인도양 쌍극진동 변동에 따른 위성에서 추정된 표층 클로로필-a 농도 변화 연구 Variability of Satellite-derived Chlorophyll-a Concentration in Relation to Indian Ocean Dipole (IOD) Variation원문보기
본 연구는 2017년부터 "이사부호"를 활용하여 인도양에서 본격적으로 수행되는 관측에 앞서 위성을 활용하여 인도양 쌍극진동(Indian Ocean Dipole, IOD) 변동에 따른 위성에서 추정된 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 이해하는데 목적이 있다. 특히 단기적인 변화보다는 장기 변화에 초점을 두고 1998년부터 2016년까지 해색위성에서 계산된 월평균 클로로필-a 농도 자료를 이용하여 인도양 전 해역($30^{\circ}E{\sim}120^{\circ}E$, $30^{\circ}S{\sim}30^{\circ}N$)을 대상으로 분석했다. 클로로필-a 농도는 중앙 인도양에서 낮고, 용승해역 및 대륙 주변 해역에서 증가되었다. 계절풍과 해류 시스템의 영향으로 클로로필-a 농도는 봄에 가장 감소하고 여름에 최대를 나타냈다. Empirical Orthogonal Function(EOF) 분석 결과, 첫 번째 모드의 클로로필-a 농도 변화는 엔소(El $Ni{\tilde{n}}o$/Southern Oscillation, ENSO)의 변화와 높은 관계를 보이고, 두 번째 모드의 클로로필-a 농도 변화는 엔소에 의한 영향보다는 인도양 쌍극진동의 변화와 상대적으로 높은 관계를 나타냈다. 클로로필-a 농도는 두 개의 모드에서 공통적으로 동 인도양과 서 인도양에서 서로 상반된 변화를 나타냈다. 클로로필-a 농도 변화는 동 인도양, 서 인도양 및 인도 주변 해역에서는 인도양 쌍극진동과 밀접한 관계를 보이고, 열대 중앙 인도양 중에서는 상대적으로 엔소의 변화와 높은 관계를 나타냈다. 그러나 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화는 인도양 쌍극진동의 발생 기작에 따라 다른 반응을 나타냈다. 클로로필-a 농도 변화는 첫 번째 타입 인도양 쌍극진동(엔소 발생시기와 동일)은 여름철에 동 인도양과 서 인도양에서 클로로필-a 농도 차이가 생기고, 최대는 가을에 발생했다. 두 번째 타입 인도양 쌍극진동(엔소 발생 후 그 다음 해 또는 소멸되는 시기)은 봄에 동 인도양과 서 인도양 클로로필-a 농도 차이가 생기고, 여름과 가을에 증가되어, 겨울에 감소되었다. 인도양 쌍극진동의 변동에 따른 클로로필-a 농도 변화는 동 인도양과 서 인도양의 클로로필-a 농도 차이를 발생시키는 과정은 유사하지만, 북부 인도양은 쌍극진동 발생 기작에 따라 상반된 클로로필-a 농도 변화를 나타냈다.
