[논문]동해 남서부 해역 표층염분의 시계열 변동

정희동; 김상우; 임진욱; 최용규; 박종화

doi:10.7850/jkso.2013.18.4.163

동해 남서부 해역 표층염분의 시계열 변동
Time-series Variation of Sea Surface Salinity in the Southwestern East Sea 원문보기

바다 : 한국해양학회지 = The sea : the journal of the Korean society of oceanography, v.18 no.4, 2013년, pp.163 - 177

정희동 (국립수산과학원 동해수산연구소 자원환경과) , 김상우 (국립수산과학원 동해수산연구소 자원환경과) , 임진욱 (국립수산과학원 동해수산연구소 자원환경과) , 최용규 (국립수산과학원 동해수산연구소 자원환경과) , 박종화 (국립수산과학원 동해수산연구소 자원환경과)

초록
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동해 남서부에 위치한 강릉-울릉도간 해역에서 정기여객선 씨스타호에 수온, 염분 및 클로로필a 형광센서를 설치하고 2012년 7월부터 2013년9월까지 북한한류와 동한난류역을 가로질러 매일 왕복조사를 수행하여 해수물성을 연속관측 하였다. 본 연구에서는 염분과 클로로필a 형광 기록과 동해정선관측 및 환경측정망조사 결과, AVISO의 일별 표면해류도 그리고 GOCI 클로로필a 영상을 이용하여 표층해역의 염분 시계열 변동을 분석하였다. 본 연구 결과, 6월부터 10월까지 강릉-울릉도간 표층 해역에 염분범위 33.15~34.12의 고염분수역이 주로 환류의 중간해역이나 강한 북향류의 서쪽 경계역에서 나타났다. 이 수역의 서쪽에는 최저 염분범위가 30.58~33.20로 남향류를 수반하였고 동쪽은 31.30~33.24로 북향류가 수반되었다. 서쪽의 저염분수는 남하하는 북한한류수의 표층수이며, 동쪽의 저염분수는 북상하는 대마난류 표층수이다. 본 연구에서 확인된 북한한류수의 최저염분은 30.36이었으며, 서쪽 저염분수의 동쪽 한계는 강릉 동쪽 약 110 km지점까지, 남쪽으로는 죽변 연안까지 수심 약 5~10 m 이천에서 33.00이하로 분포하였다. 이 저염분수는 하계에 양자강희석수의 혼합으로 저염화된 대마난류 표층수가 북상하면서 수송하는 담수의 규모에 비하여 무시할 수 없을 정도이다. 이것을 본 연구에서는 북한한류수 기원 하계 표층수라고 명명하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

An instrumented ferry made two transects per day across two current systems which are the North Korean Cold Current and the East Korean Warm Current over the years 2012-2013 from Gangneung to Ulleungdo in the southwestern East Sea. Seawater properties of these transects were measured with high spatial and temporal resolution for an extended period of time. Here the salinity records from the transects with the oceanographic observation data from East Sea Fisheries Institute of NFRDI, AVISO daily current chart and GOCI Chlorophyll-a image in 2012 and 2013 are used to study the time-series variation of salinity at the surface. The high salinity section with the range of 33.15~34.12 occurred on the transect mainly in the middle of eddy, and western boundary of strong northward current from June to October. We can found low salinity waters in both sides of the high salinity section. It is estimated that the western low salinity waters with the range of 30.58~33.20 accompanied by southward current were derived from the NKCC and the eastern waters with the range of 31.30~33.24 accompanied by northward current were derived from the Tsushima Surface Water. The lowest salinity of NKCC is confirmed in this study as 30.36. It is found that the western waters below 33.00 extended extremely toward the east about 110 km area from Gangneung and toward the south around Jukbyon coastal area as a 5~10 m layer. We can find its volume of low saline waters transport is not neglectable compared with that of Tsushima Current region in the western part of the East Sea. In this study we named it as the North Korean Low Saline Surface Water in summer.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

