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문제 정의
- 그러나 Table 1과 Table 2에서 확인할 수 있듯이 그 연구 기간과 자료 처리 방법이 모두 달라 장기 변동에 대한 객관적인 상호 분석이 매우 어려운 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 품질 관리를 통해 검증된 해수면 및 수온, 염분에 대한 현장 관측 자료를 이용하여 기준 기간에 대한 선형 추세를 종합적으로 이해할 수 있는 새로운 도표를 작성하여, 다양한 기간의 한반도 주변 해역의 해수면, 수온, 염분의 선형 추세에 대해 보고하고자 한다.
- 본 연구 노트에서는 한반도 주변 해역의 현장 관측 자료를 수집, 품질 관리를 실시하여 검증을 실시하고, 새로운 도표를 제시하여 경년 추세를 한눈에 알아볼 수 있게 구성한 결과를 보고하였다. 본 연구에서는 모든 자료의 품질 관리 및 통계적 유의성 검증 후에 선형 추세 수치를 제공하였으나, 본론에서 언급한 다양한 오차 요인과 관련하여 현장 관측 자료의 추세 계산 값의 유의성에 불확실성이 존재한다.
- 1%의 자료가 분석에서 사용되었다. 본 연구에서는 원시 자료의 왜곡을 최소화하기 위해 1차로 제공된 자료 값을 인위적으로 보정하여 사용하지 않고 의심 자료를 모든 분석에서 제외시키는 방법으로 품질 관리를 실시하였다. 또한 본 연구에서는 Argo 플로트처럼 장기간 센서 보정이 어려운 무인 해양 관측 자료를 사용하지 않았으므로 지연모드(delayed mode) 품질 관리 절차를 적용하지 않았다(Wong et al.
- 본 연구에서는 최소 5년부터 5년 단위로 최대 30년까지 해수면, 수온, 염분의 선형 추세를 모두 확인하고, 그 결과를 새로운 도표를 이용하여 나타내었다. KHOA 자료의 경우 18개 검조소의 모든 결과를 도표를 이용하여 각각 나타내었으며, NIFS/KODC 자료의 경우, 0 m와 50 m의 동해, 서해, 남해의 평균 값을 도표를 통해 제공하였다.
제안 방법
- 3은 18개 검조소의 해수면 자료를 이용하여 종합 추세 분석 그래프를 도식한 것이다. X축을 선형 회귀 시작 년도, Y축을 선형 회귀 종료 년도의 다음해로 하는 해수면 시계열 자료를 사용하여 모든 기간에 선형 회귀식을 계산하였다. X축의 값이 2003이고 Y축의 값이 2008일 경우, 그래프에서의 값은 2003년 1월부터 2007년 12월까지의 해수면 자료의 추세 값을 나타내게 되는 것이다.
- 수온, 염분 자료로는 국립 수산과학원 한국해양자료센터(National Institute of Fisheries Science/Korea Oceanographic Data Center, 이하 NIFS/KODC)에서 제공하는 정선 관측 자료를 사용하였다. 관측은 2,4,6,8,10,12월의 격월 단위로 수행되어 자료가 제공되며, 본 연구에서는 결측이 많았던 과거 자료는 제거하고 1983년부터 2014년까지 총 32년간 비교적 격월 단위 자료가 균일하게 제공되는 기간을 선택하였다. 또한 이 기간 동안 모든 정점에 대해 결측률이 25% 이하인 정점의 자료만을 사용하였으며, 결과적으로 동해에 57개 정점, 남해에 49개 정점, 서해에 46개 정점으로 총 152개 정점에서 표층 및 50 m 에서의 수온, 염분 자료를 사용하였다(Fig.
- 수온, 염분 현장 관측 자료인 NIFS/KODC 자료는 격월 자료이고, KHOA 해수면 자료는 시간 단위 자료로 모두 월평균 자료로 구성된 비교 검증 자료와 자료 간격이 동일하지 않다. 그러므로 모든 자료의 시간 단위를 통일시켜 비교할 필요가 있으므로 모든 자료를 월 단위 자료로 평균하여 사용하였다. 품질 관리 방법으로는 NODC(National Oceanographic Data Center)의 기술보고서(Boyer and Levitus, 1994)를 기본으로 기존의 관련연구(Wong et al.
- 두 객관 분석 자료 모두 0.25°×0.25° 공간 해상도를 가지며, 위도 32°N~39°N, 경도 123°E~ 133°E 구간의 자료를 현장 관측 자료의 기간에 해당하는 월평균 자료로 추출하여 사용하였다.