본 연구는 2017년부터 "이사부호"를 활용하여 인도양에서 본격적으로 수행되는 관측에 앞서 위성을 활용하여 인도양 쌍극진동(Indian Ocean Dipole, IOD) 변동에 따른 위성에서 추정된 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 이해하는데 목적이 있다. 특히 단기적인 변화보다는 장기 변화에 초점을 두고 1998년부터 2016년까지 해색위성에서 계산된 월평균 클로로필-a 농도 자료를 이용하여 인도양 전 해역($30^{\circ}E{\sim}120^{\circ}E$, $30^{\circ}S{\sim}30^{\circ}N$)을 대상으로 분석했다. 클로로필-a 농도는 중앙 인도양에서 낮고, 용승해역 및 대륙 주변 해역에서 증가되었다. 계절풍과 해류 시스템의 영향으로 클로로필-a 농도는 봄에 가장 감소하고 여름에 최대를 나타냈다. Empirical Orthogonal Function(EOF) 분석 결과, 첫 번째 모드의 클로로필-a 농도 변화는 엔소(El $Ni{\tilde{n}}o$/Southern Oscillation, ENSO)의 변화와 높은 관계를 보이고, 두 번째 모드의 클로로필-a 농도 변화는 엔소에 의한 영향보다는 인도양 쌍극진동의 변화와 상대적으로 높은 관계를 나타냈다. 클로로필-a 농도는 두 개의 모드에서 공통적으로 동 인도양과 서 인도양에서 서로 상반된 변화를 나타냈다. 클로로필-a 농도 변화는 동 인도양, 서 인도양 및 인도 주변 해역에서는 인도양 쌍극진동과 밀접한 관계를 보이고, 열대 중앙 인도양 중에서는 상대적으로 엔소의 변화와 높은 관계를 나타냈다. 그러나 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화는 인도양 쌍극진동의 발생 기작에 따라 다른 반응을 나타냈다. 클로로필-a 농도 변화는 첫 번째 타입 인도양 쌍극진동(엔소 발생시기와 동일)은 여름철에 동 인도양과 서 인도양에서 클로로필-a 농도 차이가 생기고, 최대는 가을에 발생했다. 두 번째 타입 인도양 쌍극진동(엔소 발생 후 그 다음 해 또는 소멸되는 시기)은 봄에 동 인도양과 서 인도양 클로로필-a 농도 차이가 생기고, 여름과 가을에 증가되어, 겨울에 감소되었다. 인도양 쌍극진동의 변동에 따른 클로로필-a 농도 변화는 동 인도양과 서 인도양의 클로로필-a 농도 차이를 발생시키는 과정은 유사하지만, 북부 인도양은 쌍극진동 발생 기작에 따라 상반된 클로로필-a 농도 변화를 나타냈다.
To understand the temporal and spatial variations of surface chlorophyll-a concentration (Chl-a) distribution in the Indian Ocean ($30^{\circ}E{\sim}120^{\circ}E$, $30^{\circ}S{\sim}30^{\circ}N$) by the Indian Ocean Dipole (IOD), we conducted EOF and K means analyses of monthly...
To understand the temporal and spatial variations of surface chlorophyll-a concentration (Chl-a) distribution in the Indian Ocean ($30^{\circ}E{\sim}120^{\circ}E$, $30^{\circ}S{\sim}30^{\circ}N$) by the Indian Ocean Dipole (IOD), we conducted EOF and K means analyses of monthly satellite-derived Chl-a data in the region during 1998~2016 periods. Chl-a showed low values in the central region of the Indian Ocean and relatively high values in the upwelling region and around the marginal regions of the Indian Ocean. It also had a strong seasonal variation of Chl-a, showing the lowest value in the spring and the highest value in summer due to the change of the monsoon and current system. The EOF analysis showed that Chl-a variation in EOF mode 1 is related to ENSO (El $Ni{\tilde{n}}o$/Southern Oscillation) and that of mode 2 is linked to IOD. Both modes explained spatially opposite trends of Chl-a in the east and west Indian Ocean. From K means analysis, the Chl-a variation in the east and west Indian Ocean, and around India have relatively good relationship with IOD while that in the tropical and middle Indian Ocean closely associated with ENSO. The spatial and temporal distribution of Chl-a also showed distinct spatial and temporal variations depend on the different types of IOD events. IOD classifies two patterns, which occurred during the developing ENSO (First Type IOD) and the year following ENSO event (Second Type IOD). Chl-a variation in the First Type IOD started in summer and peaked in fall around the east and west Indian Ocean. Chl-a variation in the Second Type IOD occurred started in spring, peaked in summer and fall, and disappeared in winter. In the Chl-a variation related to IOD, developing process appearing in the Chl-a difference between the east and west Indian ocean was similar. Chl-a variation in the northern Indian Ocean were opposite trend with changing developing phase of IOD.