00 정도가 된다는 NFRDI(2001)의 결과와 일치한다. 따라서 본 연구기간 중 동쪽으로는 최대 강릉 동쪽 약 110 km 외해역까지, 남쪽으로는 죽변 연안까지 남하하여 수심 약 5~10 m까지 염분 33.00이하로 분포하는 저염분수는 북한한류수 기원의 표층수임이 분명하며, 이것을 북한한류수 기원의 하계 표층수라 명명하고자 한다.
1에 동해의 해류모식도와 연구해역을 나타내었다. 본 연구 에서는 강릉-울릉도간 표층해역의 염분시계열 변동을 파악하기 위하여 동 해역을 왕래하는 정기여객선 (주)씨스포빌사의 씨스타호에 SBE45 CTD를 기관냉각수 인입구(해면으로부터 약 1.4 m 아래)에 장착하여 2012년은 7월 31일~11월 25일, 2013년 3월 1일~9월 10일 기간 중 동 여객선이 운항하는 시간대에 항로상의 염분 관측 자료를 이용하여 일별, 경도 0.1^o 간격의 Hovmoller diagram을 작성하였다. 씨스타호에 장착한 센서는 매 주 1회 탈거하여 실험 실에서 증류수를 이용하여 1%로 희석한 TRITON X-100 용액에 상온에서 1시간 동안 거치한 후 30분간 약 30^oC 정도의 따뜻한 수돗물을 흘려보내어 오염을 제거하고 다시 탑재하는 방법을 연구기간 중 반복하였다.
본 연구에서는 강릉-울릉도 사이를 왕래하는 정기여객선 씨스 타호에 SBE45 CTD와 Chl-a 센서를 설치하여 연속 관측한 자료, 국립수산과학원의 동해 정선해양관측 및 환경측정망조사에서 조사한 자료, 그리고 위성관측 AVISO 및 GOCI 자료를 이용하여 2012년 7월에서 2013년 9월까지 하계 동해 중부해역에 발생한 표층 저염분의 시공간적인 변동을 파악하고, 특히 강릉 연안해역에서 발생한 저염분의 기원을 구명하였다.
본 연구에서는 먼저 강릉항과 울릉도 저동항 사이를 왕래하는 정기여객선 씨스타호에 SBE45 CTD를 장착하여 연속 관측한 표층 염분자료와 국립수산과학원의 동해 정선해양관측 염분 및 위 성관측 자료 등을 이용하여 2012년 7월에서 2013년 9월까지 하계 동해 중부해역에 발생한 표층 저염분의 시공간적 분포를 분석하고, 그 다음 동해의 한반도 중동부해역에의 출현하는 저염분수의 기원을 밝히고자 한다.

제안 방법

강릉~울릉도간 표층염분 시계열에서 고염분수를 경계로 동쪽과 서쪽에서 저염분수가 분포하는 2012년 7월 31일, 8월 26일, 9월 26일과 2013년 6월 25일, 7월 15일 그리고 8월 27일 그리고 저염 분수가 출현하지 않는 시기인 2012년 11월 24일과 2013년 3월 1일의 동해 남서해역의 표층해류를 파악하기 위하여 AVISO NRT MSLA를 이용한 표면해류분포를 Fig. 5에 나타내었다.
1^o 간격의 Hovmoller diagram을 작성하였다. 씨스타호에 장착한 센서는 매 주 1회 탈거하여 실험 실에서 증류수를 이용하여 1%로 희석한 TRITON X-100 용액에 상온에서 1시간 동안 거치한 후 30분간 약 30^oC 정도의 따뜻한 수돗물을 흘려보내어 오염을 제거하고 다시 탑재하는 방법을 연구기간 중 반복하였다. 사용된 SBE 45의 정확도를 검토하기 위하여 강릉항 동쪽 2 km 지점에서 2013년 6월과 8월 2회에 걸쳐 같은 시기에 SBE 19로 관측된 자료와 비교한 T, S도를 Fig.

