전지구적으로 지구 온난화 문제가 대두되고 있는 현 상황에서, 기온변화에 수반되는 수온변화 반응을 파악하기 위하여 해양수산부에서 제공하는 마산만 연안해역의 기온 및 수온 관측자료를 이용하여 기온과 수온의 관계를 분석하였다. 수온과 기온의 무차원 자기상관함수와 교차상관함수 변화를 분석한 결과, 지체시간 10일 이내에서는 상관계수가 0.9 이상으로 매우 크게 나타났으며, 지점별로 수온의 상관계수보다 기온의 상관계수가 크게 나타나는 것으로 파악되었다. 마산만 기온 및 수온자료를 수온상승기, 수온하강기로 구분하여 분석한 결과, 수온상승기에는 MA1 지점, MA2 지점의 기울기가 각각 0.829, 0.774로 나타났으며, 수온하강기에는 MA1 지점, MA2 지점의 기울기가 각각 1.385, 1.444로 기온상승기에 비하여 기온하강기의 기울기가 약 1.75배 정도 크게 나타나고 있으며, 명확한 이력현상으로 파악되었다. 따라서, 마산만 연안해역의 기온-수온 상관관계를 보다 정확하게 결정하기 위해서는 기온-수온의 계절적인 이력현상을 포함하여야 하며, 이 경우 기온을 이용한 수온 추정결과의 정확도가 향상되는 것으로 파악되었다.
전지구적으로 지구 온난화 문제가 대두되고 있는 현 상황에서, 기온변화에 수반되는 수온변화 반응을 파악하기 위하여 해양수산부에서 제공하는 마산만 연안해역의 기온 및 수온 관측자료를 이용하여 기온과 수온의 관계를 분석하였다. 수온과 기온의 무차원 자기상관함수와 교차상관함수 변화를 분석한 결과, 지체시간 10일 이내에서는 상관계수가 0.9 이상으로 매우 크게 나타났으며, 지점별로 수온의 상관계수보다 기온의 상관계수가 크게 나타나는 것으로 파악되었다. 마산만 기온 및 수온자료를 수온상승기, 수온하강기로 구분하여 분석한 결과, 수온상승기에는 MA1 지점, MA2 지점의 기울기가 각각 0.829, 0.774로 나타났으며, 수온하강기에는 MA1 지점, MA2 지점의 기울기가 각각 1.385, 1.444로 기온상승기에 비하여 기온하강기의 기울기가 약 1.75배 정도 크게 나타나고 있으며, 명확한 이력현상으로 파악되었다. 따라서, 마산만 연안해역의 기온-수온 상관관계를 보다 정확하게 결정하기 위해서는 기온-수온의 계절적인 이력현상을 포함하여야 하며, 이 경우 기온을 이용한 수온 추정결과의 정확도가 향상되는 것으로 파악되었다.
In response to anthropogenic global warming due to a buildup greenhouse gas, the effect of the air temperature on water temperature has been noticed and some efforts have been made to build an air/water temperature relationship at the Masan Bay area by the Ministry of Maritime Affairs & Fisheries (M...
In response to anthropogenic global warming due to a buildup greenhouse gas, the effect of the air temperature on water temperature has been noticed and some efforts have been made to build an air/water temperature relationship at the Masan Bay area by the Ministry of Maritime Affairs & Fisheries (MOMAF). As a result of analyzing the auto- and cross-correlation coefficient between air/water temperature, high correlation $(\sim0.9)$ is shown and the correlation coefficient of air temperature is higher than that of water temperature at the lag time less than approximately 10 days. Separate functions are fitted to the air/water relationship at the Masan Bay to take hysteresis into account. The slopes of the straight line for the rising limb are 0.829 and 0.774 for MA1 and MA2 station respectively, while 1.385 and 1.444 ($\sim1.75$ times larger) for the falling limb. Consequently, the seasonal hysteresis should be considered in order to determine an air/water relationship and accurately estimate the water temperature using the air temperature at Masan Bay.