To understand the temporal and spatial variations of surface chlorophyll-a concentration (Chl-a) distribution in the Indian Ocean ($30^{\circ}E{\sim}120^{\circ}E$, $30^{\circ}S{\sim}30^{\circ}N$) by the Indian Ocean Dipole (IOD), we conducted EOF and K means analyses of monthly satellite-derived Chl-a data in the region during 1998~2016 periods. Chl-a showed low values in the central region of the Indian Ocean and relatively high values in the upwelling region and around the marginal regions of the Indian Ocean. It also had a strong seasonal variation of Chl-a, showing the lowest value in the spring and the highest value in summer due to the change of the monsoon and current system. The EOF analysis showed that Chl-a variation in EOF mode 1 is related to ENSO (El $Ni{\tilde{n}}o$/Southern Oscillation) and that of mode 2 is linked to IOD. Both modes explained spatially opposite trends of Chl-a in the east and west Indian Ocean. From K means analysis, the Chl-a variation in the east and west Indian Ocean, and around India have relatively good relationship with IOD while that in the tropical and middle Indian Ocean closely associated with ENSO. The spatial and temporal distribution of Chl-a also showed distinct spatial and temporal variations depend on the different types of IOD events. IOD classifies two patterns, which occurred during the developing ENSO (First Type IOD) and the year following ENSO event (Second Type IOD). Chl-a variation in the First Type IOD started in summer and peaked in fall around the east and west Indian Ocean. Chl-a variation in the Second Type IOD occurred started in spring, peaked in summer and fall, and disappeared in winter. In the Chl-a variation related to IOD, developing process appearing in the Chl-a difference between the east and west Indian ocean was similar. Chl-a variation in the northern Indian Ocean were opposite trend with changing developing phase of IOD.
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문제 정의
본 연구에서는 본격적인 인도양 해양관측에 앞서 해색위성을 활용한 인도양 전 해역에 대한 전반적인 이해를 돕기 위하여 위성에서 추정된 장기 클로로필-a 농도 자료를 이용하여 인도양 쌍극진동 변동에 따른 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 분석했다. 첫 번째 장기 클로로필-a 농도 자료를 분석하여 공간변화에 따른 시간적 변화를 살펴보았고, 기후 변화 지수들과의 상관관계를 분석했고, 두 번째 Guo et al.
이런 변화는 태평양에서 발생하는 엔소의 영향과 관계가 있는 것으로 알려져 있지만, 엔소 발생과 무관한 독립적 현상으로 알려져 있기도 하다. 본 연구에서는 인도양 쌍극진동 변동에 따른 클로로필-a 농도의 장기 변화를 이해하기 위해서 해색위성(SeaWiFS, MODIS)에서 추정된 클로로필-a 농도 자료를 이용하여 19년간의 변화를 분석했다.
First Type IOD(FT IOD)는 엘리뇨(라니냐)의 발달시기와 동일하게 인도양 쌍극진동 현상이 발생하고, Second Type IOD(ST IOD)는 엘리뇨(라니냐) 발생 이후이거나 또는 소멸되고 그 다음의 해에 인도양 쌍극진동 현상이 발생하고, Third Type IOD(TT IOD)는 엔소 현상과 별개의 현상이 나타난 것으로 구분되었다. 본 연구에서는 인도양 쌍극진동에 따른 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 분석하기 위해서 Guo et al.(2015) 연구에서 제시된 방법을 이용했다.
, 2013). 본 연구에서는 장기 클로로필-a 농도 변화를 알아보기 위해 19년 동안 위성에서 추정된 월평균 클로로필-a 농도 자료를 이용하여 EOF 분석을 했다(Fig. 3). 첫 번째 모드(Fig.
, 2014). 본 연구에서는 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화에 영향을 주는 구체적인 물리적 요인에 대해서는 추후 연구를 통해 규명하고자 한다.
인도양 쌍극진동 변동에 따른 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 살펴보기 위해, 본 연구에서는 Guo et al.(2015)의 연구에서 제안되었던 FT와 ST IOD 시기를 이용하여 클로로필-a 농도 변화를 분석했다.
제안 방법
첫 번째 장기 클로로필-a 농도 자료를 분석하여 공간변화에 따른 시간적 변화를 살펴보았고, 기후 변화 지수들과의 상관관계를 분석했고, 두 번째 Guo et al.(2015) 연구에서 제시된 두 개 타입의 인도양 쌍극진동 발생 기간을 이용하여 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 살펴보았다.
인도양 쌍극진동 변동에 따른 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 살펴보기 위해, 본 연구에서는 Guo et al.(2015)의 연구에서 제안되었던 FT와 ST IOD 시기를 이용하여 클로로필-a 농도 변화를 분석했다. 인도양 쌍극진동 변화는 1920년 이전에는 nIOD 발생이 빈번했지만, 1950년 이후에는 pIOD가 우세하게 발생되었고(Abram et al.
