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문제 정의
- 본 연구에서는 동한난류가 북상하는 연안 해역을 따라 남북으로 위치하고 있는 연안정지관측 8개 지역에서 43년(1971-2013)간 조사한 표층수온의 유사도로 군집 분석한 결과에 기초하여 동해 연안 대표지역에서 장기적인 수온의 월별 및 계절 변화를 파악하고자 하였다.
- 본 연구에서는 동해 연안정지관측 8개 지점에서 43년(1971-2013)간 조사한 표층수온을 이용하여 지역별 수온의 유사도에 따른 군집분석과 수온의 시계열 변화를 살펴보았다. 지역별 수온의 유사도에 의한 군집분석 결과, 본 연구해역은 크게 동해 중부해역인 그룹 A(동해, 죽변, 속초)와 남부해역인 그룹 B(감포, 울기, 죽변, 장기갑, 포항)로 구분되었다.
제안 방법
- 0 프로그램을 사용하였다. 군집분석에서 그룹간 연결 방식에는 Complete linkage를 사용하여 수지도(Dendrogram)를 작성하였다. 군집분석 결과에서 분리된 각 지역들의 수온 차이에 대한 월별 수온의 기여는 SIMPER 분석을 수행하였다(Clarke and Warwick, 2001).
- 동해 남부에서 중부의 연안에 위치한 8개소(감포, 울기, 장기갑, 포항, 죽변, 동해(묵호), 주문진, 속초)에 대한 연안정지관측 43년(1971-2013)간 매일 관측한 수온을 각 연도별 월별로 평균하여 지역별 수온의 유사도에 따른 군집분석을 수행하였다. 군집분석으로 얻은 수지도는 본 연구해역에서 크게 동해 중부해역인 그룹 A(동해, 주문진, 속초)와 남부해역인 그룹 B(감포, 울기, 장기갑, 포항, 죽변)의 군집으로 대별되었다(Fig.
- 동해 연안의 대표적인 4개 지역에서 동계(1-3월)에서 춘계(4-6월)에 걸쳐서 10°C 수온을 기준으로 하여 살펴보았다(Fig. 6 a-d).
- 군집분석 결과에서 분리된 각 지역들의 수온 차이에 대한 월별 수온의 기여는 SIMPER 분석을 수행하였다(Clarke and Warwick, 2001). 마지막으로 이들 군집에서 결속된 지역에 대한 수온의 시계열 변화를 보기위하여 각 연도별 월별 평균 수온 자료에서 43년(1971-2013)간 월평균 수온을 뺀 수온편차도를 작성하여 분석하였다.
- 수온의 유사도에 따른 군집분석에서 구분된 두 그룹에 대한 수온의 변화를 파악하기 위하여 A 그룹에 속한 속초와 B 그룹은 죽변, 포항, 감포를 대표 지역으로 선택하여 4개 지역에 대한 수온과 수온편차의 43년(1971-2013)간 시계열 변화를 분석하였다. 동해 4개 지역에 대한 43년(1971-2013)간 연평균한 수온과 수온편차의 시계열 변화를 Fig.
- 앞서 기술한 4개 연안지역에 대한 43년(1971-2013)간 각월의 수온 변동에 직접적으로 영향을 미치는 기온의 상관관계를 분석하였다(Fig. 7). 4개 지역에 대한 수온과 기온에 대한 상관관계는 속초, 죽변, 포항 및 감포에서 각각 90%, 83%, 92 % 및 83 %로 양의 상관을 나타내었다.
- 지역에 따른 연도별 월평균 수온의 유사도분석(Similarity analysis)을 위하여 각각의 지역에서 연도별 매일 측정한 수온을 월별로 평균하여 유사도분석에 이용하였다. 먼저, 유사도분석에는 Bray-Curtis 지수(Bray and Curtis, 1957)를 사용하여 각 지역과 연도간의 수온 유사도를 나타내었고, 그 다음이 유사도분석 결과를 바탕으로 한 군집분석은 PRIMER 6.
대상 데이터
- 동해 남부에서 중부의 연안에 위치한 8개소(감포, 울기, 장기갑, 포항, 죽변, 동해(묵호), 주문진, 속초)에 대한 연안정지관측 43년(1971-2013)간 매일 관측한 수온을 각 연도별 월별로 평균하여 지역별 수온의 유사도에 따른 군집분석을 수행하였다. 군집분석으로 얻은 수지도는 본 연구해역에서 크게 동해 중부해역인 그룹 A(동해, 주문진, 속초)와 남부해역인 그룹 B(감포, 울기, 장기갑, 포항, 죽변)의 군집으로 대별되었다(Fig. 3, Table 1).
- 본 연구에서는 국립수산과학원에서 매일 10시에 연안정지관측 8개소(울기, 감포, 장기갑, 포항, 죽변, 동해, 주문진, 속초)에서 43년간(1971-2013) 조사한 수온과 기온 자료를 이용하였다(Fig. 1).
