황해 동부 연안의 홀로세 해수면 변화: 대리기록과 관측자료를 통한 재검토 Holocene Sea Level Changes in the Eastern Yellow Sea: A Brief Review using Proxy Records and Measurement Data원문보기
황해 동부 해안의 홀로세 해수면 변동 특성을 이해하고 시기 별 상승추세를 비교하기 위하여 지질학적 대리기록과 기기관측 자료를 통합하여 분석하였다. 홀로세 동안 황해의 해수면은 초기에 약 10 mm/yr의 속도로 빠르게 상승하고 중기를 거쳐 후기로 갈수록 해수면 상승률은 1 mm/yr 정도로 둔화되며, 20세기 해수면은 홀로세 후기보다 다소 빠르게 상승하였다. 빠른 상승으로 알려진 현재 해수면 상승률은 홀로세 초기와 중기의 상승추세와 비교할 때 사실 훨씬 낮거나 비슷하게 나타난다. 최근 조위계 자료는 황해 해수면이 21세기로 갈수록 상승률이 높아지고 있음을 나타낸다. 이러한 상승 추세는 전 지구적 해수면 변화와 일치한다. 추가적으로, 연구지역에서 현재의 해수면 상승 추세는 이산화탄소 농도와 해수표층온도의 증가율과 대비되며, 이는 인간활동에 수반된 지구온난화의 신호이다. 그러므로 황해 동부와 전세계의 해양에서 관찰되는 현 지구온난화에 의해 야기된 해수면 변화를 '인류세' 해수면 변화라고 제안한다. 이 해수면변화는 조위계와 인공위성 고도계 같은 기기관측을 기반으로 하며, 계측시대를 의미한다. 이와 같이, 황해의 홀로세 해수면 변동은 대리기록으로, '인류세' 해수면은 기기관측을 기반으로 한다.
황해 동부 해안의 홀로세 해수면 변동 특성을 이해하고 시기 별 상승추세를 비교하기 위하여 지질학적 대리기록과 기기관측 자료를 통합하여 분석하였다. 홀로세 동안 황해의 해수면은 초기에 약 10 mm/yr의 속도로 빠르게 상승하고 중기를 거쳐 후기로 갈수록 해수면 상승률은 1 mm/yr 정도로 둔화되며, 20세기 해수면은 홀로세 후기보다 다소 빠르게 상승하였다. 빠른 상승으로 알려진 현재 해수면 상승률은 홀로세 초기와 중기의 상승추세와 비교할 때 사실 훨씬 낮거나 비슷하게 나타난다. 최근 조위계 자료는 황해 해수면이 21세기로 갈수록 상승률이 높아지고 있음을 나타낸다. 이러한 상승 추세는 전 지구적 해수면 변화와 일치한다. 추가적으로, 연구지역에서 현재의 해수면 상승 추세는 이산화탄소 농도와 해수표층온도의 증가율과 대비되며, 이는 인간활동에 수반된 지구온난화의 신호이다. 그러므로 황해 동부와 전세계의 해양에서 관찰되는 현 지구온난화에 의해 야기된 해수면 변화를 '인류세' 해수면 변화라고 제안한다. 이 해수면변화는 조위계와 인공위성 고도계 같은 기기관측을 기반으로 하며, 계측시대를 의미한다. 이와 같이, 황해의 홀로세 해수면 변동은 대리기록으로, '인류세' 해수면은 기기관측을 기반으로 한다.
In order to understand the Holocene sea level changes in the eastern Yellow Sea, the west coast of Korea, and to compare the rates of sea level rise in each period of time, the geological proxy records for pre-instrumental era and measurement data for the present day were combined and analysed. The ...
In order to understand the Holocene sea level changes in the eastern Yellow Sea, the west coast of Korea, and to compare the rates of sea level rise in each period of time, the geological proxy records for pre-instrumental era and measurement data for the present day were combined and analysed. The sea level in the Yellow Sea rose fast with a rate of about 10 mm/yr during the early Holocene, and decelerated down to 1 mm/yr since the mid to late Holocene. The rising rates of sea level in the 20th century were slightly higher than those in the late Holocene. The present-day rates of sea level rise, known as the 'rapid' rise, are in fact much lower or similar, compared to the early to mid Holocene sea levels in the study area. Recent tide-gauge data show that sea level rise in the eastern Yellow Sea has been accelerating toward the 21st century. These rising trends coincide well with global rising patterns in sea level. Additionally, the present-day rising trends of sea level in this study are correlated with increased rates of carbon dioxide concentrations and sea surface temperatures, further indicating a signal to global warming associated with the human effect. Thus, the sea level changes induced by current global warming observed in the eastern Yellow Sea and world's oceans can be considered as 'Anthropocene' sea level changes. The changes in sea level are based on instrumental measurements such as tide-gauges and satellite altimetry, meaning the instrumental era. The Holocene changes in sea level can thus be reconstructed from geological proxy records, whereas the Anthropocene sea-level changes can be solely based on instrumental measurements.