Empirical Orthogonal Function(EOF) 분석은 장기 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 위해 파악하기 위해 사용했다(Son and Gardner, 2011). 각 모드별 시계열 자료와 기후변화 지수간의 상관관계를 계산했다. 클로로필-a 농도 자료는 계절과 공간에 대한 경향을 제거 후에 EOF 분석을 했다.
클로로필-a 농도 자료는 계절과 공간에 대한 경향을 제거 후에 EOF 분석을 했다. 그리고 인도양 해역에서 주요 해역별 특성을 파악하기 위해 EOF의 주성분 자료를 이용하여 K means 분석(MacKay, 2003)으로 해역을 구분하고, 각 해역별 월평균 클로로필-a 농도 자료와 기후변화 지수간의 상관관계를 계산했다.
위성에서 추정된 클로로필-a 농도 자료는 NASA (https://oceancolor. gsfc.nasa. gov/)에서 제공하는 해색위성의 반사도 자료를 이용하여 클로로필-a 농도 월평균 자료로 계산했다(9 km 공간해상도). 장기 생산성 변화 평가를 위해 월평균 클로로필-a 농도 자료는 Seaviewing Wide Field-of-view Sensor(SeaWiFS)와 MODerate resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) 해색위성 자료의 통일성을 고려하여 NASA에서 제시된 동일 클로로필-a 알고리듬(OC4V6, https://oceancolor.
결과적으로 인도양 전 해역에서 클로로필-a 농도의 변화는 인도양 쌍극진동과 엔소에 의한 영향으로 변화가 뚜렷하게 나타나고, 특히 서 인도양과 동 인도양에서 상반된 클로로필-a 농도 변화를 발생시켰다. 자세한 지역해의 클로로필-a 농도 변화를 분석하기 위해서 EOF 주성분 분석 자료 중에서 총 9개 모드를 이용하여 K means 분석으로 7개 해역으로 구분하고 기후변화 지수들간의 상관관계를 계산했다(Fig. 5). Fig.
본 연구에서는 본격적인 인도양 해양관측에 앞서 해색위성을 활용한 인도양 전 해역에 대한 전반적인 이해를 돕기 위하여 위성에서 추정된 장기 클로로필-a 농도 자료를 이용하여 인도양 쌍극진동 변동에 따른 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 분석했다. 첫 번째 장기 클로로필-a 농도 자료를 분석하여 공간변화에 따른 시간적 변화를 살펴보았고, 기후 변화 지수들과의 상관관계를 분석했고, 두 번째 Guo et al.(2015) 연구에서 제시된 두 개 타입의 인도양 쌍극진동 발생 기간을 이용하여 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 살펴보았다.
각 모드별 시계열 자료와 기후변화 지수간의 상관관계를 계산했다. 클로로필-a 농도 자료는 계절과 공간에 대한 경향을 제거 후에 EOF 분석을 했다. 그리고 인도양 해역에서 주요 해역별 특성을 파악하기 위해 EOF의 주성분 자료를 이용하여 K means 분석(MacKay, 2003)으로 해역을 구분하고, 각 해역별 월평균 클로로필-a 농도 자료와 기후변화 지수간의 상관관계를 계산했다.
클로로필-a 농도의 시/공간 변화와 연관된 요인을 파악하기 위해 기후변화 지수인 Dipole Mode Index(DMI)와 NINO3 자료를 계산하고(http://stateoftheocean.osmc.noaa.gov/), 월평균 클로로필-a 농도 자료간의 상관관계를 계산했다. DMI는 서 인도양(10°S-10°N, 50°E-70°E)과 동 인도양(10°S-0°N, 90°E-110°E)의 표층 해수면 온도 차이를 이용하여 계산된 결과이고(Saji et al.
3b와 3d는 클로로필-a 농도의 시계열 변화이다. 클로로필-a 농도의 시계열 자료는 기후변화 지수들(DMI, NINO3)간의 관계를 파악하기 위해 같이 정규화하여 도식화 했다. 첫 번째 모드는 전체 클로로필-a 농도 변화 중에서 8.