- 수온에 영향을 미치는 기온을 분석하기 위하여 연안정지 관측소에서 제공한 수온과 같은 시기인 43년(1971-2013)간 매일 자료를 월별 평균하여 분석에 이용하였다.
데이터처리
- 군집분석에서 그룹간 연결 방식에는 Complete linkage를 사용하여 수지도(Dendrogram)를 작성하였다. 군집분석 결과에서 분리된 각 지역들의 수온 차이에 대한 월별 수온의 기여는 SIMPER 분석을 수행하였다(Clarke and Warwick, 2001). 마지막으로 이들 군집에서 결속된 지역에 대한 수온의 시계열 변화를 보기위하여 각 연도별 월별 평균 수온 자료에서 43년(1971-2013)간 월평균 수온을 뺀 수온편차도를 작성하여 분석하였다.
- 지역에 따른 연도별 월평균 수온의 유사도분석(Similarity analysis)을 위하여 각각의 지역에서 연도별 매일 측정한 수온을 월별로 평균하여 유사도분석에 이용하였다. 먼저, 유사도분석에는 Bray-Curtis 지수(Bray and Curtis, 1957)를 사용하여 각 지역과 연도간의 수온 유사도를 나타내었고, 그 다음이 유사도분석 결과를 바탕으로 한 군집분석은 PRIMER 6.0 프로그램을 사용하였다. 군집분석에서 그룹간 연결 방식에는 Complete linkage를 사용하여 수지도(Dendrogram)를 작성하였다.
성능/효과
- 7). 4개 지역에 대한 수온과 기온에 대한 상관관계는 속초, 죽변, 포항 및 감포에서 각각 90%, 83%, 92 % 및 83 %로 양의 상관을 나타내었다. 특히 수심이 얕은 연안은 열저장 용량이 적기 때문에 기온의 상승과 하강에 따른 대기의 변화에 표층 수온이 빠르게 응답하므로 두 요소간의 상관관계가 높은 것으로 생각된다.
- 각 지역에 대한 선형회귀직선식(Table 3)의 기울기 값으로 추정한 43년(1971-20130)간 계절별 수온의 증가를 보면(Table 4), 추계와 동계 수온의 증가는 속초>죽변>포항>감포의 순으로 남쪽보다 북쪽에서 크게 나타났다.
- 각 지역에 따른 연도별 특징을 보면, 1988-1990년은 전체적인 수온편차의 경향이 평년보다 고수온으로서 속초는 1-4월, 죽변을 포함한 이남 지역은 7-8월에 각각 2°C 이상의 고수온이었다.
- 각 지역에서 43년간 수온은 속초가 2.26°C, 죽변이 1.99°C, 포항이 1.11°C, 감포는 0.89°C 각각 증가하였고, 지역적으로는 동해 남부에서 북부로 갈수록 수온의 증가 속도가 크게 나타났다.
- 두 그룹으로 구분된 수온의 분포는 하계 7-8월을 제외한 전체 월에 대하여 수온이 낮은 그룹 A와 수온이 높은 그룹 B로 구분되었다(Table 1). 특히, 그룹 B는 하계 7-8월의 경우에 동한난류의 직접적인 영향을 받는 지역임에도 불구하고 이 그룹의 북쪽에 위치한 그룹 A보다 오히려 낮은 수온의 특징을 나타내었다.
- 먼저 대체적으로 평년보다 저수온을 보인 1988년 이전의 수온편차를 상세히 보면, 1972년은 속초를 포함한 4개 지역 모두 1-2월에 평년보다 2°C 이하의 고온을 보였고, 죽변 이남지역은 1978-79년에 1-3월과 10-12월 사이에 1°C 이하로 평년보다 고수온이었다.
- 본 연구 기간 중 개별 연도의 각 월에서 전체 기간인 43년(1971-2013)간 각 월별 평균 값의 차이로 계산한 수온편차의 시계열 변화를 보면(Fig. 6 e-h), Fig. 4에서 제시한 바와 같이 전체적인 경향은 1988년 이후부터 평년보다 수온이 높은 것을 알 수 있다. 먼저 대체적으로 평년보다 저수온을 보인 1988년 이전의 수온편차를 상세히 보면, 1972년은 속초를 포함한 4개 지역 모두 1-2월에 평년보다 2°C 이하의 고온을 보였고, 죽변 이남지역은 1978-79년에 1-3월과 10-12월 사이에 1°C 이하로 평년보다 고수온이었다.
- 한편 죽변은 동계(1-3월)에서 춘계(4-6월)에 걸쳐서 속초와 포항 이남지역의 중간적인 특징의 수온 차이를 보였다. 본 연구에서 제시한 고수온기인 2008년과 저수온기인 1981년은 하나의 예로서 제시하여 비교한 것이지만, 전체적인 경향은 동해 남부보다 중부 이북에서 동계 수온의 급격한 증가가 고수온기의 수온 증가에 크게 기여하고 있음을 나타내고 있다.
