경상북도 구룡포 해역에서 하계 냉수 발생 특성과 어류 폐사를 유발하는 냉수대 강도를 파악하고자 2007년 8~11월 멍게양식장에 수온로거를 설치하여 수층별 수온을 측정하였으며, 2015년과 2016년은 국립수산과학원 실시간어장정보시스템의 표층수온 자료를 이용하였다. 동해 남부해역의 냉수대 발생 원리와 부합하게 남~남서풍이 강하게 불 때 용승으로 표층수온이 급격히 하강하였으며(2007년 8월 하순, 9월 20~22일, 2015년 7월 13~15일), 반대로 북~북동풍이 우세할 때 저층수온이 급상승하는(2007년 9월 5~7일, 9월 16~18일) 것으로 나타났다. 그 외에도 7~8월 구룡포 해역에 나타나는 약한 강도의 표층수온의 하강과 상승은 바람 방향과 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 구룡포 해역에서 최대풍속이 5 m/s 이상인 남~남서풍이 최소 이틀 이상 유지되면 표층수온이 약 $10^{\circ}C$ 이하로 하강하는 강한 냉수대가 발생하고 이로 인해 어류 폐사가 발생하는 것으로 파악되었다. 이를 바탕으로 포항기상대의 최대풍속과 최대풍속 풍향을 이용하여 냉수발생지수(Cold Water Index)를 정의하고 계산한 결과, $CWI_{2d}$(CWI 2일 평균)가 100 이상일 때 어류 폐사가 주로 발생하였으며, $CWI_{4d}$(CWI 4일 평균)는 7~8월 구룡포 표층수온과 높은 음의 상관성을 나타내었다($R^2=0.5$). 2007년 10월 30 m 수층의 수온 일변화($7{\sim}23^{\circ}C$)는 조석변화와 일치하는 주기와 스펙트럼을 보였으며, 이는 북한한류수 영향인 것으로 파악된다. 이와 같이 조석과 북한한류수로 인한 일변화가 어류 가 두리가 설치된 수심에도 영향을 미친다면 어업 피해로 이어질 수 있으므로 정밀한 조사가 필요할 것으로 생각된다.
경상북도 구룡포 해역에서 하계 냉수 발생 특성과 어류 폐사를 유발하는 냉수대 강도를 파악하고자 2007년 8~11월 멍게양식장에 수온로거를 설치하여 수층별 수온을 측정하였으며, 2015년과 2016년은 국립수산과학원 실시간어장정보시스템의 표층수온 자료를 이용하였다. 동해 남부해역의 냉수대 발생 원리와 부합하게 남~남서풍이 강하게 불 때 용승으로 표층수온이 급격히 하강하였으며(2007년 8월 하순, 9월 20~22일, 2015년 7월 13~15일), 반대로 북~북동풍이 우세할 때 저층수온이 급상승하는(2007년 9월 5~7일, 9월 16~18일) 것으로 나타났다. 그 외에도 7~8월 구룡포 해역에 나타나는 약한 강도의 표층수온의 하강과 상승은 바람 방향과 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 구룡포 해역에서 최대풍속이 5 m/s 이상인 남~남서풍이 최소 이틀 이상 유지되면 표층수온이 약 $10^{\circ}C$ 이하로 하강하는 강한 냉수대가 발생하고 이로 인해 어류 폐사가 발생하는 것으로 파악되었다. 이를 바탕으로 포항기상대의 최대풍속과 최대풍속 풍향을 이용하여 냉수발생지수(Cold Water Index)를 정의하고 계산한 결과, $CWI_{2d}$(CWI 2일 평균)가 100 이상일 때 어류 폐사가 주로 발생하였으며, $CWI_{4d}$(CWI 4일 평균)는 7~8월 구룡포 표층수온과 높은 음의 상관성을 나타내었다($R^2=0.5$). 2007년 10월 30 m 수층의 수온 일변화($7{\sim}23^{\circ}C$)는 조석변화와 일치하는 주기와 스펙트럼을 보였으며, 이는 북한한류수 영향인 것으로 파악된다. 이와 같이 조석과 북한한류수로 인한 일변화가 어류 가 두리가 설치된 수심에도 영향을 미친다면 어업 피해로 이어질 수 있으므로 정밀한 조사가 필요할 것으로 생각된다.