- , 1997). 따라서 비교 검증 자료와의 EOF 결과로 나온 공간 분포도를 비교하고, 각 시계열 자료간의 상관관계를 구함으로써 기후 변동 연구에 현장 관측 자료의 가용 신뢰도를 검증하였다.
- 본 연구에서는 원시 자료의 왜곡을 최소화하기 위해 1차로 제공된 자료 값을 인위적으로 보정하여 사용하지 않고 의심 자료를 모든 분석에서 제외시키는 방법으로 품질 관리를 실시하였다. 또한 본 연구에서는 Argo 플로트처럼 장기간 센서 보정이 어려운 무인 해양 관측 자료를 사용하지 않았으므로 지연모드(delayed mode) 품질 관리 절차를 적용하지 않았다(Wong et al., 2003; Bohme and Send, 2005).
- 본 연구에서는 해수면 및 수온, 염분 현장 관측 자료를 자료 품질 관리 과정을 거쳐 월별 자료로 가공한 뒤, 비교 검증 자료와의 EOF분석을 통해 공간분포도와 시계열 자료를 비교, 분석하였다. 이렇게 검증된 자료를 통해 종합 회귀 도표를 나타내고 이전 연구 결과 값들과 비교해 보았다.
- 이를 구하기 위하여 1차 최소 자승법을 사용하였으며, 그 결과로 기울기의 양의 값을 붉은 색, 음의 값을 푸른 색으로 나타내고 절대값이 클수록 진한 색깔로 나타내어 기간별 추세 비교 분석에 용이하게 도표를 나타내었다. 선형 추세의 신뢰도 확인을 위하여 각 검조소의 기간별 선형 추세의 결정계수(R2)를 계산하여 값이 95% 유의미 구간을 만족하는 기간에 별도의 표시를 하였다. 유의미 수준 계산에 사용된 자유도는 Yan et al.
- 이후 수온과 염분에서의 안정도 확인 작업을 실시하여 수심에 따라 수온, 염분 값의 기본 기준 범위 및 각 층간의 연직 구배 범위에서 벗어나는 자료는 제거하였다. 수온 염분 자료로 확인된 밀도의 역전 여부도 판단하였으며, 추가적으로 표준 수심 57개층으로 선형 수직 내삽을 실시하였다. 내삽 자료를 토대로 이상 편차 값을 제거하였는데, NODC의 기술 보고서를 참고하여, 0-50 m 구간에서는 연구 기간의 표준편차의 5배 이상 값을 제거하였으며, 75 m 아래의 자료에 대해서는 표준편차의 4배 이상 값을 제거하여 정점 별 시간에 따른 이상 편차 값을 제거하는 과정을 거쳤다.
- 수온, 염분 프로파일 자료의 품질 관리는 원시 자료에서 중복되는 시간과 정점을 제거하는 과정을 거친 뒤, 자료에서의 수심 역전 값을 확인하여 역전되는 층을 제거하였다. 이후 수온과 염분에서의 안정도 확인 작업을 실시하여 수심에 따라 수온, 염분 값의 기본 기준 범위 및 각 층간의 연직 구배 범위에서 벗어나는 자료는 제거하였다.
- 따라서 해수면 자료의 품질 관리에서는 역기압 효과 과정을 생략하고 표준편차의 3배 이상 값을 제거하는 이상 편차 값 제거 과정을 거쳤다. 월평균 자료를 만들기 위해서 6시간 이하의 결측 구간이 있는 자료에 대해서만 내삽을 실시하였고, 월 평균을 계산 할 때, 15일 이상의 결측 구간이 있는 경우, 평균을 계산하지 않았다(IOC, 1985). 그 결과, 0.
- 본 연구에서는 해수면 및 수온, 염분 현장 관측 자료를 자료 품질 관리 과정을 거쳐 월별 자료로 가공한 뒤, 비교 검증 자료와의 EOF분석을 통해 공간분포도와 시계열 자료를 비교, 분석하였다. 이렇게 검증된 자료를 통해 종합 회귀 도표를 나타내고 이전 연구 결과 값들과 비교해 보았다.
- 수온, 염분 프로파일 자료의 품질 관리는 원시 자료에서 중복되는 시간과 정점을 제거하는 과정을 거친 뒤, 자료에서의 수심 역전 값을 확인하여 역전되는 층을 제거하였다. 이후 수온과 염분에서의 안정도 확인 작업을 실시하여 수심에 따라 수온, 염분 값의 기본 기준 범위 및 각 층간의 연직 구배 범위에서 벗어나는 자료는 제거하였다. 수온 염분 자료로 확인된 밀도의 역전 여부도 판단하였으며, 추가적으로 표준 수심 57개층으로 선형 수직 내삽을 실시하였다.