In order to understand the Holocene sea level changes in the eastern Yellow Sea, the west coast of Korea, and to compare the rates of sea level rise in each period of time, the geological proxy records for pre-instrumental era and measurement data for the present day were combined and analysed. The sea level in the Yellow Sea rose fast with a rate of about 10 mm/yr during the early Holocene, and decelerated down to 1 mm/yr since the mid to late Holocene. The rising rates of sea level in the 20th century were slightly higher than those in the late Holocene. The present-day rates of sea level rise, known as the 'rapid' rise, are in fact much lower or similar, compared to the early to mid Holocene sea levels in the study area. Recent tide-gauge data show that sea level rise in the eastern Yellow Sea has been accelerating toward the 21st century. These rising trends coincide well with global rising patterns in sea level. Additionally, the present-day rising trends of sea level in this study are correlated with increased rates of carbon dioxide concentrations and sea surface temperatures, further indicating a signal to global warming associated with the human effect. Thus, the sea level changes induced by current global warming observed in the eastern Yellow Sea and world's oceans can be considered as 'Anthropocene' sea level changes. The changes in sea level are based on instrumental measurements such as tide-gauges and satellite altimetry, meaning the instrumental era. The Holocene changes in sea level can thus be reconstructed from geological proxy records, whereas the Anthropocene sea-level changes can be solely based on instrumental measurements.
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문제 정의
그러나 시대와 분야별 연구는 각각 수행되었으나 과거의 대리기록(proxy records)과 현재의 기기관측(instrumental measurement)자료를 연계한 연구는 아직 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 이 연구는 지질학적 대리기록과 기기관측자료를 통합하여 황해 동부 해안의 홀로세 해수면 변동성 추세를 파악하고, 마지막 최대 빙하기 이후 홀로세 동안 해수면 변동 특성과 시대 별 상승률을 비교하고자 한다. 이 연구결과는 대리기록과 계측자료를 통합하여 지질시대와 현재(present-day)의 해수면 변화를 대비한 첫 시도로서 이를 통해 향후 미래 해수면 변화 예측에 대한 전망과 방향을 제시하고자 한다.
따라서 이 연구는 지질학적 대리기록과 기기관측자료를 통합하여 황해 동부 해안의 홀로세 해수면 변동성 추세를 파악하고, 마지막 최대 빙하기 이후 홀로세 동안 해수면 변동 특성과 시대 별 상승률을 비교하고자 한다. 이 연구결과는 대리기록과 계측자료를 통합하여 지질시대와 현재(present-day)의 해수면 변화를 대비한 첫 시도로서 이를 통해 향후 미래 해수면 변화 예측에 대한 전망과 방향을 제시하고자 한다.
이 연구는 해양수산부/한국해양과학기술진흥원이 지원하는「서·남해 연안환경의 과거 극한재해 발생및 규모 추적 연구(PJT200538)」의 협동과제 “지질·지화학 프록시를 이용한 연안 퇴적층 정밀 분석 (NP2014-003)” 연구의 일부 지원과 국립해양조사원의 조위관측자료를 분석하여 수행하였다.
제안 방법
1)를 선정하고 매년 해수면 상승률을 산정하여 발표하고 있다(KHOA, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014). 본 연구를 위해 동일한 조위관측소 중 제주도 인근을 제외한 15개 조위 관측소에서 2014년 까지 관측된 조위자료를 선형 추세분석하여 해수면 상승률을 산정하였다. 이 분석결과에 의하면 연평균 해수면 상승률(Table 2)은 황해 1.
또한 시료는 사질-니질조간대 혹은 염습지 시추코어에 포함된 토탄, 목편과 패각을 대상으로 하였다. 측정된 연대는 다시 시료채취 해당지역의 조위 차를 고려하여 고도를 재산출하였다. 위와 같은 과정을 거쳐 복원한 결과, 황해 해수면은 8,000년 전에 약 10 m, 7,000년 전에 6~5m, 5,000년 전에 4~3m, 3,000-1,500년 전에 3~0.
대상 데이터
Table 1에 제시된 것처럼, 연대측정 시료는 공간적으로는 모두 조간대에서 획득한 것이며, 이곳은 시료의 정확한 고도(평균해수면 기준)를 알수 있다. 또한 시료는 사질-니질조간대 혹은 염습지 시추코어에 포함된 토탄, 목편과 패각을 대상으로 하였다. 측정된 연대는 다시 시료채취 해당지역의 조위 차를 고려하여 고도를 재산출하였다.
본 연구에서는 선행연구에서 고도(elevation)와 연대정보가 비교적 정확한 30여개 연대측정 시료(Table 1)를 대상으로 지난 홀로세 동안 황해 해수면 곡선을 재정립하였다. Table 1에 제시된 것처럼, 연대측정 시료는 공간적으로는 모두 조간대에서 획득한 것이며, 이곳은 시료의 정확한 고도(평균해수면 기준)를 알수 있다.
