[논문]수중글라이더를 활용한 동해 아중규모 중층성 소용돌이 발견

박종진

doi:10.7850/jkso.2019.24.2.332

수중글라이더를 활용한 동해 아중규모 중층성 소용돌이 발견
First Observational Finding of Submesoscale Intrathermocline Eddy in the East Sea using Underwater Glider 원문보기

바다 : 한국해양학회지 = The sea : the journal of the Korean society of oceanography, v.24 no.2, 2019년, pp.332 - 350

초록
AI-Helper

2017년 8월 7일부터 25일까지 수중글라이더를 활용하여 $37.9^{\circ}N$ 위도 라인를 따라 동경 $129.0^{\circ}E{\sim}131.3^{\circ}E$ 사이를 왕복하는 단면 관측을 수행하였다. 해당 경로는 국립수산과학원 정기선박 관측라인 중 106 라인을 따른 것으로 이 경로를 따라 약 18일간 운용하였으며 위치 유지 모드로 동작했던 시간을 제외하고 총 440 km를 비행하였고, 그동안 고해상도 수온 및 염분의 공간 단면을 관측하였다. 본 관측 해역은 약 0.8 m/s의 강한 유속을 갖는 동한난류가 북상하고 있는 상황이었음에도 불구하고, 해당 수중글라이더는 지정된 경로에서부터 RMS 거리 400 m 이내를 벗어나지 않고 정확하게 106 라인을 따라 비행하였다. 본 관측에서 얻어진 고해상도 물성 단면 구조를 국립수산과학원 정선 관측 자료와 비교함으로써 해양환경에 지대한 영향을 끼치는 전선역이나 소용돌이와 같은 현상을 관측하기 위해서 고해상도 관측이 얼마나 중요한지 확인할 수 있었다. 이러한 수중글라이더 관측을 통해 이제까지 발견하지 못했던 새로운 소용돌이를 발견할 수 있었다. 이 소용돌이는 수평폭이 10~13 km, 수직폭은 200 m 가량되는 렌즈 형태를 가지고 있으며 시계방향으로 회전하는 아중규모 중층성 소용돌이(submesoscale intrathermocline eddy)다. 수온약층 내 혹은 직하부에 존재하면서 아중규모의 렌즈형태의 구조를 갖는 이러한 중층성 소용돌이는 동해에서 처음 발견되었기 때문에 Korea intrathermocline eddy(Keddy)로 명명하였다. 이 Keddy는 다음과 같은 전형적인 중층성 소용돌이(intrathermocline eddy)의 특징을 가지고 있다. Keddy는 수온약층 하부인 수심 약 170 m, 즉 중층에서 유속최대값을 갖는 특징이 있고, 따라서 해표면에는 해당 지오포텐셜 구조가 드러나지 않는 2차 순압성 구조를 가지고 있다. 또한 중앙부의 성층화가 주변보다 약하고, 수평크기가 1차 순압성 로스비 변형반경과 유사하며, 로스비 수가 0.7로 1에 근접한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Zonal hydrographic section measurements at $39.7^{\circ}N$ were conducted between $129.0^{\circ}E$ and $131.3^{\circ}E$ from August 7 to 25 in 2017 using an underwater glider. The glider traveled about 440 km for about 18 days along the 106 line of the regular shipboard measurements in the National Institute of Fishery Science (NIFS) and obtained twice a hydrographic section with high horizontal resolution. Even under the strong East Korea Warm Current with maximum speed of 0.8 m/s across the section, the glider successfully maintained the designated path within an RMS distance of 400 m. By comparing with the NIFS shipboard hydrographic section, it is confirmed that high spatial resolution measurements obtained from a glider were necessary to properly observe front and eddy variability in the East Sea where a typical spatial scale is smaller than the open oceans. From the glider section measurements, a new lens-shaped eddy was found in the thermocline. The lens-shaped anticyclonic eddy had 10~13 km in horizonal width and about 200 m in height like a typical submesoscale eddy resided within the thermocline, which was firstly named as Korea intrathermocline eddy (Keddy). The Keddy has the distinguishing characteristics of a typical intrathermocline eddy, such as a central core with anomalously weak stratification, a convex shaped lens bounded by the stratification anomaly, an interior maximum of velocity at 170 m, no surface appearance of the geopotential field, a small or comparable horizontal width relative to the first baroclinic Rossby radius of deformation, and the Rossby nubmer of 0.7.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Slocum Glider (kg557) taken right before flying along the NIFS 106 line on August 7, 2017.