- 5는 해역별 표층 수온 및 염분의 평균 종합 추세 분석 그래프이다. 전체 152개 정점에서 기간별로의 선형 추세를 모두 계산하였으며, 본 연구에서는 각 해역별로 평균 값을 재 계산하여 평균 종합 추세 분석 그래프를 도시하였다. 각 해역의 평균값의 신뢰성을 얻기 위해 자료들의 평균과 표준편차를 이용하여 신호 대 잡음 비(Signal to Noise Ratio, 이하 SNR)를 구하였다.
- 해수면 자료와 수온, 염분 자료는 모두 장기 추세에 초점을 두어 분석하였기 때문에 모든 자료는 분석 기간 전체의 월평균 자료를 이용하여 계절 주기를 제거한 뒤, 2년 저주파 Hanning 필터를 적용하여 분석에 사용하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 해수면 자료로 국립해양조사원(Korea Hydrographic and Oceanographic Agency, 이하 KHOA)에서 운영하는 검조소 자료를 사용하였다. 관측 자료의 품질이 의심되는 과거의 자료의 사용을 최소화하고, 인공위성 자료와의 효율적인 비교를 위해 1993년 자료부터 분석에 사용하였다. 또한 결측 구간을 내삽하는 과정에서의 통계적인 오차를 최소화하기 위해 1993년부터 2014년까지 총 22년 중 결측 기간이 1년 이하인 곳의 조위 자료만을 사용하였다.
- 또한 결측 구간을 내삽하는 과정에서의 통계적인 오차를 최소화하기 위해 1993년부터 2014년까지 총 22년 중 결측 기간이 1년 이하인 곳의 조위 자료만을 사용하였다. 동해는 울산, 포항, 묵호, 속초, 울릉도, 남해는 추자도, 완도, 여수, 통영, 가덕도, 부산, 제주, 서귀포, 거문도, 서해는 안흥, 군산, 흑산도, 목포의 총 18개 지점의 조위 자료를 사용하였다(Fig. 1).
- 한반도 주변 해역의 해수면 KHOA 자료와의 비교를 위해 AVISO(Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data)에서 제공하는 DT-MSLA(Delayed Time-Maps of Sea Level Anomalies) 자료를 사용하였다. 또한 NIFS/KODC 자료와의 비교를 위해 미국 국립해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration)에서 제공하는 OISST v2 (Optimum Interpolation Sea Surface Temperature version 2) High Resolution 자료를 사용하였다. 두 객관 분석 자료 모두 0.
- 관측 자료의 품질이 의심되는 과거의 자료의 사용을 최소화하고, 인공위성 자료와의 효율적인 비교를 위해 1993년 자료부터 분석에 사용하였다. 또한 결측 구간을 내삽하는 과정에서의 통계적인 오차를 최소화하기 위해 1993년부터 2014년까지 총 22년 중 결측 기간이 1년 이하인 곳의 조위 자료만을 사용하였다. 동해는 울산, 포항, 묵호, 속초, 울릉도, 남해는 추자도, 완도, 여수, 통영, 가덕도, 부산, 제주, 서귀포, 거문도, 서해는 안흥, 군산, 흑산도, 목포의 총 18개 지점의 조위 자료를 사용하였다(Fig.
- 관측은 2,4,6,8,10,12월의 격월 단위로 수행되어 자료가 제공되며, 본 연구에서는 결측이 많았던 과거 자료는 제거하고 1983년부터 2014년까지 총 32년간 비교적 격월 단위 자료가 균일하게 제공되는 기간을 선택하였다. 또한 이 기간 동안 모든 정점에 대해 결측률이 25% 이하인 정점의 자료만을 사용하였으며, 결과적으로 동해에 57개 정점, 남해에 49개 정점, 서해에 46개 정점으로 총 152개 정점에서 표층 및 50 m 에서의 수온, 염분 자료를 사용하였다(Fig. 1).
- 본 연구에서는 해수면 자료로 국립해양조사원(Korea Hydrographic and Oceanographic Agency, 이하 KHOA)에서 운영하는 검조소 자료를 사용하였다. 관측 자료의 품질이 의심되는 과거의 자료의 사용을 최소화하고, 인공위성 자료와의 효율적인 비교를 위해 1993년 자료부터 분석에 사용하였다.
- 수온, 염분 자료로는 국립 수산과학원 한국해양자료센터(National Institute of Fisheries Science/Korea Oceanographic Data Center, 이하 NIFS/KODC)에서 제공하는 정선 관측 자료를 사용하였다. 관측은 2,4,6,8,10,12월의 격월 단위로 수행되어 자료가 제공되며, 본 연구에서는 결측이 많았던 과거 자료는 제거하고 1983년부터 2014년까지 총 32년간 비교적 격월 단위 자료가 균일하게 제공되는 기간을 선택하였다.