대상 데이터

2012년 7월 31일부터 2013년 9월 10일까지 강릉~울릉도간을 왕래하는 정기여객선 항로상의 염분관측 결과를 일별, 경도별로 나타내었다(Fig. 3). 여기서 왼쪽 끝은 강릉연안(129.
2013년 하계 속초~죽변간 연안해역 표층의 염분 연직분포를 파악하기 위하여 8월 정선관측자료 중 107-104정선의 각 03점의 수심 50 m까지의 염분단면 그리고 국가해양환경측정망 사업으로 수행된 연근해환경측정망 8개 지점(거진, 속초, 양양, 주문진, 강릉, 동해, 삼척, 죽변)에서 2012년과 2013년의 8월에 관측된 표층 염분그래프를 Fig. 9에 나타내었다.
동해 남서해역에서 염분의 수평 및 수직 분포와 그 변동을 파악하기 위하여 국립수산과학원 동해수산연구소에서 2012년 8월과 2013년 8월에 Seabird SBE-911 CTD로 측정한 표층염분 자료를 이용하였다. 또한, 동해 중부 연안에서 남북방향의 표층염분의 변동 특성을 파악을 위하여 국가 해양환경측정망에서 연 4회(2, 5.
동해 남서해역에서 염분의 수평 및 수직 분포와 그 변동을 파악하기 위하여 국립수산과학원 동해수산연구소에서 2012년 8월과 2013년 8월에 Seabird SBE-911 CTD로 측정한 표층염분 자료를 이용하였다. 또한, 동해 중부 연안에서 남북방향의 표층염분의 변동 특성을 파악을 위하여 국가 해양환경측정망에서 연 4회(2, 5. 8, 11월) 관측한 자료 중 거진, 속초, 양양, 주문진, 강릉, 동해, 삼척, 죽변 등 8개 지점의 2012년과 2013년 8월의 표층염분 자료를 이용하였다.
천리안 위성은 정지궤도 지구관측 위성으로 기상 및 해양관측 센서를 탑재하고 있으며, 해색 관측 센서인 GOCI 는 8회/일 영상을 촬영하고, 촬영 영역은 2500 km×2500 km, 공간해상도는 500 m×500 m으로 총 8개의 밴드를 갖고 있다. 본 연구에서 사용된 자료는 해양과학기술원의 해양위성센터(http:// kosc.kiost.ac)에서 수신된 L1B(Level 1B) 자료를 해양자료처리시 스템-GDPS(GOCI Data Processing System) 1.2를 이용하여 Chl.-a 영상을 추출하였다.
본 연구에서 이용한 AVISO 제공의 표층해류 자료는 NetCDF(Network Common Data Form)형식으로 그 해상도는 1/3o ×1/3o 이다.
본 연구해역에 대한 저염분의 이동 및 확산을 추정하기 위하여 인공위성 관측 고도계에서 추산한 표층 해류자료를 이용하였다. 여기서 위성관측 표층해류는 프랑스 AVISO(Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data)에서 준실시간 해수면 수위의 편차 자료를 이용하여 지형류를 계산한 것이다(http:/ /www.

