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문제 정의
- 서해는 지형특성상 수온변화가 기온뿐만 아니라 풍속의 영향을 많이 받을 것으로 예상되며, 또 황하 및 양자강들의 하천수의 유입량이 많아 계절에 따라 염분 변화가 클 것으로 예상된다. 본 연구는 해양에 영향을 주는 다양한 기상인자를 고려하여, 인자들 간의 상호 관계 및 수온과 염분변화에 미치는 기상인자의 영향을 규명하고자 한다.
- 세부적으로 기상이 수온 및 염분에 미치는 영향이 가장 큰 시기와 표.저층별 관련성을 살펴보았다
- 다양하게 나타난다. 하지만 본 논문에서는 기상인자에 초점을 두어, 기온, 풍속, 강수량이 수온, 염분이 미치는 영향 및 이들 인자들 사이의 관계를 연구하였다.
제안 방법
- 이러한 지역적 구분과 지역에 따른 기상에 의해 수온, 염분 역시 다를 것으로 예상된다. 1972년부터 20()1년까지의 30년 동안 기상인자와 수온, 염분 변화를 파악하고, 기상이 해양에 미치는 영향을 조사하였다. 세부적으로 기상이 수온 및 염분에 미치는 영향이 가장 큰 시기와 표.
- 각 정점의 수온, 염분에 대응되는 각 기상인자(기온, 풍속, 강수량)를 이용하여 상관관계를 계산하였다. 307-05 정점은 인접한동 위도대의 연안에 위치한 서산의 기상청 자료이고, 309-01 정점은 군산, 311-04 정점은 목포, 311-07 정점은 목포 관측점의 자료를 사용하였다.
- 기온, 풍속의 월 값은 월 평균값을 사용하였고, 강수량의 월 값은 일누적 값을 월 값으로 사용하였다. 기상자료(기온, 풍속, 강수량)의 연값은 격월이 아니라 1월부터 12월까지 사용하여 계산하였다 특히 강수량의 경우는 다른 기상인자에 비하 여수가 크기 때문에, 연 값을 월 누적 값으로 사용하지 않고, 월값을 12개월을 합산하여 12개월로 나눈 평균값을 연 강수량 값으로 사용하였다.
- 1). 먼저 한국 서해를 연안과 외양으로 구분한 후, 위도를 기준으로 북쪽과 남쪽으로 해역을 구분하였다. 기상자료는 해상의 자료를 사용하는 것이 가장 좋으나, 자료 부족으로 인하여 부득이 연안의 기상청 자료를 사용하였다.
- 수온, 염분은 격월 관측된 값을 월 값으로 사용하였고, 기상인자 (기온, 풍속, 강수량)의 월 자료는 정선관측자료와 동일한 짝수월을 기준으로 격월 간격으로 추출하였다. 그리고 상관계수 값을 구할 경우, 수온, 염분 자료가 존재하지 않는 구간은 기상자료 역시 제거하였다.
대상 데이터
- 이용하여 상관관계를 계산하였다. 307-05 정점은 인접한동 위도대의 연안에 위치한 서산의 기상청 자료이고, 309-01 정점은 군산, 311-04 정점은 목포, 311-07 정점은 목포 관측점의 자료를 사용하였다. 해역별 상관계수의 절대값의 차이는 있지만, 기상인자들과 수온, 염분과의 상관관계는 Table 2에서와 같이 모두 같은 결과의 관계로 나타났다.
- 국립수산과학원에서 제공하는 해양수산기술정보의 서해 정선관측 자료를 바탕으로 하여, 자료의 유무, 저열량, 수온, 염분과 같은 서해의 특징을 고루 나타내고, 또한 지역을 대표할 수 있는 정점을 선정하였다(Fig. 1). 먼저 한국 서해를 연안과 외양으로 구분한 후, 위도를 기준으로 북쪽과 남쪽으로 해역을 구분하였다.
- 국립수산과학원의 서해 정선관측자료 중 수온과 염분을 1972년부터 2001년까지 짝수 격월 간격으로 관측된 것을 이용하였다. 수온과 염분은 연직적으로 0, 10, 20, 30, 50, 75m의 표준 수심으로 관측된 것이다.