To understand the characteristics and strength of the cold water that has caused damage to marine-culturing farms around Guryongpo, in the southwestern part of Korea, surface and water column temperatures were collected from temperature loggers deployed at a sea squirt farm during August-November 20...
To understand the characteristics and strength of the cold water that has caused damage to marine-culturing farms around Guryongpo, in the southwestern part of Korea, surface and water column temperatures were collected from temperature loggers deployed at a sea squirt farm during August-November 2007 and from a Real-time Information System for Aquaculture environment operated by NIFS (National Institute of Fisheries Science) during July-August 2015 and 2016. During the study period, surface temperature at Guryongpo decreased sharply when south/southwestern winds prevailed (the 18-26th of August and 20-22nd of September 2007 and the 13-15th of July 2015) as a result of upwelling. However, the deep-water (20-30m) temperature increased during periods of strong north/northeasterly winds (the 5-7th and 16-18th of September 2007) as a result of downwelling. Among the cold water events that occurred at Guryongpo, the mass death of cultured fish followed strong cold water events (surface temperatures below $10^{\circ}C$) that were caused by more than two days of successive south/southeastern winds with maximum speeds higher than 5 m/s. A Cold Water Index (CWI) was defined and calculated using maximum wind speed and direction as measured daily at Pohang Meteorological Observatory. When the average CWI over two days ($CWI_{2d}$) was higher than 100, mass fish mortality occurred. The four-day average CWI ($CWI_{4d}$) showed a high negative correlation with surface temperature from July-August in the Guryongpo area ($R^2=0.5$), suggesting that CWI is a good index for predicting strong cold water events and massive mortality. In October 2007, the sea temperature at a depth of 30 m showed a high fluctuation that ranged from $7-23^{\circ}C$, with frequency and spectrum coinciding with tidal levels at Ulsan, affected by the North Korean Cold Current. If temperature variations at the depth of fish cages also regularly fluctuate within this range, damage may be caused to the Guryongpo fish industry. More studies are needed to focus on this phenomenon.
To understand the characteristics and strength of the cold water that has caused damage to marine-culturing farms around Guryongpo, in the southwestern part of Korea, surface and water column temperatures were collected from temperature loggers deployed at a sea squirt farm during August-November 2007 and from a Real-time Information System for Aquaculture environment operated by NIFS (National Institute of Fisheries Science) during July-August 2015 and 2016. During the study period, surface temperature at Guryongpo decreased sharply when south/southwestern winds prevailed (the 18-26th of August and 20-22nd of September 2007 and the 13-15th of July 2015) as a result of upwelling. However, the deep-water (20-30m) temperature increased during periods of strong north/northeasterly winds (the 5-7th and 16-18th of September 2007) as a result of downwelling. Among the cold water events that occurred at Guryongpo, the mass death of cultured fish followed strong cold water events (surface temperatures below $10^{\circ}C$) that were caused by more than two days of successive south/southeastern winds with maximum speeds higher than 5 m/s. A Cold Water Index (CWI) was defined and calculated using maximum wind speed and direction as measured daily at Pohang Meteorological Observatory. When the average CWI over two days ($CWI_{2d}$) was higher than 100, mass fish mortality occurred. The four-day average CWI ($CWI_{4d}$) showed a high negative correlation with surface temperature from July-August in the Guryongpo area ($R^2=0.5$), suggesting that CWI is a good index for predicting strong cold water events and massive mortality. In October 2007, the sea temperature at a depth of 30 m showed a high fluctuation that ranged from $7-23^{\circ}C$, with frequency and spectrum coinciding with tidal levels at Ulsan, affected by the North Korean Cold Current. If temperature variations at the depth of fish cages also regularly fluctuate within this range, damage may be caused to the Guryongpo fish industry. More studies are needed to focus on this phenomenon.