- 한반도 주변 해역의 해수면 KHOA 자료와의 비교를 위해 AVISO(Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data)에서 제공하는 DT-MSLA(Delayed Time-Maps of Sea Level Anomalies) 자료를 사용하였다. 또한 NIFS/KODC 자료와의 비교를 위해 미국 국립해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration)에서 제공하는 OISST v2 (Optimum Interpolation Sea Surface Temperature version 2) High Resolution 자료를 사용하였다.
데이터처리
- 전체 152개 정점에서 기간별로의 선형 추세를 모두 계산하였으며, 본 연구에서는 각 해역별로 평균 값을 재 계산하여 평균 종합 추세 분석 그래프를 도시하였다. 각 해역의 평균값의 신뢰성을 얻기 위해 자료들의 평균과 표준편차를 이용하여 신호 대 잡음 비(Signal to Noise Ratio, 이하 SNR)를 구하였다. SNR의 절대값이 1보다 작은 기간(정점간의 선형회귀 기울기 값의 표준 편차가 해역 평균 값보다 크다)은 각 정점간의 산포 특성이 해역 평균값보다 크게 나타난다는 것을 의미한다.
- 자료 품질 관리를 거친 현장 관측 자료의 검증을 위하여 객관 분석 자료와의 비교를 실시하였는데, 효율적인 시공간적인 비교를 위하여 경험적 직교 함수(Empirical Orthogonal Function, 이하 EOF) 분석을 통한 비교를 실시하였다. EOF 분석은 시공간 변동성을 효과적으로 제시할 수 있는 방법 중 하나로 각 고유벡터의 물리적 의미를 규명하지는 못하는 한계가 있지만 몇 개의 함수만으로 관측치를 재현하여 주요 모드를 추출할 수 있다는 장점을 가지고 있다(Na et al.
이론/모형
- 그러므로 모든 자료의 시간 단위를 통일시켜 비교할 필요가 있으므로 모든 자료를 월 단위 자료로 평균하여 사용하였다. 품질 관리 방법으로는 NODC(National Oceanographic Data Center)의 기술보고서(Boyer and Levitus, 1994)를 기본으로 기존의 관련연구(Wong et al., 2006; Ingleby and Huddleston, 2007; Chang et al., 2009) 등을 참고하여 NIFS/KODC 수온, 염분 자료에 적용하였고, IOC(Intergovernmental Oceanographic Commission)의 기술 보고서(IOC, 1985)를 참고하여 KHOA 자료에 적용하였다.
성능/효과
- 염분의 경우, 전 해역에서 1983~2013년 기간 동안 감소하였다. 2008~2013년 기간 동안 서해와 동해에서 염분이 감소하였고, 남해에서 염분이 증가한 것으로 나타났다. 해역별로 살펴보면, 서해의 경우 과거 1983~1988년 기간 동안 염분이 크게 감소한 것을 볼 수 있으며, 2003~2008년 기간 동안 염분이 뚜렷하게 증가한 것을 볼 수 있다.
- 염분의 경우, 표층에서는 전 해역에서 1983~2013년 기간 동안 감소한 것을 볼 수 있었으나, 수온과 마찬가지로 최근 5년(2008~2013)동안 모든 해역에서 동일하게 염분이 감소한 것이 아님을 확인할 수 있었다. 50 m에서는 1983~2013년 기간 동안 서해에서는 염분이 증가하는 경향을 나타내는 것을 볼 수 있었으며, 동해와 남해의 경우 염분이 감소하는 것으로 계산되었다.
- 49로 모두 95% 신뢰 구간 내에서 유의미하게 나타났다. EOF 분석 결과, 수온은 첫 번째 모드에서 시간에 따라 두 자료 모두 전 해역에서 꾸준히 상승하고 있으며 두 자료의 시계열 간 상관계수가 높게 나타나는 것을 볼 수 있다. 따라서 품질 관리된 NIFS/KODC 현장 관측 자료는 한반도 주변 해역의 장주기 추세 패턴을 사용하는 데 적합하다고 판단된다.
- 94로 매우 높은 양의 상관 관계를 보였다. EOF의 주 모드 분석 결과, 한반도 주변의 해수면은 시간에 따라 상승하고 있다는 것을 볼 수 있으며, 이는 연안에 국한되어 있는 현장 관측 자료를 통해서도 한반도 주변 해역을 포함하고 있는 인공위성 자료와 일치하는 것을 알 수 있었다. 즉, 품질 관리된 KHOA의 현장 관측 자료의 장기 분석 결과가 한반도 주변 해역의 추세를 대표할 수 있다고 사료된다.