대상 데이터
총 4개의 해역이 기후변화 지수들과 상대적으로 좋은 상관관계를 보였다(1, 2, 3, 4 해역). 1번 해역은 인도 부근 해역으로 뱅갈만과 아라비아해 일부를 포함하는 해역이다. 클로로필-a 농도는 여름과 가을에 증가하고, 봄에 감소하는 경향을 나타냈다.
3번 해역은 여름철 외해 용승이 발달되는 중앙 인도양(5°S-15°S, 60°E-90°E)해역이다(Fig. 1, Cuurrie et al., 2013; Han et al., 2014).
gov/REPROCESSSING/ R2009/ocv6)을 적용하여 연구 해역인 인도양(30°E~120°E, 30°S~30°N)에 맞게 재계산하고 합성하여 1998년 1월부터 2016년 12월까지 총 19년 동안 228개월 자료를 생산했다. SeaWiFS 자료는 1998년부터 2007년까지, MODIS 자료는 2003년부터 2016년까지 사용했고, 중복되는 기간인 2003년부터 2007년까지는 두 위성에서 동일 위치에 존재하는 pixel의 클로로필-a농도 자료를 평균하여 사용했다(IOCCG, 2004, 2007).
장기 생산성 변화 평가를 위해 월평균 클로로필-a 농도 자료는 Seaviewing Wide Field-of-view Sensor(SeaWiFS)와 MODerate resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) 해색위성 자료의 통일성을 고려하여 NASA에서 제시된 동일 클로로필-a 알고리듬(OC4V6, https://oceancolor.gsfc.nasa.gov/REPROCESSSING/ R2009/ocv6)을 적용하여 연구 해역인 인도양(30°E~120°E, 30°S~30°N)에 맞게 재계산하고 합성하여 1998년 1월부터 2016년 12월까지 총 19년 동안 228개월 자료를 생산했다.
이론/모형
본 연구에서는 인도양 쌍극진동에 따른 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 분석하기 위해서 Guo et al.(2015) 연구에서 제시된 방법을 이용했다. 19년(1998년~2016년) 동안 클로로필-a 농도 자료에서 FT와 ST IOD을 구분했다(Fig.
구체적인 인도양 쌍극진동 변동에 따른 클로로필-a 농도의 공간적 변화를 살펴보기 위해서, Guo et al.(2015)연구에서 제시된 방법을 이용하여 인도양 쌍극진동 타입을 구분하고 차이를 분석했다. 엔소가 발달한 시기와 동일하게 생긴 인도양 쌍극진동(FT IOD)은 동 인도양과 서 인도양에서 클로로필-a 농도 차이는 가을에 커지고, 반면 엔소가 소멸하고 그 다음 해에 발생한 인도양 쌍극진동(ST IOD)은 여름과 가을에 피크를 나타냈다.
Empirical Orthogonal Function(EOF) 분석은 장기 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 위해 파악하기 위해 사용했다(Son and Gardner, 2011). 각 모드별 시계열 자료와 기후변화 지수간의 상관관계를 계산했다.
성능/효과
FT IOD에서 클로로필-a 농도의 차이(FT pIOD – FT nIOD)는 동인도양과 서 인도양에서 계절에 따라 크게 나타났다(Fig. 7a-7d).
3, 6, 7). FT IOD와 ST IOD간의 클로로필-a 농도 차이는 동 인도양보다는 서 인도양 해역에서 상대적을 큰 변화를 나타냈다. 동 인도양의 경우 발생 기작은 다르지만 발달 과정은 유사했고, 서 인도양의 경우에는 발달 과정과 농도에서도 차이를 발생시켰다.
FT pIOD는 평년과 비교하여(FT pIOD – 평년) 클로로필-a 농도는 동 인도양과 서 인도양의 아라비아해에서 증가되었고(Fig. 6a), 음의 경우 클로로필-a 농도 차이(FT nIOD – 평년)는 일부 육지 부근 해역을 제외하고 전 해역에서 평년보다 감소되었다.