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문제 정의
본 연구는 연안 냉수가 빈발하는 구룡포 인근해역의 해양 및 기상자료를 이용하여 냉수 발생 시 해황을 파악하고, 그 중에서 어류 폐사 등의 어장피해를 입히는 냉수의 발생 특징을 구분하였다. 여기서 제시된 결과로 냉수발생지수를 산정하고 향후 예측에 활용하고자 한다.
본 연구는 연안 냉수가 빈발하는 구룡포 인근해역의 해양 및 기상자료를 이용하여 냉수 발생 시 해황을 파악하고, 그 중에서 어류 폐사 등의 어장피해를 입히는 냉수의 발생 특징을 구분하였다. 여기서 제시된 결과로 냉수발생지수를 산정하고 향후 예측에 활용하고자 한다.
제안 방법
1). 자료 저장형 수온센서는 계류할 로프에 해당 수심에 각각 장착하였고, 계류 로프의 위쪽은 표층 부이에 연결 하였으며, 아래 쪽 끝은 멍게양식장의 앵커(anchor)에 고정하였다. 구룡포, 영덕 그리고 기장 연안의 수온은 국립수산과 학원이 운영하는 실시간어장정보시스템의 구룡포 하정관측소(35.
대상 데이터
경상북도 구룡포 해역에서 하계 표층수온 변동을 파악하기 위해, 2007년 8월부터 약 3개월간 경상북도 포항시 구룡포 인근의 멍게양식장에 수온센서(Hobo TidbiT v2 logger, ONSET, USA)를 4개 수심(표층, 10m, 20m, 30m)에 설치하였다(Fig. 1). 자료 저장형 수온센서는 계류할 로프에 해당 수심에 각각 장착하였고, 계류 로프의 위쪽은 표층 부이에 연결 하였으며, 아래 쪽 끝은 멍게양식장의 앵커(anchor)에 고정하였다.
경상북도 구룡포 해역의 하계 수온 변동을 파악하기 위하여 2007년과 2015~2016년 자료를 분석하였다. 구룡포 멍게양 식장의 2007년 8~11월의 표층수온은 조사 초기(8월 18~28일)와 일부 기간을 제외하면 9월 초 약 25℃에서 11월 말 약 15℃까지 지속적으로 감소하였으며, 10m와 20m, 30m 수심에서도 표층과 유사하게 9월에서 11월로 갈수록 서서히 하강하는 경향이었다(Fig.
구룡포, 영덕 그리고 기장 연안의 수온은 국립수산과 학원이 운영하는 실시간어장정보시스템의 구룡포 하정관측소(35.9607°N, 129.5497°E)와 영덕관측소(36.5737°N, 129.437°E), 기장관측소(35.187°N, 129.227°E)에서 3년(2013~2015)간 관측한 자료를 이용하였다(https://www.nifs.go.kr/risa/subpage).
본 연구에서 관측된 구룡포 표층수온 변화 중 2007년의 8월 중순과 2015년 7월 중순에 표층수온이 10±2℃내외까지 하강하였다.
연구해역의 기상자료는 기상자료포털(https://data.kma.go.kr) 에서 제공하는 지상관측소 중 포항의 일별 또는 시간별 자료를 이용하였다. 최대풍속은 하루 동안의 매 10분 평균값 중 가장 큰 수치를 의미하며, 그 때의 풍향(16방위)을 최대풍속 풍향이라 하고 수치로 제시하였다.
최대풍속은 하루 동안의 매 10분 평균값 중 가장 큰 수치를 의미하며, 그 때의 풍향(16방위)을 최대풍속 풍향이라 하고 수치로 제시하였다. 연구해역의 조위관측은 국립해양조사원의 해양자료포털(https://www.khoa.go.kr/koofs)에서 제공하는 울산지역의 30분 간격 자료를 이용하였다.
성능/효과
경상북도 구룡포 해역에서 하계 표층수온의 급하강과 저층수온의 급상승은 포항의 일 최대풍속 및 최대풍속 풍향과 밀접한 상관이 있는 것을 확인하였다. 조사기간 중 일 최대풍속이 4 m/s 이상이면서 남~남서풍이 우세할 시기에는 표층 수온이 급하강하여 냉수대를 유발하고, 바람 방향이 북~북동풍이면 저층수온이 급상승하는 것으로 나타났다.