- Fig. 2에서 보였던 것처럼 흑산도를 제외한 모든 지역에서 1993~2013년 기간 동안 해수면이 상승한 것으로 나타났으며, 최근 2008~2013년 기간 동안 서귀포와 거문도를 제외한 모든 곳에서 해수면이 상승한 것으로 나타났다. 해역별로 살펴보면 동해의 울릉도를 제외하면 전 기간에 걸쳐 해수면이 상승한 것을 볼 수 있으며, 울릉도의 경우, 1998~2003년, 2003~2008년 기간에 해수면이 하강한 것을 보여주고 있지만, 전체 기간에 대해선 해수면이 상승한 것을 알 수 있다.
- 내삽 자료를 토대로 이상 편차 값을 제거하였는데, NODC의 기술 보고서를 참고하여, 0-50 m 구간에서는 연구 기간의 표준편차의 5배 이상 값을 제거하였으며, 75 m 아래의 자료에 대해서는 표준편차의 4배 이상 값을 제거하여 정점 별 시간에 따른 이상 편차 값을 제거하는 과정을 거쳤다. 그 결과 총 자료 중 9.8%의 자료가 품질관리 과정에서 제거되었으며, 90.2%의 자료가 최종 분석에서 사용되었다.
- 월평균 자료를 만들기 위해서 6시간 이하의 결측 구간이 있는 자료에 대해서만 내삽을 실시하였고, 월 평균을 계산 할 때, 15일 이상의 결측 구간이 있는 경우, 평균을 계산하지 않았다(IOC, 1985). 그 결과, 0.9%의 자료가 품질 관리 과정에서 제거되었으며, 99.1%의 자료가 분석에서 사용되었다. 본 연구에서는 원시 자료의 왜곡을 최소화하기 위해 1차로 제공된 자료 값을 인위적으로 보정하여 사용하지 않고 의심 자료를 모든 분석에서 제외시키는 방법으로 품질 관리를 실시하였다.
- 두 번째 모드에서는 NIFS/KODC와 OISST 자료 모두에서 서해와 동해가 양과 음으로 나뉘는 공간 분포도를 나타내고 있으며, NIFS/ KODC자료는 전체의 10.6%를, OISST 자료는 전체의 17.3%를 설명하고 있다. 세 번째 모드에서는 NIFS/KODC와 OISST 자료 모두에서 서해와 동해 북부와 남해와 동해 남부, 즉 북과 남의 공간 분포도가 정 반대인 형태를 띠고 있다.
- 특히, 인공위성 자료가 제공되지 않는 염분과 아표층 자료에 대해서도 유용하게 사용될 수 있다고 판단할 수 있다. 두 번째 모드와 세 번째 모드에서 동해, 서해, 남해별로 공간 분포가 뚜렷하게 구분되어 나타나는 것을 볼 수 있었다. 그러므로 이후의 종합 추세 분석에서 그 특성을 해역 별로 구분하여 분석할 필요성이 있다고 판단하였다.
- 9%를 설명하고 있다. 두 자료의 EOF 모드의 시계열 간 상관계수는 첫 번째 모드가 0.86으로 가장 높게 나타났으며, 두 번째 모드가 0.51, 세 번째 모드가 0.49로 모두 95% 신뢰 구간 내에서 유의미하게 나타났다. EOF 분석 결과, 수온은 첫 번째 모드에서 시간에 따라 두 자료 모두 전 해역에서 꾸준히 상승하고 있으며 두 자료의 시계열 간 상관계수가 높게 나타나는 것을 볼 수 있다.
- EOF 분석 결과, 수온은 첫 번째 모드에서 시간에 따라 두 자료 모두 전 해역에서 꾸준히 상승하고 있으며 두 자료의 시계열 간 상관계수가 높게 나타나는 것을 볼 수 있다. 따라서 품질 관리된 NIFS/KODC 현장 관측 자료는 한반도 주변 해역의 장주기 추세 패턴을 사용하는 데 적합하다고 판단된다. 특히, 인공위성 자료가 제공되지 않는 염분과 아표층 자료에 대해서도 유용하게 사용될 수 있다고 판단할 수 있다.