In response to anthropogenic global warming due to a buildup greenhouse gas, the effect of the air temperature on water temperature has been noticed and some efforts have been made to build an air/water temperature relationship at the Masan Bay area by the Ministry of Maritime Affairs & Fisheries (MOMAF). As a result of analyzing the auto- and cross-correlation coefficient between air/water temperature, high correlation $(\sim0.9)$ is shown and the correlation coefficient of air temperature is higher than that of water temperature at the lag time less than approximately 10 days. Separate functions are fitted to the air/water relationship at the Masan Bay to take hysteresis into account. The slopes of the straight line for the rising limb are 0.829 and 0.774 for MA1 and MA2 station respectively, while 1.385 and 1.444 ($\sim1.75$ times larger) for the falling limb. Consequently, the seasonal hysteresis should be considered in order to determine an air/water relationship and accurately estimate the water temperature using the air temperature at Masan Bay.
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문제 정의
본 연구에서는 기온변화에 상응하는 수온반응을 파악하기 위하여 마산만 연안의 기온 및 수온 동시 관즉자료를 이용하여 기온과 수온자료의 통계적인 특성분석, 상관관계 및이 력현상에 대한 분석을 수행하여 수온과 기온의 물리적인 영향을 심층적으로 고려하여 기온자료를 이용한 향상된 수온 추정기법 제시를 목적으로 한다. 보다 많은 기상자료를 이용하여 수온자료를 추정하는 기법이 있으나, 장기적인 가용한 기상자료의 제한으로 실질적으로는 적용이 곤란하기 때문에 본 연구에서는 기온의 상승기, 하강기에 수온의 증감양상이 다르게 나타나는 이력현상 분석에 중점을 두어 수온을 추정하는 방법을 제시하고자 한다.
그러나, 일반적으로 기온자료는 풍부한 반면, 상대적으로 수온자료는 매우 미흡한 실정이므로 수중 생물의 환경조건을 파악하는 중요한 인자에 해당하는 수온자료를 이용하여 장기적이고 미미한 환경변화를 파악하는 것은 곤란하다. 본 연구에서는 기온변화에 상응하는 수온반응을 파악하기 위하여 마산만 연안의 기온 및 수온 동시 관즉자료를 이용하여 기온과 수온자료의 통계적인 특성분석, 상관관계 및이 력현상에 대한 분석을 수행하여 수온과 기온의 물리적인 영향을 심층적으로 고려하여 기온자료를 이용한 향상된 수온 추정기법 제시를 목적으로 한다. 보다 많은 기상자료를 이용하여 수온자료를 추정하는 기법이 있으나, 장기적인 가용한 기상자료의 제한으로 실질적으로는 적용이 곤란하기 때문에 본 연구에서는 기온의 상승기, 하강기에 수온의 증감양상이 다르게 나타나는 이력현상 분석에 중점을 두어 수온을 추정하는 방법을 제시하고자 한다.
건조(wetdry period) 과징에서 불 수 있으며, 수위-유량 곡선에서는 수위에 따른 홍수량 증가(rising-faling limb)단계에서 불 수 있는 현상이다. 본 연구에서는 마산만 해역의 기온과 수온 관계 규명을 위하여 수면과 대기가 접하는 지점에서의 열전도 과정에서 태양의 복사열의 영향이 증가할 때와 감소할 때, 즉 기온의 증감에 따른 수온의 증감이 서로 다른 곡선을 따라 변화하는 이력 현상을 파악분석하였다. 이력 현상 분석을 위하여 기온자료를 기준으로 기온상승기(2.
제안 방법
MAI, MA2 지짐의 수온 및 기온자료의 기본직인 통계정보는 평균, 분산, 표준편차, 최대값, 최소값, 범위 및 이상 자료의 영향을 제거한 범위분석을 위하여 상위 5% 경계값, 하위 5% 경계값 및 5% 경 계값을 이용한 범위 등을 분식하였다(Table 2참조). 평균은 지짐별 차이는 1 ℃ 이하로 미미한 정도로 파악되었으며, 수온이 기온보다 높게 나타났으나, 표준편차는 기온이 보다 크게 나타났다.
결측구간의 자료는 선형내삽법을 이용하여 보완(Hlling) 하였으며, 장기간의 결측구간은 가용한 자료를 이용하여 추징된 기온-수온 회귀곡선식(regression curve)을 이용하여추징하영. 다.
결측자료를 보완한 마산만의 기온, 수온 자료 및 기상청 마산측후소 기온자료를 도시법을 통하여 상호비교 분식하여 자료의 품신보증(Quality Assurance)을 시각직으로수행하였다(Fig. 2참조). 도시직인 분식에 의하변, 2005년 2원 및 2005년 12원부터 2006년 6원까지의 기간에 해당하는 수온자료에서 MA2 지짐의 수온자료가 MA1 지짐의 수온 자료가 크게 차이가 나는 자료가 발생하고 있음을 알 수 있다.