성능/효과

또, 강릉 연안에 나타난 저염분수의 기원은 현존하는 자료로는 북한 연안인지 그 보다 더 북쪽에 기원을 두는지 확실히 구명하기는 어렵다. 그러나 하계에 양자강희석수의 혼합으로 저염화된 대마난류 표층수가 북상하면서 수송하는 담수의 규모에 비하여 무시할 수 없을 정도로 동해의 남서해역 즉, 한반도 중동부 연안의 표층해역에 북쪽 기원의 담수 공급을 담당하고 있음을 확인할 수 있었다. 향후 이 저염분수의 특성을 좀 더 명확하게 구명하기 위하여 물리 및 생지화학적 조사연구가 필요할 것으로 생각된다.
두 해공히 8개 지점 중 가장 북쪽에 위치한 거진 연안에서 30.36의 최저 염분이 그리고 가장 남쪽에 위치한 죽변 연안에서 32.78의 최고 염분이 나타나면서 북쪽에서 남쪽으로 갈수록 점차 염분 값 이 높아지는 경향을 보였다(Fig. 9b).
10c). 따라서 130.0^oE 이동에서 나타나는 상대적으로 높은 염분농도를 갖는 저염분수는 동한난류에 편승하여 북상하는 양자강희석수 기원의 저염분수이며, 강릉 연안에서 나타나는 31.00 내외의 염분을 갖는 하계 표층수는 북한한류수 기원으로 판단된다.
20 내외의 염분이 분포한 강릉 이북의 연안역은 약 15 cm/s 내외의 비교적 약한 남서향의 흐름이 연안쪽으로 흐르고 있다. 따라서 2012년 8월에는 대한해협을 통하여 동해로 유입된 대마난류 기원의 저염분수가 축산연안에서 울릉도 북쪽 외해역까지 널리 영향을 미치고 있으나 강릉 연안해역에는 32.00 이하의 저염분수의 출현은 없었음을 확인할 수 있다. 이러한 염분분포 패턴은 Fig.
조사 정선을 살펴보면 함북선 (A: 청진등대기점), 함남선(B: 마양도등대 기점), 강원선(C: 주문 진등대 기점)와 죽변선(D: 죽변등대 기점)으로 설정되었고 정점에 따라 최소 10년간, 최대 25년간 정규관측이 수행되었음을 확인할 수 있다. 따라서 공간적인 해상도가 크지는 않지만 10년치 이상의 평균자료를 이용하여 8월의 표면염분분포도(NFRDI, 2001)를 작성하기에는 부족함이 없었을 것으로 판단된다. 한편, 2013년 8월 11일 한반도 동쪽 연안을 따라 남향류가 존재하며 주변보다 높은 Chl.
따라서 강릉연안쪽의 저염분수는 남쪽으로부터 수송된 것이 아니라 북쪽에서 남하한 것으로 판단된다. 또, 106선(2013. 8. 17. 09:00-16:10)과 105선(2013. 8. 19. 19:44-20. 00:23)의 관측일자가 정점간 최대 56시간 시차가 있고 정선관측과 여객선 항로의 관측 경로가 일치하지 않아서 표면 염분 값이 경도별 위치에 따라 다소 차이가 날 수 있음을 고려하더라도 강릉주변 연안해역에 분포하는 저염분수는 수직적으로는 수심 10 m까지, 수평적으로는 경도 약 1^o(수평거리 약 110 km)까 지 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.
씨스타호에 장착한 센서는 매 주 1회 탈거하여 실험 실에서 증류수를 이용하여 1%로 희석한 TRITON X-100 용액에 상온에서 1시간 동안 거치한 후 30분간 약 30^oC 정도의 따뜻한 수돗물을 흘려보내어 오염을 제거하고 다시 탑재하는 방법을 연구기간 중 반복하였다. 사용된 SBE 45의 정확도를 검토하기 위하여 강릉항 동쪽 2 km 지점에서 2013년 6월과 8월 2회에 걸쳐 같은 시기에 SBE 19로 관측된 자료와 비교한 T, S도를 Fig. 2에 제시한 바, 씨스타호에 장착된 SBE 45 CTD는 정상적으로 작동되었음을 확인하였다.
, 1997). 이러한 수괴별 염분 특성 값을 기준으로 하여 강릉-울릉도간 표면염분 시계열에 나타난 염분값을 대비해 보면 2012년 7월부터 11월까지 강릉 연안쪽 해역에 나타난 염분의 범위 30.58~34.02와 울릉분지쪽 해역에 나타난 염분의 범위 32.03~33.92는 모두 대마난류수와 북한한류수에 함께 포함되는 염분 값으로 나타난다. 그러나 Table 2에 제시한 염분 값과 비교해 보면 강릉 연안쪽 해역의 염분범위 중에서 30.
이상의 결과에서 연구기간 중 춘계와 추계에는 한반도 동해안을 따라 남향하는 흐름이 약하여 현저한 염분변화는 나타나지 않았다. 그러나 하계에는 2012년에 25~40 cm/s, 2013년에는 30~35 cm/s 정도로 주문진 연안에서 관측된 최대유속 70 cm/s(Lie and Byun, 1985) 보다는 다소 작으나 평균유속 47.
당시의 죽변 이북 연안을 관측한 현황을 Table 3에 정리하였다. 조사 정선을 살펴보면 함북선 (A: 청진등대기점), 함남선(B: 마양도등대 기점), 강원선(C: 주문 진등대 기점)와 죽변선(D: 죽변등대 기점)으로 설정되었고 정점에 따라 최소 10년간, 최대 25년간 정규관측이 수행되었음을 확인할 수 있다. 따라서 공간적인 해상도가 크지는 않지만 10년치 이상의 평균자료를 이용하여 8월의 표면염분분포도(NFRDI, 2001)를 작성하기에는 부족함이 없었을 것으로 판단된다.