그림 Fig. 2. (a) Offshore-bound trajectory of the underwater glider. Open circles denote the stations of the NIFS 106 line. The black arrow presents the location where Keddy was detected by the glider (b) Onshore-bound glider trajectory. (c) A map of Sea surface height anomaly (unit: meter) composited with multi-satellite measurements from Aug. 9 to Aug. 15, 2017 (http://marine.coperinicus.eu). Black dots denote the glider GPS positions.
그림 Fig. 3. Longitude (blue) and Latitude (black) GPS position of the underwater glider in time. Blue lines denote longitudinal location of the NIFS 106 stations.
그림 Fig. 4. Zonal sections of potential temperature (a), salinity (b), and meridional absolute geostrophic velocity (c) along the offshore-bound glider trajectory. The contour intervals are 1.0℃ in (a) and 0.1 g/kg in (b). The black straight lines in (a) and (b) show the stations of the NIFS 106 line. Unit in (c) is cm/s.
그림 Fig. 5. Same as Fig. 4 but along the onshore-bound glider trajectory.
그림 Fig. 6. Zonal sections of potential temperature (a) and salinity (b) along the NIFS 106 line obtained from the shipboard CTD measurements from Aug. 13 to Aug. 14 which are interpolated with the cubic spline method in 2 km x 1 m bin. The contour intervals are 1℃ in (a) and 0.1 g/kg in (b). The black straight lines denote the stations of the NIFS 106 line.
그림 Fig. 7. (a) Zonal sections of potential temperature in Fig. 4 (a) zoomed in between 150 km and 180 km in zonal distance. White lines show meridional absolute geostrophic velocity. (b) Absolute geopotential heights estimated from the glider measurements. Black contours denote the Gaussian geopotential model fitted into the glider observation. (c) Azimuthal cyclo-geostrophic velocity (unit: cm/s). Black straight lines present the locations where the maximum velocities appear.
그림 Fig. 8. Depth-averaged velocities estimated by glider trajectories. Blue lines present meridional components and red ones are zonal components. Dotted lines denote original data and solid lines are the data after removing linear trends between 150 km and 180 km in zonal distance.
그림 Fig. 9. Vertical profiles of potential temperature (a), salinity (b), and potential density (c) inside (red) and outside of Keddy (black).
그림 Fig. 10. First baroclinic Rossby deformation radii estimated from the glider hydrographic measurements along the offshore-bound trajectory.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수중글라이더는 무엇인가?	수중글라이더는 부력을 조절하여 잠항과 부상을 반복적으로 수행하고 그 힘을 이용해 활강함으로써 수평적으로 이동할 수 있도록 고안된 해양 관측 로봇의 일종이다. 부력을 바꿈으로써 활강하기 때문에 요구 전력이 낮아 수개월에서 1년 남짓의 기간 동안 광역의 해양에 대해 자동적인 관측이 가능하다.
	수중글라이더가 오랜 기간 광역의 해양에서 자동적인 관측을 할 수 있는 이유는 무엇인가?	수중글라이더는 부력을 조절하여 잠항과 부상을 반복적으로 수행하고 그 힘을 이용해 활강함으로써 수평적으로 이동할 수 있도록 고안된 해양 관측 로봇의 일종이다. 부력을 바꿈으로써 활강하기 때문에 요구 전력이 낮아 수개월에서 1년 남짓의 기간 동안 광역의 해양에 대해 자동적인 관측이 가능하다. 현재 전 세계적으로 구축하여 운용되기 시작한 무인해양관측망에서 계류형 관측 장비와 함께 주력으로 활용되고 있는 관측 장비이며, 약 1~2km 공간 해상도로 표층부터 수심 1000m까지 수평 공간 관측을 수행하고 있을 뿐 아니라 위치 유지 제어(Virtual Mooring)를 통해 시계열 정지 관측까지 수행하고 있어 해양 관측 및 탐사 분야의 무인화를 견인하고 있는 핵심 장비이다(Park, 2013).
	수중글라이더의 단점은 무엇인가?	그러나 수중글라이더의 활강하는 비행방식이 많은 장점을 가지고 있기도 하지만, 몇 가지 단점도 있다. 활강하기 때문에 이동 속도의 제한이 있어 해류의 영향을 받기가 쉽다. 따라서 원하는 방향으로 똑바로 비행하도록 하기 위해서는 전문적인 운용기술을 필요로 한다. 또한 이러한 이동속도 제한은 수중에서의 비행 궤적을 추정하기 어렵게 함으로써 수중항법의 제약 요건이 되며, 기존의 음향통신을 활용한 위치 추적은 전력소모가 크고 실효적인 위치 추적 거리가 10km 이내로 짧아 효용성이 낮다. 그러나 이러한 단점들은 고도화된 운용 기술을 통해 해양 관측 자료에 요구되는 성능에 저해되지 않는 범위에서 해결가능하다.