기온 및 수온자료의 자기상관관계 및 교차상관관계를 분석하기 위하여 자기상관함수 및 교차상관함수를 계산하여분식하영. 다.
으나, MA1 지짐과 MA2 지짐 및 마산측후소 지점이 인접한 지점이기 때문에 상호간의 상관관계 분석을 통하여 자료의 품질을 파악(간접적인 정확도 분석)할 수도 있다. 본 연구에서는 수온 및 기온자료의 지짐별 상관관계 분시을 수행하였으며, 시각직인 비교를 위한 산포도(scatter plot)를 체시하였다(Fig. 3참조). MAI, MA2 지점의 상관계수의 제곱에 해당하는 결정계수는 수온의 경우에는 0.
본 연구에서는 마산만 해역의 기온과 수온 관계 규명을 위하여 수면과 대기가 접하는 지점에서의 열전도 과정에서 태양의 복사열의 영향이 증가할 때와 감소할 때, 즉 기온의 증감에 따른 수온의 증감이 서로 다른 곡선을 따라 변화하는 이력 현상을 파악분석하였다. 이력 현상 분석을 위하여 기온자료를 기준으로 기온상승기(2.1-7.31) 자료와 기온하강기(8.1 ~ 12.31) 자료로 구분하였다. 연초에 해당하는 1월 자료는 상승기 또는 하강기 자료 구분이 곤란하여 분석에서 제외하였다.
한편, MA1 지점 및 MA2 지점의 수온과 기온의 상관관계도 산포도 및 상관계수를 이용하여 분석하였다(Fig. 4 참조'). 결징계수는 수온과수온, 기온과 기온에 해당하는 0.
9 이상으로 매우 크게 나타났으며, 지점별로 수온의 상관계수보다 기온의 상관계수가 크게 나타나는 것으로 파악되었다. 한편, 마산만 해역에서의 MA1 지주L, MA2 지짐에서 기온과 수온 자료의 상관관계를 분석하였으며 , 기온상승기 간과 하강기 간에 따른 수온 상승비율 및 하강비율이 다르게 나타나는 이력현상이 파악되었다.
대상 데이터
asp).마산만에서는 총 3개 지점에서 관측을 수행하고 있으나, 마산-3(MA3) 지점에서는 기상관측을 수행하고 있지 않기 때문에 논 연구에서는 마산-1(MA1) 지짐, 마산-2(MA2) 지점의 기온 및 수온자료를 이용하여 분석을 수행하였다 (관측지점은 Fig. 1참조). 분석대상 마산만의 기온 및 수온자료는 2004년 1원 1일부터 2006년 12원 31일까지의 자료이며, 기온은 일반적으로 이용되는 온도계를 이용하여 괸즉하였으며, 수온은 PT-1000 제품을 이용하여 관측하였다.
1참조). 분석대상 마산만의 기온 및 수온자료는 2004년 1원 1일부터 2006년 12원 31일까지의 자료이며, 기온은 일반적으로 이용되는 온도계를 이용하여 괸즉하였으며, 수온은 PT-1000 제품을 이용하여 관측하였다. 관측간격은 5분이며, 일자료는 5분간격으로 측정된 자료를 평균한 자료이다.
성능/효과
평균은 지짐별 차이는 1 ℃ 이하로 미미한 정도로 파악되었으며, 수온이 기온보다 높게 나타났으나, 표준편차는 기온이 보다 크게 나타났다. 관측자료의 범위는 지점차이는 미약하며 수온의 변화범위가 기온변화범위보다 10 ℃ 정도 높게 나타났다. 5%~95% 범위자료를 이용한 경우에는 수온의 변화범위는 21 ℃, 기온의 변화범위 는 27 ℃ 징 도로- 기온의 변화범위 가 수온의 변화범 위보다 6 ℃ 정도 높은 정도로 파악되었다.