성능/효과
(1) 황해 동부 연안의 홀로세 해수면 변화율은 시기에 따라 차이를 보이는데, 초기까지 약 10 mm/yr 로 빠르게 상승하다가 중기를 거쳐 후기로 갈수록 상승률은 <1 mm/yr로서 둔화되는 경향을 보이며, 현대 20세기 해수면 상승률은 홀로세 후기보다는 다소 높아지고 있다.
(3) 인간 활동의 증가로 인한 지구 온난화 현상은 20세기 이후 해수면 변화의 주요 원인이며 이러한 인간 활동에 의한 해수면 변화를 ‘인류세’ 해수면 변화(anthropocene sea level changes)로 제안한다.
기기관측자료를 분석한 연구결과를 보면(Table 3), 해수면 상승률은 1700-2000년 사이에 0.93 mm/yr (Jevrejeva et al., 2008)로 관측되었으며, 지난 200년동안 해수면 상승률 범위는 1.23∼2 mm/yr 정도인데, 1850-2000년 사이 1.23 mm/yr (Woodworth 1999), 1800-2000년 동안에는 1.3 mm/yr (Mortari, 2004)로 나타난다.
본 연구를 위해 동일한 조위관측소 중 제주도 인근을 제외한 15개 조위 관측소에서 2014년 까지 관측된 조위자료를 선형 추세분석하여 해수면 상승률을 산정하였다. 이 분석결과에 의하면 연평균 해수면 상승률(Table 2)은 황해 1.31 mm/yr, 동해 2.04 mm/yr, 남해 2.65 mm/yr이며, 우리 해역의 해수면은 매년 2.05 mm 정도로 상승하는 셈이다. 또한 국립해양조사원 연간 보고서(2010년부터 2014년까지)에 따르면, 평균 해수면 상승률 범위는 황해 1.
후속연구
또한 대리기록에 근거한 고해수면 변화와 더불어 기기관측 기반인 ‘인류세’ 해수면 변동 연구는 미래 해수면 변동 예측을 위한 중요한 자료이므로 이에 대한 지속적이고 정확한 관측과 연구가 요구된다.
향후, ‘인류세’ 해수면 변화는 기온, 표층수온, 대기 및 해수 중 이산화탄소 농도, 고고학, 고기후학 자료의 변동특성에 대한 연관성을 대비하여 지구환경변화에 대한 인간 활동의 영향을 밝히는데 기여하리라 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인간에 의한 지구시스템 변화 시대를 뜻하는 인류세가 제기된 배경은 무엇인가?
현재, 인간 활동으로 인한 지구환경변화가 급격히 진행 중이며 이런 변화들이 지표면(Earth’s surface), 해양(oceans), 빙권(cryosphere), 생태계(ecosystem), 및 기후(climate) 등에서 보고되고 있다(Crutzen and Stoermer, 2000; IPCC, 2013). Crutzen and Stoermer (2000)은 인간에 의한 지구시스템 변화 시대를 ‘인류세(anthoropocene)’라고 지칭하고 인류세의 시작을 산업혁명 시기(1800년대)로 제안하고, ‘인류세’를 새로운 지질시대로 지질연대표(geologic time table)에 반영하기 위한 논의에 착수하였다.
과거 해수면 변동 곡선은 어떻게 복원되었는가?
지구 역사를 통해 해수면의 상승과 하강이 반복되면서 해수면 높이는 지속적으로 변화해 왔으며, 그 규모의 차이는 있지만, 지금도 변하고 있다. 이렇게 끊임없이 변해온 과거 해수면은 주로 지질학적 증거 (예를 들면, 해저퇴적물, 해성단구, 해빈암, 해식와, 산호초군집, 유공충과 규조 등 미화석)에 대한 절대 연령 측정을 통해 밝혀져 왔으며 이를 근거로 과거 해수면 변동 곡선이 복원되었다(Van de Plassche, 1986; Pirazzoli, 1996; Bradley, 2014). 고해수면 곡선에 따르면 제4기(Quaternary) 이래로 해수면이 현재보다 높았던 기간이 훨씬 더 길며, 해수면 변화속도는 일정하지 않고 빠르게 때론 느리게 변해왔다 (Lourens, 2008).
IPCC 5차보고서는 무엇이 해수면 상승의 주요 원인이라 하였는가?
IPCC 5차보고서(2013)에 따르면 해수면 상승률은 지난 100년 동안 급격히 증가하는 경향을 보이며, 전 지구 평균 해수면이 1901-2010년 사이 약 19 cm 정도 상승하였다. 그리고 산업혁명 이후 화석연료 사용이 급증하여 대기 중 온실가스 농도가 높아져서 기온 상승을 유발하였으며, 이로 인한 해수의 열팽창과 육상 빙하 융해가 해수면 상승의 주요 원인이라고 기술했다. 만일 이러한 지구 온난화가 지속된다면 21세기 말에는 해수면이 45~82 cm(상승률은 8~16 mm/yr)까지 상승할 것이라고 전망하고 있다.
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