- 특히 한반도 주변 해역의 기압 보정과 조석 보정의 차이에 따라 해수면 변동 경향도 달라지게 되므로 전지구적으로 일괄적으로 제공되는 자료에 한계점이 존재한다. 또한 본 연구에서 사용한 검조소 자료의 품질 관리 과정에서 지각의 움직임, 기본 수주면 변경, 국지적 조석 변동 및 인위적 요소와 같은 물리적 변화와 관련된 오차가 충분히 고려되지 않았다. Jung(2014)은 흑산도 해역의 해안 개발로 인한 해수면 변화량에 대한 오차 요인의 가능성을 제시하고 있다.
- 0064 psu/yr의 추세를 보인다고 하고 있다. 본 연구 결과에서는 1983~2003년 기간 동안 동해에서 -0.006 psu/yr, 남해에서 -0.004 psu/yr, 서해에서 -0.004 psu/yr의 추세를 갖는 것으로 나타났다. 이는 최근 동해와 남해에서 50 m 수심 지역에 염분이 감소하는 경향이 생겼으며, 서해에서 염분이 감소하는 경향이 줄어들고 있는 것으로 분석된다.
- 0103 ℃/yr의 추세를 갖는다고 보고하고 있다. 본 연구 결과에서는 1983~2003년 기간 동안 동해에서 0.022 ℃/yr, 남해에서 0.027 ℃/yr, 서해에서 0.017 ℃/yr의 추세를 띄고 있다. 이는 동해에서 수온 증가율이 최근 들어 감소하고 있으며, 남해의 경우 증가율이 증가하는 것으로 분석된다.
- 0232 ℃/yr의 값을 발표하였다. 본 연구 결과의 경우, 1983~2003년 기간 동안 동해에서 0.035 ℃/yr, 남해에서 0.031 ℃/yr, 서해에서 0.028 ℃/yr로 전체적으로 증가하는 경향을 보이는데, 이는 자료 기간의 차이로 보이며, 최근의 추세가 더 큰 값을 나타내는 이유는 온난화가 과거보다 더 급격하게 진행됨을 나타낸다.
- 본 연구에서 제시된 종합 선형 회귀 도표를 이용할 경우, 다양한 기간의 추세 값을 한눈에 볼 수 있어 관련 연구에 매우 유용할 것이라 생각한다. 본 연구에는 2년 이상의 경년 변동 주기들을 효율적으로 비교하기 위해 최소 5년 기간의 회귀 값을 산정하였으나, 종합 회귀 도표는 가용 자료 및 연구 목적에 따라 최소, 최대 및 회귀 간격을 임의로 조정하여 적용할 수 있다는 장점이 있다.
- 본 연구에서는 평균적으로 한반도 주변 해역에서 표층 수온은 증가하고 표층 염분은 감소하며 해수면은 상승한 것으로 확인되었다. 이러한 경향은 지구 온난화에 의한 해수의 열팽창 및, 강수량 증가 또는 담수 유입에 의한 해수의 질량 증가와 관련이 있다.
- 수온 자료의 EOF 분석 결과, 현장 관측 자료인 NIFS/KODC 자료와 비교 검증 자료인 OISST 자료 모두 전 해역에서 양의 공간 분포를 나타내고 있었으며, 첫 번째 모드의 시계열간의 상관관계는 0.86으로 매우 높게 나왔다. 전지구적인 기후 변동 연구에 주로 사용되는 AVISO와 OISST 자료와의 비교를 통해 한반도 주변 해역의 장기 현장 관측 자료의 활용 가능성을 검증하였으며, 특히 장기 위성 자료가 제공되지 않는 염분 및 아표층 자료의 활용 가능성을 확인할 수 있었다.
- 9%를 설명하고 있으며 전 해역에 대해 양의 공간 분포를 나타내고 있다. 시계열에서도 두 자료 모두 증가하는 추세를 가지고 있으며, 두 자료는 상관 계수 0.94로 매우 높은 양의 상관 관계를 보였다. EOF의 주 모드 분석 결과, 한반도 주변의 해수면은 시간에 따라 상승하고 있다는 것을 볼 수 있으며, 이는 연안에 국한되어 있는 현장 관측 자료를 통해서도 한반도 주변 해역을 포함하고 있는 인공위성 자료와 일치하는 것을 알 수 있었다.
- 최근 5년(2008~2013년 기간)동안 모든 해역에서 수온이 뚜렷하게 감소한 것을 볼 수 있었다. 염분의 경우, 표층에서는 전 해역에서 1983~2013년 기간 동안 감소한 것을 볼 수 있었으나, 수온과 마찬가지로 최근 5년(2008~2013)동안 모든 해역에서 동일하게 염분이 감소한 것이 아님을 확인할 수 있었다. 50 m에서는 1983~2013년 기간 동안 서해에서는 염분이 증가하는 경향을 나타내는 것을 볼 수 있었으며, 동해와 남해의 경우 염분이 감소하는 것으로 계산되었다.