5, f(최대풍속 풍향)은 1~10의 수치를 갖게 되며, 이는 일별로 계산된다. 그 결과, 냉수발생지수의 2일 평균값(CWI2d)이 100 이상일 경우에 냉수대 발생으로 인한 어류 양식피해가 발생한 것으로 나타났다(Fig. 5). 앞서 어류 폐사가 발생하였던, 2007년 8월 13일 CWI2d는 113이었으며, 2015년 7월 13일은 105였으며, 2013년 7월 2일 100이었다.
저층수온의 변동을 자세히 살펴보면, 하루에 2번씩 크게 변동하는 것으로 보아 조석주기와 유사하다는 것을 유추할 수 있다. 따라서 표층수온 변동에 대해 조화분석과 스펙트럼분석을 한 결과, 조위와 매우 유사한 경향을 파악할 수 있었다(Fig. 7). 여기서 반일주조의 M2주기에서 가장 높은 강도 (peak)를 보였으며, 그 다음으로 일주조인 K1주기에 높은 강도를 나타내었다.
표층수 온이 10℃ 이하로 하강하는 강한 냉수대 발생 시에는 어류 폐사를 유발하게 되며, 이는 주로 최대풍속이 5 m/s 이상인남~남서풍이 최소 이틀 이상 유지될 때 발생하였다. 이를 바탕으로 냉수발생지수(Cold Water Index)를 정의하고 계산한 결과, CWI2d가 100 이상일 때 어류 폐사가 발생하는 것을 확인하였고 더불어 CWI4d 는 하계 구룡포 표층수온과 높은 음의 상관성을 보였다(R2=0.5). 이는 장기자료를 활용하여 CWI의 정확도를 더욱 높인다면 바람자료만으로 어류 폐사에 대한 예측이 가능하다는 것을 의미한다.
87℃이었다. 조사기간 중 8월 하순과 9월 20~22일경에는 표층수온이 급격히 하강하여 30 m 수층과 유사하게 낮은 수온 분포를 보인 반면, 9월 5~7일과 9월 16~18 일, 10월 17~19일경에는 저층수온이 급격히 상승하여 표층수온과 유사한 수준에 도달하는 경향을 보였다. 그 외에도 약한 강도의 표층 수온의 하강과 저층 수온의 상승이 짧은 기간(1~2일 내)에 나타나는 경우도 있었다.
경상북도 구룡포 해역에서 하계 표층수온의 급하강과 저층수온의 급상승은 포항의 일 최대풍속 및 최대풍속 풍향과 밀접한 상관이 있는 것을 확인하였다. 조사기간 중 일 최대풍속이 4 m/s 이상이면서 남~남서풍이 우세할 시기에는 표층 수온이 급하강하여 냉수대를 유발하고, 바람 방향이 북~북동풍이면 저층수온이 급상승하는 것으로 나타났다. 표층수 온이 10℃ 이하로 하강하는 강한 냉수대 발생 시에는 어류 폐사를 유발하게 되며, 이는 주로 최대풍속이 5 m/s 이상인남~남서풍이 최소 이틀 이상 유지될 때 발생하였다.
2). 표층에서 30 m까지 수심이 깊어질수록 수온이 낮아지는 일반적인 경향을 나타내었으며, 조사기간 표층과 10 m, 20 m, 30 m 수층 사이의 수온차이 평균은 각각 0.81℃, 1.99℃, 3.87℃이었다. 조사기간 중 8월 하순과 9월 20~22일경에는 표층수온이 급격히 하강하여 30 m 수층과 유사하게 낮은 수온 분포를 보인 반면, 9월 5~7일과 9월 16~18 일, 10월 17~19일경에는 저층수온이 급격히 상승하여 표층수온과 유사한 수준에 도달하는 경향을 보였다.