(2015) 연구에서는 63년 동안의 표층수온 자료를 이용하여 인도양 쌍극진동을 세가지 타입으로 구분하고 발생 기작과 원인에 대해 설명하고 있다. First Type IOD(FT IOD)는 엘리뇨(라니냐)의 발달시기와 동일하게 인도양 쌍극진동 현상이 발생하고, Second Type IOD(ST IOD)는 엘리뇨(라니냐) 발생 이후이거나 또는 소멸되고 그 다음의 해에 인도양 쌍극진동 현상이 발생하고, Third Type IOD(TT IOD)는 엔소 현상과 별개의 현상이 나타난 것으로 구분되었다. 본 연구에서는 인도양 쌍극진동에 따른 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 분석하기 위해서 Guo et al.
서 인도양에서 클로로필-a 농도 변화는 FT IOD의 경우와는 달리 여름에 감소되고, 가을과 겨울에 소말리아 분지와 아라비아해 일부 해역에서 증가되었다. ST IOD는 FT IOD와는 달리 전 계절에 ST pIOD인 경우보다 ST nIOD인 경우에 클로로필-a 농도가 증가되었다.
ST IOD의 클로로필-a 농도 변화(ST pIOD – ST nIOD)는 FT IOD과는 달리(Fig. 7e-7h), ST pIOD 시기에 클로로필-a 농도는 동 인도양의 자카르타와 슈마트라 부근 해역에서 여름과 가을에 증가되고, 겨울과 봄에 감소되었다.
, 2015). ST IOD의 클로로필a 농도 변화는 FT IOD 변화와는 달리 해양-대기 상호작용에 의해서 여름에 동-서 쌍극 현상으로 강해지고, 가을과 겨울에는 소말리아 분지와 아라비아해에서 차이를 나타냈다(Fig. 7).
ST pIOD는 평년과 비교하여(ST pIOD – 평년) 클로로필-a 농도는 동 인도양과 서 인도양(소말리아 분지)에서 증가되었고, FT pIOD에서 보였던 아라비아해에서 증가 현상은 나타나지 않았다(Fig. 6d).
pIOD간의 클로로필-a 농도 차이(FT pIOD – ST pIOD)에서 First Type인 경우에 클로로필-a 농도가 동 인도양과 아라비아해에서 높았고(Fig. 6g), nIOD간의 클로로필-a 농도 차이(FT nIOD – ST nIOD)에서 First Type인 경우에 클로로필-a 농도가 전 해역에서 감소되었다(Fig. 6h).
01)). 결과적으로 인도양 전 해역에서 클로로필-a 농도의 변화는 인도양 쌍극진동과 엔소에 의한 영향으로 변화가 뚜렷하게 나타나고, 특히 서 인도양과 동 인도양에서 상반된 클로로필-a 농도 변화를 발생시켰다. 자세한 지역해의 클로로필-a 농도 변화를 분석하기 위해서 EOF 주성분 분석 자료 중에서 총 9개 모드를 이용하여 K means 분석으로 7개 해역으로 구분하고 기후변화 지수들간의 상관관계를 계산했다(Fig.
6, 7). 결론적으로 인도양쌍극진동의 변동에 따른 클로로필-a 농도 변화는 인도양 전체에서 발생되었다. 특히 클로로필-a 농도 변화는 열대 인도양을 따라 동과 서 인도양에서 차이를 발생시키고, 아라비아해와 뱅갈만을 포함하는 인도양 북부에서도 차이를 나타냈다(Fig.
FT IOD가 발생한 경우에는 ST IOD와 비교하여 클로로필-a 농도는 동 인도양에서의 변화보다 서 인도양에서 상반된 변화를 나타냈다. 결론적으로 인도양에서 장기 클로로필-a 농도 변화는 인도양 쌍극진동 변동과 연관되어 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 발생시켰다.
클로로필-a 농도는 4월과 5월에 최저를 나타내고, 8월과 9월에 증가되어 최고 농도를 보이고, 11월 12월에 감소되지만 봄보다는 상대적으로 높은 농도를 나타냈다. 계절에 따른 공간적 변화를 살펴보면, 인도양 북부의 클로로필-a 농도는 겨울에 증가하고, 인도양 전 해역에서는 여름에 증가하고, 가을 및 겨울로 가면서 중앙 인도양에서 감소되었다.