- X축의 값이 2003이고 Y축의 값이 2008일 경우, 그래프에서의 값은 2003년 1월부터 2007년 12월까지의 해수면 자료의 추세 값을 나타내게 되는 것이다. 이를 구하기 위하여 1차 최소 자승법을 사용하였으며, 그 결과로 기울기의 양의 값을 붉은 색, 음의 값을 푸른 색으로 나타내고 절대값이 클수록 진한 색깔로 나타내어 기간별 추세 비교 분석에 용이하게 도표를 나타내었다. 선형 추세의 신뢰도 확인을 위하여 각 검조소의 기간별 선형 추세의 결정계수(R2)를 계산하여 값이 95% 유의미 구간을 만족하는 기간에 별도의 표시를 하였다.
- 남해에서는 제주도가 전 기간에 걸쳐 해수면이 꾸준히 상승한 것을 볼 수 있으며, 제주도를 제외한 모든 지역에서 해수면이 상승과 하강을 반복하는 형태를 띄지만, 1993-2013년 전체 기간에 대해서 해수면이 상승하는 것을 볼 수 있다. 이처럼 본 연구는 장기간 추세 분석에서는 볼 수 없는 다양한 기간에서의 해수면의 추세 값을 볼 수 있어 종합 추세 분석 그래프가 분석에 더 용이한 것으로 보여진다.
- 86으로 매우 높게 나왔다. 전지구적인 기후 변동 연구에 주로 사용되는 AVISO와 OISST 자료와의 비교를 통해 한반도 주변 해역의 장기 현장 관측 자료의 활용 가능성을 검증하였으며, 특히 장기 위성 자료가 제공되지 않는 염분 및 아표층 자료의 활용 가능성을 확인할 수 있었다.
- 종합 회귀 도표를 이용한 장주기 해수면 추세 경향은 흑산도를 제외한 모든 검조소에서 1993~2013년 기간 동안 해수면이 상승하는 것으로 나타났으며, 이는 국립해양조사원에서 얻은 자료와 동일한 결과를 나타내고 있다. 수온 추세 경향은 표층에서는 전 해역에서 1983~2013년 기간 동안 상승하는 것을 볼 수 있었다.
- SNR의 절대값이 1보다 작은 기간(정점간의 선형회귀 기울기 값의 표준 편차가 해역 평균 값보다 크다)은 각 정점간의 산포 특성이 해역 평균값보다 크게 나타난다는 것을 의미한다. 즉 SNR의 절대값이 1보다 큰 기간은 자료들간의 일치율이 높게 나타나는 곳이며, 그 구간에서는 평균 회귀도의 신뢰도가 높아 유의미한 장주기 특성을 대표할 수 있다고 간주할 수 있다. Fig.
- 해수면 자료의 EOF 분석 결과, 현장 관측 자료인 KHOA 자료에서는 흑산도를 제외한 17개 검조소에서 양의 공간 분포를 나타내었고, 비교 검증 자료인 AVISO자료의 경우 전 해역에서 양의 공간 분포를 나타내었다. 첫 번째 모드의 시계열간의 상관관계는 0.94로 매우 높게 나타나고 있어 품질 관리된 현장 관측 자료를 한반도 스케일의 장주기 추세 자료로 신뢰할 수 있다고 판단하였다. 그러나 KHOA 자료의 경우, 흑산도에서 기존의 연구(KHOA, 2012)와 유사한 결과값을 나타내고 있지만, AVISO 자료에서는 나타나지 않는 음의 추세 값을 보인다.
- 해수면 자료의 EOF 분석 결과, 현장 관측 자료인 KHOA 자료에서는 흑산도를 제외한 17개 검조소에서 양의 공간 분포를 나타내었고, 비교 검증 자료인 AVISO자료의 경우 전 해역에서 양의 공간 분포를 나타내었다. 첫 번째 모드의 시계열간의 상관관계는 0.
후속연구
- 이러한 경향은 지구 온난화에 의한 해수의 열팽창 및, 강수량 증가 또는 담수 유입에 의한 해수의 질량 증가와 관련이 있다. 그러나 본 연구에서 제시된 5년 단위의 해역별 변동에 관한 자세한 기작에 대해서는 다양한 추가 분석이 필요할 것이다. 서론에서 언급한 ENSO, AO, PDO 등 한반도 주변 해역의 기후 변동에 영향을 줄 수 있는 기후 지수와의 상관성 분석 등을 통해 추가적인 연구가 수행되어야 할 것이다.