후속연구

그러나 하계에 양자강희석수의 혼합으로 저염화된 대마난류 표층수가 북상하면서 수송하는 담수의 규모에 비하여 무시할 수 없을 정도로 동해의 남서해역 즉, 한반도 중동부 연안의 표층해역에 북쪽 기원의 담수 공급을 담당하고 있음을 확인할 수 있었다. 향후 이 저염분수의 특성을 좀 더 명확하게 구명하기 위하여 물리 및 생지화학적 조사연구가 필요할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	한반도 남해와 동해 염분의 연변화의 원인은 무엇인가?	해양에서 염분의 변화는 기본적으로 증발과 강우 그리고 결빙과 해빙에 의하여 일어나지만(Defant, 1960; Dietrich et al., 1980) 한반도 남해와 동해 염분의 연변화는 주로 국지적 강우량 및 양자강 담수 유출의 계절적인 변화가 그 원인이며 대마난류의 하류방향으로 갈수록 염분 연변화의 진폭이 작아지고 위상이 지연된다 (Kang and Jin, 1984; NFRDI, 2001). 즉, 양자강이 범람하는 시기에 하구를 통하여 유출된 담수가 동중국해 북부해역으로 흘러들어 북상하는 대마난류와 섞여 동해로 유입되면서 고온, 저염의 표층난류수가 여름에서 가을까지 상층 해황에 영향을 미치며(Gong, 1996) 대마난류의 염분은 동계에는 34.
	동한난류는 어떻게 극전선을 이루는가?	주요 해류의 특성은 대한해협을 지나 동해 로 유입한 대마난류가 한국 동해 연안을 따라 북상하는 동한난류와 블라디보스톡 근해에서 발달하여 북한 동안을 거쳐 남하하는 북한한류 그리고 이 두 수괴가 만나서 형성하는 해양전선 등이 시 공간적으로 변화한다(Gong and Son, 1982; Gong, 1996). 동한난류는 한국 동부 해안을 따라 상층에서 북상하면서 하층에 존재하는 동해고유수와 수직적으로 약층을 형성하며 북한한류수와 접촉하여 극전선을 이루는데(Gong and Park, 1969) 그 북상한계가 북위 40o부근에 이른다(Hong and Cho, 1983). 또 하계에 동해 남부해역은 남풍계열의 바람과 지형적인 영향으로 용승현상이 빈번하게 발생하기도 하는데(Gong and Park, 1969; An, 1974; Lee, 1978; Park, 1978) 용승에 의한 냉수괴는 동해고유수가 아니라 남하하는 북한한류수로 알려져 있다(Park, 1978; Kim and Kim, 1982).
	한반도 동부해역의 주요 해류의 특성은 무엇인가?	한반도 동부해역은 동해 전체해역의 남서부에 위치하면서 여러 수괴가 어우러지며 시공간적으로 다양한 해양현상이 일어나는 해역이다(Ichiye, 1984). 주요 해류의 특성은 대한해협을 지나 동해 로 유입한 대마난류가 한국 동해 연안을 따라 북상하는 동한난류와 블라디보스톡 근해에서 발달하여 북한 동안을 거쳐 남하하는 북한한류 그리고 이 두 수괴가 만나서 형성하는 해양전선 등이 시 공간적으로 변화한다(Gong and Son, 1982; Gong, 1996). 동한난류는 한국 동부 해안을 따라 상층에서 북상하면서 하층에 존재하는 동해고유수와 수직적으로 약층을 형성하며 북한한류수와 접촉하여 극전선을 이루는데(Gong and Park, 1969) 그 북상한계가 북위 40o부근에 이른다(Hong and Cho, 1983).

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저자의 다른 논문 :

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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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