이 기울기 변화는 기온변화에 따른 수온변화가 명 확하게 이력 현상을 보이고 있는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 기온자료를 이용한 수온자료 추정은 이력현상을 고려하여 기온 상승기와 하강기 구간으로 구분하여 추정하는 것이 보다 정확한 결과를 제시함을 알 수 있다. 한편, 일단위의 온도변화 자료를 이용한 이력현상 분석은 변동성분이 크게 나타나고 있기 때문에 자료를 주단위의 시간규모로 평균(weeklymean) 하여 기온에 따른 수온의 증감양상(이력현상)을 지점별, 연도별로 도시.
75배 징도 크게 나나나고 있다. 따라서, 마산만 연안해역의 수온은 이력현상을 고려하여 추정하는 것이 바람직하며, 보다 정확한 결과를 제시하는 것으로 분석되었다.
마산만 기온 및 수온자료를 수온상승기 , 수온하강기로 구분하여 분석한 결과, 수온상승기에는 MA1 지점, MA2 지짐의 기울기가 각각 0.829, 0.774로 나나났으며, 수온 하강기에는 MA1 지주1, MA2 지짐의 기울기가 각각 1.385, 1.444로 수온상승기에 비하여 수온하강기의 기울기가 보다 드게 나나나고 있다(Fig. 5, Fig. 6침조). 이 기울기 변화는 기온변화에 따른 수온변화가 명 확하게 이력 현상을 보이고 있는 것으로 판단할 수 있다.
마산만 기온 및 수온자료를 수온상승기, 수온하강기로 구분하여 분석한 결과, 수온상승기에는 MA1 지점, MA2 지짐의 기울기가 각각 0.829, 0.774로 나나났으며, 수온 하강기에는 MA1 지주1, MA2 지짐의 기울기가 각각 1.385, 1.444로 기온상승기에 비하여 기온하강기의 기울기가 약 1.75배 징도 크게 나나나고 있다. 따라서, 마산만 연안해역의 수온은 이력현상을 고려하여 추정하는 것이 바람직하며, 보다 정확한 결과를 제시하는 것으로 분석되었다.
수온과 기온의 자기상관함수와 교차상관함수를 분석한결과, 지체시간 io일 이내에서는 0.9 이상으로 매우 크게 나타났으며, 지점별로 수온의 상관계수보다 기온의 상관계수가 크게 나타나는 것으로 파악되었다. 한편, 마산만 해역에서의 MA1 지주L, MA2 지짐에서 기온과 수온 자료의 상관관계를 분석하였으며 , 기온상승기 간과 하강기 간에 따른 수온 상승비율 및 하강비율이 다르게 나타나는 이력현상이 파악되었다.
다. 수온자료의 결측율은 11.6-11.8% 징도로 기온자료의 결측률 2.6T.7% 징도에 비하여 4배 징도 높았다(Table 1참조). 연속직으로 10일 이상의 장기간 결측 구간은 수온의 경우 MA1 지짐은 2004.
계산된 함수는 지체길이(Lag Numbcr)=0 조건에서의 기, 으로 무차원화하였다(Table 3참조). 절 내 직인 상관 함수 값은 0.9 이상으로 전체적으로 매우 크게 나타나고 있으며, MA1 지점의 기온의 자기상관관계는 7일 이후 0.9 징도로 가소하는 양상을 보이고 있으며, MA2 지점도 유사한 양상을 보이고 있음을 알 수 있다. 기온의 자기 상관 함수 값이 지 체길이가 증가함에 따라 감소하는 비율이 수온보다 큰 이유는 기온 변화가 수온보다 수월하게 발생하기 때문인 것으로 판단된다.
2참조). 평균은 지짐별 차이는 1 ℃ 이하로 미미한 정도로 파악되었으며, 수온이 기온보다 높게 나타났으나, 표준편차는 기온이 보다 크게 나타났다. 관측자료의 범위는 지점차이는 미약하며 수온의 변화범위가 기온변화범위보다 10 ℃ 정도 높게 나타났다.
후속연구
2006년의 약한 이력현상은 시기적인 영향인지, 자료의 품질에 의한 영향인지는 보다 장기간의 품질관리가 세세하게 수행된 기온 및 수온자료를 이용하여 분석할 필요가 있을 것으로 판단된다. 한편, 어느 시 간 축저 (time scale)이 이 력현상을 파악하기에 직합한가는 해역의 지형적인 특성, 특성(수심, 밀도 등) 및 대기에서 해역으로의 열전달 속도, 기온변화 등에 따라 다르게 나타날 수 있으므로 보다 근거있는 시간축척 결정을 위한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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