- 본 연구에서는 모든 자료의 품질 관리 및 통계적 유의성 검증 후에 선형 추세 수치를 제공하였으나, 본론에서 언급한 다양한 오차 요인과 관련하여 현장 관측 자료의 추세 계산 값의 유의성에 불확실성이 존재한다. 그러므로 본 연구에서 제시된 상수 값을 사용할 때에는 어느 정도의 오차 가능성을 고려해야 할 것이다.
- (2015)에서 다양한 모델간 편차를 알아보기 위해 부분적으로 사용되었으나, 실측 자료를 활용하여 한반도 주변 해역의 해황 추세 확인에 사용된 사례를 찾을 수 없다. 본 연구에서 제시된 종합 선형 회귀 도표를 이용할 경우, 다양한 기간의 추세 값을 한눈에 볼 수 있어 관련 연구에 매우 유용할 것이라 생각한다. 본 연구에는 2년 이상의 경년 변동 주기들을 효율적으로 비교하기 위해 최소 5년 기간의 회귀 값을 산정하였으나, 종합 회귀 도표는 가용 자료 및 연구 목적에 따라 최소, 최대 및 회귀 간격을 임의로 조정하여 적용할 수 있다는 장점이 있다.
- 그러나 본 연구에서 제시된 5년 단위의 해역별 변동에 관한 자세한 기작에 대해서는 다양한 추가 분석이 필요할 것이다. 서론에서 언급한 ENSO, AO, PDO 등 한반도 주변 해역의 기후 변동에 영향을 줄 수 있는 기후 지수와의 상관성 분석 등을 통해 추가적인 연구가 수행되어야 할 것이다. 이를 위해 해수면, 수온, 염분뿐만 아니라 해류 및 담수의 변화, 기상장 변동 등 다양한 관측 및 모델 자료의 분석이 지속적으로 수행되어야 할 것이며, 본 연구에서 제시된 종합 추세 그래프를 이용하여 정량화 함으로써, 보다 정확한 상호 비교가 가능할 것이라 사료된다.
- 007 psu/yr로 계산되었다. 이는 최근 과거 36년에 비해 동해와 남해에서 최근 들어 염분 감소가 가속화 되고 있으며, 서해의 경우 염분 감소가 둔화되고 있다고 추론할 수 있으며, 표층 염분 변동은 강수 또는 담수 유입량의 장기 변동 추세와 연관이 있다고 추론할 수 있으나, 추후 관련 연구에서 자세한 분석이 필요하다고 사료된다.
- 서론에서 언급한 ENSO, AO, PDO 등 한반도 주변 해역의 기후 변동에 영향을 줄 수 있는 기후 지수와의 상관성 분석 등을 통해 추가적인 연구가 수행되어야 할 것이다. 이를 위해 해수면, 수온, 염분뿐만 아니라 해류 및 담수의 변화, 기상장 변동 등 다양한 관측 및 모델 자료의 분석이 지속적으로 수행되어야 할 것이며, 본 연구에서 제시된 종합 추세 그래프를 이용하여 정량화 함으로써, 보다 정확한 상호 비교가 가능할 것이라 사료된다.
- EOF의 주 모드 분석 결과, 한반도 주변의 해수면은 시간에 따라 상승하고 있다는 것을 볼 수 있으며, 이는 연안에 국한되어 있는 현장 관측 자료를 통해서도 한반도 주변 해역을 포함하고 있는 인공위성 자료와 일치하는 것을 알 수 있었다. 즉, 품질 관리된 KHOA의 현장 관측 자료의 장기 분석 결과가 한반도 주변 해역의 추세를 대표할 수 있다고 사료된다. 그러나 KHOA 자료의 경우 공간 분포도에서 흑산도가 음의 공간 분포를 나타내고 있어 AVISO 자료의 EOF 결과와 정 반대의 결과를 나타내고 있다.
- 이는 해안 개발로 인한 추가적 해수면 변화량의 보정과 관계되거나(Jung, 2014), 전지구적으로 제공되고 있는 위성 고도계가 갖는 한반도 연근해에서의 문제점 중 하나인 것으로 보인다. 향후 이 지점에서의 정확한 변화량을 보정한 자료를 이용한 추가 분석이 필요하다고 보여진다.
- 그러나 이러한 해양의 장주기 변동은 전지구적으로 균질하게 일어나는 것이 아니고, 해역 별로 매우 다른 특성을 가지며 변화하고 있다(Chang, 2014). 현재까지 대부분의 연구는 해양의 전지구 평균 변동 분석에만 한정되어 있기 때문에, 향후 지역 해양 기후 변화와 관련하여 해양 장주기 변동 패턴의 해역별 특성에 관한 지속적인 연구가 필요한 실정이다.
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