- 그리고 기상자료는 해상의 자료를 사용하는 것이 가장 좋으나, 자료 부족으로 인하여 부득이 연안의 기상청 자료를 사용하였다. 비록 수온, 염분이 격월 자료가 사용되었지만, 30년의 연구기간중에 일정한 간격으로 지속적으로 관측되어 기상인자가 해양에 미치는 영향 분석을 위한 자료로서 적합한 것으로 판단된다.
- 그리고 기상자료는 해상의 자료를 사용하는 것이 가장 좋으나, 자료 부족으로 인하여 부득이 연안의 기상청 자료를 사용하였다. 비록 수온, 염분이 격월 자료가 사용되었지만, 30년의 연구기간중에 일정한 간격으로 지속적으로 관측되어 기상인자가 해양에 미치는 영향 분석을 위한 자료로서 적합한 것으로 판단된다.
- 따라서 기상자료를 얻는 정점은 가능한 해양정점과 가장 가까운 해안의 기상청의 관측점을 선택하였다. 따라서 외양에서 북쪽인 307-05정점과 기상청 서산 관측점과 외양의 남쪽 311-07정점과 목포 관측점을 선정하였다. 연안은 남쪽의 311-04정점과 목포 관측점, 그리고 연안 북쪽 309-01 정점과 군산 관측점을 선정 하였다.
- 본 연구에 사용된 자료는 국립수산과학원의 정선관측자료와 기상청의 기후자료였다. 누년 변동 분석과 상호상관계수를 구 할 경우, 정선관측자료와 기후자료 둘 다 짝수 격월을 이용하였다.
- 기온, 풍속의 경우는 월 평균값을, 강수량의 경우는 일 합계의 월 누적 값이 각각 이용되었다. 선정된 정점은 서산, 군산, 목포로 1972 ~ 2001년 사이의 연구 기간 내에 결측은 없었다.
- 이 중 본 연구에서 수심에 따른 자료는 표층 자료(0m)와 저층(각 정점별 최대 수심자료)를 사용하였다. 연구 기간 증 1972년, 1975년, 1989~1992년, 1997년의 12월 수온, 염분의 자료는 4개의 연구정점 모두 결측 되었다.
- 따라서 외양에서 북쪽인 307-05정점과 기상청 서산 관측점과 외양의 남쪽 311-07정점과 목포 관측점을 선정하였다. 연안은 남쪽의 311-04정점과 목포 관측점, 그리고 연안 북쪽 309-01 정점과 군산 관측점을 선정 하였다.
- 수온과 염분은 연직적으로 0, 10, 20, 30, 50, 75m의 표준 수심으로 관측된 것이다. 이 중 본 연구에서 수심에 따른 자료는 표층 자료(0m)와 저층(각 정점별 최대 수심자료)를 사용하였다. 연구 기간 증 1972년, 1975년, 1989~1992년, 1997년의 12월 수온, 염분의 자료는 4개의 연구정점 모두 결측 되었다.
- 수온과 염분은 표 . 저층의 값을 사용하는데, 4개 정점 모두 이를 표층으로 하였고, 저층은 정점과 해역에 따라서 수심의 차이가 있어 부득이 각각 다른 수심으로 하였다 즉, 309-01 정점은 20m, 311-04정점은 30m, 307-05정점은 50m, 그리고 311-07정점은 75m를 각각 저층으로 하였다.
- 한국기상청의 기온, 풍속 및 강수량의 3가지 인자에 대한 월별값을 이용하였다. 기온, 풍속의 경우는 월 평균값을, 강수량의 경우는 일 합계의 월 누적 값이 각각 이용되었다.
데이터처리
- 수온 및 염분은 격월 간격으로 1회씩 측정된 값을 월 대표 값으로 사용하였고, 연평균은 격월간격으로 측정된 6개월의 값을 평균하였다. 수온과 염분은 표 .
이론/모형
- 수온, 염분의 정선 관측 자료 중, 기준 수심으로 관측되지 않은 것은 선형 보간법을 이용하여 표준수심으로 맞추었다. 그리고 선형 보간법은 표준 수심 상하로 관측 자료가 존재하는 경우에 사용하였다.
- 그리고 상관계수 값을 구할 경우, 수온, 염분 자료가 존재하지 않는 구간은 기상자료 역시 제거하였다. 월 자료를 이용하여 수온 및 염분과 각 기상인자들과의 시계열 사이의 관련성을 파악하고, 양 인자들 사이의 시간 정보(time lead, lag)를 알아보기 위해서 상호상관함수 (cross correlation function, Rxy(k))를 사용 하였다.