- 속초, 죽변, 포항 및 감포 지역에서 연도에 따른 계절별 수온은 전체 지역에서 연도에 따라 증가와 감소가 불규칙하게 나타나지만, 장기적인 관점에서 본 1차 선형회귀직선은 모든 지역에서 증가 경향을 보였다(Fig. 8). 각 지역에 대한 선형회귀직선식(Table 3)의 기울기 값으로 추정한 43년(1971-20130)간 계절별 수온의 증가를 보면(Table 4), 추계와 동계 수온의 증가는 속초>죽변>포항>감포의 순으로 남쪽보다 북쪽에서 크게 나타났다.
- 612로 나타났다. 이 회귀직선식에서 추산한 43년(1971-2013) 동안 수온의 증감은 속초가 2.26℃, 죽변은 1.99℃, 포항은 1.11℃, 감포는 0.89℃ 증가하였으며, 지역적으로는 동해남부의 감포에서 동해중부의 속초로 갈수록 수온의 증가가 크게 나타났다. 지역별로 일부 연도에 따른 수온의 감소가 나타나지만 장기적인 변동은 전체지역에서 증가하였고, 전체적으로 1987-1988 사이에 수온의 체제 변환이 나타나는 것을 알 수 있다.
- 9°C를 각각 나타내었다. 전체 지역에서 계절별 최저 수온은 하계를 제외하고 속초에서 나타났고, 또한 속초에서 남쪽의 감포로 갈수록 계절별 수온의 차이가 작게 나타났다. 여기서 특이한 것은 하계 최저 수온이 동해 연안의 북쪽에 위치한 속초보다는 남쪽인 감포에서 나타난 것은 이 지역에서 매년 하계에 발생하는 연안용승에 의한 냉수의 영향이 반영된 것을 알 수 있다(Seung, 1974; Lee, 1983; Kim et al.
- 본 연구에서는 동해 연안정지관측 8개 지점에서 43년(1971-2013)간 조사한 표층수온을 이용하여 지역별 수온의 유사도에 따른 군집분석과 수온의 시계열 변화를 살펴보았다. 지역별 수온의 유사도에 의한 군집분석 결과, 본 연구해역은 크게 동해 중부해역인 그룹 A(동해, 죽변, 속초)와 남부해역인 그룹 B(감포, 울기, 죽변, 장기갑, 포항)로 구분되었다. 여기서 A 그룹에 속한 속초와 B 그룹은 죽변, 포항, 감포를 대표 지역으로 선택하여 수온과 수온편차의 43년(1971-2013)간 시계열 변화를 분석한 결과, 수온의 증감이 10년 규모의 변동을 보였다.
후속연구
- 이러한 해조상의 지역적인 분포 특징은 수온과 같은 해양환경 변화와 직접적인 관계를 가지고 있으며, 예를 들어 동해 남부해역은 과거에는 온대해역이었던 것이 현재는 온대와 아열대가 공존하는 특징을 가지고 있는 것으로 추정할 수 있다. 기후변화에 따른 수온의 변화는 지리적으로 북쪽에 위치한 동해 중부 이북해역과 같이 동계 수온이 계속 증가하게 되면 결국에는 춘계 수온과 공존하게 되어 해조상도 한대성에서 온대성으로 바뀔 수 있을 것이다.
- 본 연구에서는 동해 연안에 남북으로 위치한 연안정지관측를 이용한 수온의 시계열 변화에 대한 기초적인 연구결과를 제시하였지만 현재 연구결과를 바탕으로 앞으로 연안의 조간대 및 연안에 서식하거나 회유하는 어류 등에 대한 연구와 접목하면 흥미로운 결과가 도출될 것으로 기대한다. 또한, 본 연구 결과와 함께 근해에 대한 추가적인 연구를 바탕으로 장기적인 관점에서 기후변화와 관련된 주요 인자와 동해 해양환경과의 상호관계 구명은 기후변화에 따른 동해의 이해와 연근해 취약성 평가를 위한 기초 자료를 제시할 것으로 생각된다.
- 수심이 얕아서 열저장 용량이 적은 연안 수온은 근해에 비해 대기의 영향에 직접적으로 영향을 받기 쉽지만, 장기적인 관점에서 보면 이러한 수온의 증감이 해양생물의 변동에도 직접적인 영향을 줄 것으로 생각된다. 본 연구에서는 동해 연안에 남북으로 위치한 연안정지관측를 이용한 수온의 시계열 변화에 대한 기초적인 연구결과를 제시하였지만 현재 연구결과를 바탕으로 앞으로 연안의 조간대 및 연안에 서식하거나 회유하는 어류 등에 대한 연구와 접목하면 흥미로운 결과가 도출될 것으로 기대한다. 또한, 본 연구 결과와 함께 근해에 대한 추가적인 연구를 바탕으로 장기적인 관점에서 기후변화와 관련된 주요 인자와 동해 해양환경과의 상호관계 구명은 기후변화에 따른 동해의 이해와 연근해 취약성 평가를 위한 기초 자료를 제시할 것으로 생각된다.
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