그러나, 본 연구 기간인 1998년부터 2016년까지는 비슷한 양상으로 pIOD는 4회, nIOD는 5회 발생했다. 그러나 엔소가 발달하는 시기와 동일에 시기에 발생하는 FT IOD는 총 6회로 엔소가 발생하고 그 다음에 발생하는 ST IOD 보다는(총 3회 발생) 발생빈도가 높았다(Fig. 2).
양의 경우와 음의 경우를 비교하면(ST pIOD – ST nIOD), 동 인도양에서 증가했고(Fig. 6f), FT IOD간의 차이(Fig. 6c)와 비교하면 ST IOD는 아라비아해에서 감소했다.
3, 6, 7). 엘리뇨가 발달된 시기에 발생한 FT pIOD의 경우에 쌍극 현상이 최대가 되는 가을의 클로로필-a 농도 변화는 동 인도양, 아라비아해 및 뱅갈만에서 증가되었고, 인도 남부에서는 감소되었다. 그러나 엘리뇨가 발생한 후 생긴 ST pIOD의 경우에는 쌍극현상이 최대가 되는 여름과 가을의 클로로필-a 농도 변화는 동 인도양과 외해 용승해역에서 증가되고, 아라비아해는 감소되었다(Fig.
EOF와 K means 분석에서 클로로필-a 농도의 변화는 크게 열대 인도양을 따라 동인도양과 서 인도양에서 그리고 북부 인도양에서 인도양 쌍극진동 변동과 엔소에 의한 영향을 받고 있었다. 열대 인도양을 따라 동 인도양과 서 인도양은 인도양 쌍극진동 변화에 영향을 받고, 중앙 인도양과 아라비아해는 엔소에 의한 영향을 받는 것으로 나타났다.
클로로필-a 농도는 기후변화 지수들과 역의 상관관계로, 양의 인도양 쌍극진동이 발생하거나 엘리뇨가 발생 할 경우에는 클로로필-a 농도는 감소하고, 반대의 경우에는 클로로필-a 농도는 증가했다. 이 해역에서 19년간 클로로필-a 농도 변화는 엔소에 의한 영향도 있지만, 인도양 쌍극진동 변동과 연관하여 상대적으로 높은 상관관계를 보였다. 2번 해역은 아프리카 동부 해역으로 소말리아 분지를 포함하는 해역이다.
클로로필-a 농도는 여름에 최대를 보이고, 기후변화 지수들과는 역의 상관관계를 나타냈다. 인도양 쌍극진동과 엔소의 변화와 유사한 상관관계를 나타냈지만, 상대적으로 엔소와 좋은 관계를 나타냈다. 이 해역은 EOF 분석 결과에서도(Fig.
5b-5f는 각 해역의 클로로필-a 농도 월평균 자료와 기후변화 지수들(DMI, NINO3)간의 상관성을 계산하고, 시계열 그림으로 나타냈다. 총 4개의 해역이 기후변화 지수들과 상대적으로 좋은 상관관계를 보였다(1, 2, 3, 4 해역). 1번 해역은 인도 부근 해역으로 뱅갈만과 아라비아해 일부를 포함하는 해역이다.
클로로필-a 농도 변화는 1번 해역과 유사하게 여름에서 가을로 가면서 증가되고 봄에 감소되었다. 클로로필-a 농도 변화는 기후변화 지수들과 역의 상관관계를 가지고, 1번 해역과 유사하게 인도양 쌍극진동 변동과 상대적으로 높은 상관관계를 나타냈다. 3번 해역은 여름철 외해 용승이 발달되는 중앙 인도양(5°S-15°S, 60°E-90°E)해역이다(Fig.
클로로필-a 농도 변화는 여름과 가을에 높은 농도를 보였고, 다른 계절은 다른 해역과 비교하여 가장 낮은 농도를 나타냈다. 클로로필-a 농도 변화는 다른 해역과 달리 기후변화 지수들과는 양의 상관관계로, 엔소에 의한 영향보다는 인도양 쌍극진동 변동에 상대적으로 높은 상관관계를 나타냈다. 이 해역은 EOF 분석(Fig.