성능/효과
- 그리고 수온과 풍속, 염분과 기온, 염분과 강수량의 관계는 역상관 이였다 수온과 염분은 기상인자에 대해 역관계를 나타내었다 (Table 2). 상호상관함수를 이용한 기상인자별 수온과 염분의 분석은 각 인자들 사이의 관계와 시간에 대한 정보를 알 수 있다.
- 그리고 연구기간 중 수온, 염분의 이상 변동 연도의 기상인자와 수온, 염분의 관계에서 수온이 높거나 낮은 시기에 기온이 높거나 낮으며, 염분은 동일 연도의 강수량과는 일치하지 않았으나, 이전 연도 강수량의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 풍속이 강한 시기는 수온, 염분의 변동이 크게 나타났으며, 약한 시기는 변동이 적게 나타났다.
- Cho and Cho(1988)는 황해에서 기온에 따른 수온 연직 구조의 변화를 연구하였는데, 그 결과 동계에는 연안과 외양이 완전혼합형을, 하계에는 연안은 혼합작용이 활발하고, 외양은 성층이 발달하는 형태를 보였다. 그리고 혼합층 깊이와 성층의 형태의 연직분포의 차이는 기온의 연 변동과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 그리고 안 등(1997a, 1997b)은 기온 및 강수량과 해면 온도와의 상관관계에 관한 연구에서는 기온과 수온을 여름과 겨울, 두 계절로 구분하여 이들 사이의 상관관계를 분석하였다.
- 기상인자의 수온과 염분 변동에 대한 상관계수 값의 크기는 기온, 풍속, 강수량의 순이었다. 상관계수 값은 지역적인 차이를 보이는 데, 연안과 외양의 차이는 적고 저위도 일수록 상관계수 값이 높았다. 시간 정보에서도 지역적 차이를 구분할 수가 있는데, 연안지역이 외양 지역보다 시간지연이 짧게 나타났다.
- 저층의 시간지연이 나타나는 것이다. 상관계수는 표층이 저층보다 값이 크며, 시간지연도 짧았다. 그리고 수온과 기상인자간의 상관관계가 염분과 기상인자 관계보다 상관계수 값이 표 .
- 상관계수 값은 지역적인 차이를 보이는 데, 연안과 외양의 차이는 적고 저위도 일수록 상관계수 값이 높았다. 시간 정보에서도 지역적 차이를 구분할 수가 있는데, 연안지역이 외양 지역보다 시간지연이 짧게 나타났다. 그러나 위도에 따른 시간 지연의 차이는 수온의 경우 거의 없으며, 염분의 경우 위도가 높은 지역에 지연이 길게 나타내었다
- 누년 평균 강수량은 고위도일수록 많으며, 연 변동은 크게 나타났다. 연구 기간 동안강수량의 장기변동 경향은 목포를 제외하고 군산과 서산은 해를 거듭할수록 증가하는 것으로 나타났다.
- 50psu 높게 나타났다. 염분변동은 4개 정점 모두 표층 및 저층에서 해를 거듭할수록 하강하는 것으로 나타났다. 일반적으로 기상청의 기온의 경우 위도가 낮을수록 기온이 높아지는 것을 볼 수 있다.
- 이상의 내용을 종합하면 한국 서해에서 기상인자와 해양 인자 간의 상관관계는 표층보다 저층이 낮게 나타났다. 그리고 수온에 대한 기온, 풍속 및 강수량의 관계는 표 .
후속연구
- 인자들에 대한 연구가 요구된다. 그리고 격월과 특정 시기의 관계만을 살펴보았는데, 해양에 영향을 미치는 기상인자들의 영향은 다양한 시간 규모로 연구하는 것이 필요하겠다.
- 마지막으로 해양의 수온, 염분의 변동이 기상인자뿐만 아니라 해류, 조석, 증발이나 하천수의 유입에 의해서도 나타나므로, 기상 이외의 인자들에 대한 연구가 요구된다. 그리고 격월과 특정 시기의 관계만을 살펴보았는데, 해양에 영향을 미치는 기상인자들의 영향은 다양한 시간 규모로 연구하는 것이 필요하겠다.
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