장기적으로는 몬순(monsoon) 시스템의 계절변화, ENSO와 같은 경년변동(Bjerknes, 1969; Philander, 1990)에서부터 북대서양과 북태평양에서 발견되는 십년주기 변동(Zang et al., 1997) 등 기후 시스템의 역학과정 규명 및 해양의 열보존력, 해양-대기간 열 및 운동량 교환 그리고 거대규모의 해양의 열염 순환과 해양 대순환(Broecker, 1991; Broecker et al., 1997) 등의 이해에 큰 기여를 할 것이다.
전체적으로 현재까지는 ARGO 플로트가 북반구 대양에 집중적으로 투하되고 있는 실정이며, 앞으로 인도양을 포함하여, 남극주변의 환 남극 환류의 중심지인 남빙양 등을 중심으로 한 남반구 대양에 대한 자료 확보를 고려해야할 것이다.
175psu 로 해양기후 자료와 비교해 볼 때, 표층을 포함한 혼합층에서의 수온, 염분의 변동성을 보다 잘 재현하고 있다고 사료된다. 특히 해류 중심축의 200m 에서의 수온의 변동성은 기존의 기후평균자료에서는 모사되지 않는 특징적인 결과이며, 이러한 자료들이 동화과정을 거쳐 주기적으로 해양 모델의 초기장에 입력될 때, 보다 현실성 있는 해양상태를 모사할 수 있으리라 기대된다.
ARGO는 전구 해양의 상태를 10일주기로 300 km 간격으로 동시에 관측하는 최초의 국제공동사업으로 현재까지는 자료생산이 일부 해역으로 제한되고, 자료의 특성파악과 자료 활용을 위한 품질개선 과정단계이다. 향후 Salinity offset, SeaBird CTD 센서 이상(WRC homepage) 등의 몇 가지 문제점을 보정하는 품질 개선과정을 거쳐 고품질의 자료가 생산되어 다음과 같은 다양한 연구 분야에 응용될 전망이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Array for Real-time Geostrophic Oceanography 프로그램은 무엇을 관측하는가?	최근 부족한 해양자료의 보충 및 해양에서 기후변화 인자를 발견하기 위한 시도로 대양 관측 사업이 활발히 이루어지고 있으며 (Peterson et al., 1997), Array for Real-time Geostrophic Oceanography (ARGO) 프로그램은 3차원 전지구 규모의 수온, 염분 및 해류를 실시간으로 관측하는 거대 규모의 관측 사업이다(AST, 1998, 1999a, 1999b). ARGO는 전구해양관측(Global Climate Observing System/Global Ocean Observing System; Nowlin et.
	대기 및 해양과 같은 지구유체의 예측가능성이 매우 제한적일 수밖에 없는 이유가 무엇인가?	대기 및 해양과 같은 지구유체의 예측가능성은 비선형적인 지구유체역학의 특성으로 인하여 매우 제한적일 수밖에 없으며(Lorenz, 1984), 이러한 기후계의 예측은 무엇보다 정확한 입력 자료의 확보가 필수적이다.
	Array for Real-time Geostrophic Oceanography 사업의 일차적 목적은 무엇인가?	al., 1996), 기후변동 및 예측실험 (Climate Variability and Predictability Experiment; WCRP, 1998), 전지구 해양자료동화실험 (Global Ocean Data Assimilation Experiment; GODAE, 2001) 사업과 연계하여 세계기상기구(WMO)와 UNESCO의 국가간해양과학위원회(IOC) 등의 국제해양·기상 기구로부터 승인된 국제공동 해양/기후 변화 감시 사업이며, “ARGO 플로트”라 불리는 해양관측 장비를 전세계의 대양에 약 300km 간격으로 3,000개를 전개하여 표층에서 중·저층까지(0 ~ 2,000m)의 수온과 염분을 연속적으로 관측함에 일차적 목적을 두고 있다.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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