후속연구
이는 장기자료를 활용하여 CWI의 정확도를 더욱 높인다면 바람자료만으로 어류 폐사에 대한 예측이 가능하다는 것을 의미한다. 2007년 10월의 30 m 수온이 하루에 2번 변동하는 것은 조석과 더불어 북한한류수의 영향인 것으로 파악되며, 만일 그 같은 변동이 어류 가두리가 위치하는 수심까지 영향을 미친다면 이에 의한 폐사도 발생할 수 있으므로 정밀한 조사가 필요할 것으로 파악된다.
따라서 이러한 조석의 강도와 북한한류수의 남하정도 등에 따라 중층에서 추계에도 냉수가 발생하는 것을 알 수 있다. 그러나 이에 대한 연구결과는 아직 미비한 것으로 추후 구룡포 해역에 대한 수층별 장기 관측자료를 이용하여 파악할 필요가 있다.
즉, 어류 폐사가 될 정도의 냉수대가 강하게 발달하진 않지만, 바람에 의한 표층수온 변동을 냉수발생 지수로 예측이 가능하다는 것이다. 따라서 본 연구에서 설정한 냉수발생지수는 비록 짧은 기간이지만 냉수대가 빈발 하는 7~8월에 구룡포 해역의 표층수온 변동을 잘 묘사하는 것으로 나타났으며, 어류 폐사가 발생가능한 정도의 냉수대에 대한 재현도 비교적 잘 표현하는 것으로 판단되므로, 추후 장기자료를 토대로 정확도를 높이게 되면, 구룡포 해역의 어류 피해에 대한 예측에도 적극 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
냉수대 발생 기작에 대한 통합된 결론은 무엇인가?
동해 남부해역 냉수대에 관한 연구는 1970년대부터 바람에 의한 용승(upwelling), 북한 한류수 변동, 동한난류 이안 등의 발생 기작 및 기원과 연계하여 많은 연구가 진행되었다(Seung, 1974; Kim and Kim, 1983; Lee, 1983; Lee and Na, 1985). 냉수대 발생 기작에 대한 통합된 결론은 해안선과 평행하게 부는 강한 남서풍과 해저지형 변화로 인한 동한난류의 이안에 의해 동해 남부 연안을 따라 용승이 전반적으로 발생하는 것이며, 냉수의 기원은 대마난류 중층수가 표층수와 혼합되거나 간혹 10 이하의 강한 냉수는 북한한류가 기원인 것으로 알려졌다(Lee and Na, 1985; Yang et al., 1994; Lee et al.
동해 남부해역 냉수대에 관한 연구 현황은 어떠한가?
동해 남부해역 냉수대에 관한 연구는 1970년대부터 바람에 의한 용승(upwelling), 북한 한류수 변동, 동한난류 이안 등의 발생 기작 및 기원과 연계하여 많은 연구가 진행되었다(Seung, 1974; Kim and Kim, 1983; Lee, 1983; Lee and Na, 1985). 냉수대 발생 기작에 대한 통합된 결론은 해안선과 평행하게 부는 강한 남서풍과 해저지형 변화로 인한 동한난류의 이안에 의해 동해 남부 연안을 따라 용승이 전반적으로 발생하는 것이며, 냉수의 기원은 대마난류 중층수가 표층수와 혼합되거나 간혹 10 이하의 강한 냉수는 북한한류가 기원인 것으로 알려졌다(Lee and Na, 1985; Yang et al.
냉수대 해역의 특징은 무엇인가?
냉수대는 동해 남부해역(울기~감포~구룡포)에서 수온이 계절적으로 상승하는 시기인 5~9월에 1~3일 동안 표층수온이 5~10 가량 급격히 하강하는 형태로 연안 용승 등에 의해 발생한다. 해당 해역은 다양한 수산자원의 생육장, 산란장 등의 역할과 더불어 어류 및 멍게 양식도 활발하여 동해 연안 중 가장 생산성이 높은 어장이라 할 수 있다. 경상북도의 양식생산은 2015년 기준 4,547톤(333억 원)이었으며, 그중 어류가 2,527톤(290억 원)으로 생산량의 56 %, 생산액에서는 87 %를 차지하였다.
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