클로로필-a 농도는 여름과 가을에 증가하고, 봄에 감소하는 경향을 나타냈다. 클로로필-a 농도는 기후변화 지수들과 역의 상관관계로, 양의 인도양 쌍극진동이 발생하거나 엘리뇨가 발생 할 경우에는 클로로필-a 농도는 감소하고, 반대의 경우에는 클로로필-a 농도는 증가했다. 이 해역에서 19년간 클로로필-a 농도 변화는 엔소에 의한 영향도 있지만, 인도양 쌍극진동 변동과 연관하여 상대적으로 높은 상관관계를 보였다.
3a)는 동 인도양과 서 인도양에서 반대 경향으로, 양의 값은 열대 인도양에서 인도네시아 및 자바를 포함하는 동 인도양 해역이고, 그리고 대부분의 해역은 음의 값을 나타냈다. 특히 열대 중앙 인도양 부근 해역과 북서 인도양(아라비안해, 소말리아 분지)에서 변화가 상대적으로 크게 나타났다. 첫 번째 모드의 시계열 자료에서 2007년 이전에는 음에서 이후에는 양의 값으로 변화되었다(Fig.
후속연구
연구 제목은 “인도양 쌍극진동 변동에 따른 인도양 내부 물질순환 변동 이해”로 이사부호를 활용하여 인도양 대양 용승해역의 수층 구조 이해 및 수층 내 생지화학 인자 분포 특성 및 물질순환 이해, 해양-대기 상호작용 분석 및 인도양 쌍극진동 변동에 따른 해양 생태계 반응 연구를 수행 할 예정이고, 이와 함께 국제적으로도 2016-2020년 사이에 제2차 국제인도양 탐사를 진행하는 등 활발한 연구가 진행될 예정이다.
(2013)의 연구에서는 엘리뇨에 의한 영향은 겨울에서 봄에 영향을 나타내고, 반면에 인도양 쌍극진동에 의한 영향은 가을에서 겨울에 영향을 받기 때문에 공간적으로 수온 및 생물생산성 변화도 다른 것으로 보고되었다. 전 지구적인 변화에서 인도양의 해양환경 변화는 장기적인 변화의 원인과 이로 인한 주변해역의 영향이 명확하지만(Han et al., 2014), 해색위성을 활용한 기존의 연구에서는 강한 엘리뇨 시기에 발달된 인도양 쌍극진동 현상만을 포함하고(Currie et al., 2013) 있어서 생물생산성 변화에 대한 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인도양의 해양환경 변화에 영향을 미치는 요인은 무엇인가?
, 2014). 인도양의 해양환경 변화는 계절풍에 의해서 열대수렴대(Tropical Convergence Zone, TCZ)의 규칙적인 진동에 의해서 결정이 되고, 이러한 변동은 인도양 상층 순환과 심층순환 변동을 수반한다 (Schoot and McCreary, 2001; Meehl and Arblaster, 2011; Han et al., 2014).
인도양 쌍극진동이란 무엇인가?
인도양 쌍극진동(Indian Ocean Dipole, IOD)은 열대 인도양(tropical Indian Ocean)에서 warm pool 움직임과 관련하여 발생하는 현상이다. 양의 인도양 쌍극진동(positive IOD) 현상은 인도양 동쪽 해역에서 평년보다 동풍이 강해지면서 수온약층을 상승시키고 차가운 표층수온 변이(cold SST anomaly)를 형성하고, 서쪽 해역에서는 수온약층이 깊어지면서 따뜻한 표층수온 변이(warm SST anomaly)를 나 타 낸 다 (Saji et al.
인도양 쌍극진동 현상의 종류는 무엇이며 그 특징은 무엇인가?
인도양 쌍극진동(Indian Ocean Dipole, IOD)은 열대 인도양(tropical Indian Ocean)에서 warm pool 움직임과 관련하여 발생하는 현상이다. 양의 인도양 쌍극진동(positive IOD) 현상은 인도양 동쪽 해역에서 평년보다 동풍이 강해지면서 수온약층을 상승시키고 차가운 표층수온 변이(cold SST anomaly)를 형성하고, 서쪽 해역에서는 수온약층이 깊어지면서 따뜻한 표층수온 변이(warm SST anomaly)를 나 타 낸 다 (Saji et al., 1999; Murtugudde et al., 2004). 음의 인도양 쌍극진동(negative IOD) 현상은 이와 반대의 변화를 나타낸다(Meyers et al., 2007).
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