참고문헌 (24)

Chelton, D.B., R.A. Deszoeke, M.G. Schlax, K. El Naggar and N. Siwertz, 1998. Geographical variability of the first baroclinic Rossby radius of deformation. Journal of Physical Oceanography, 28(3): 433-460.

상세보기
Collins, C.A., L.M. Ivanov, O.V. Melnichenko and N. Garfield, 2004. California Undercurrent variability and eddy transport estimated from RAFOS float observations. Journal of Geophysical Research: Oceans, 109(C5).
D'Asaro, E.A., 1988. Generation of submesoscale vortices: A new mechanism. Journal of Geophysical Research: Oceans, 93(C6): 6685-6693.

상세보기
Gordon, A.L., E. Shroyer and V.S.N. Murty, 2017. An Intrathermocline Eddy and a tropical cyclone in the Bay of Bengal. Scientific Reports, 7, 46218.

상세보기
Hickey, B.M., 1979. The California current system-hypotheses and facts. Progress in Oceanography, 8(4): 191-279.

상세보기
Huyber, A., J.A. Barth, P.M. Kosro, R.K. Shearman and R.L. Smith, 1998. Upper-ocean water mass characteristics of the California Current, summer 1993. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 45(8-9): 1411-1442.

상세보기
Kunze, E., 1995. Quantifying salt-fingering fluxes in the ocean. Washington DC American Geophysical Union Geophysical Monograph Series, 94: 313-320.
Lee, C.M., L.N. Thomas and Y. Yoshikawa, 2006. Intermediate Water formation: AT THE JAPAN/EAST SEA SUBPOLAR FRONT. Oceanography, 19(3): 110-121.

상세보기
McDougall, T.J., 1988. Some implications of ocean mixing for ocean modelling. In Elsevier oceanography series. Elsevier, 46: 21-35.
McGillicuddy, D.J., 2015. Formation of intrathermocline lenses by eddy-wind interaction. Journal of Physical Oceanography, 45(2): 606-612.

상세보기
McGillicuddy, D.J., L.A. Anderson, N.R. Bates, T. Bibby, K.O. Buesseler, C.A. Carlson, C.S. Davis, C. Ewart, P.G. Falkowski, S.A. Goldthwait, D.A. Hansell, W.J. Jenkins, R. Johnson, V.K. Kosnyrev, J.R. Ledwell, Q.P. Li, D.A. Siegel and D.K. Steinberg, 2007. Eddy/wind interactions stimulate extraordinary mid-ocean plankton blooms. Science, 316(5827): 1021-1026.

상세보기
McWilliams, J.C., 1985. Submesoscale, coherent vortices in the ocean. Reviews of Geophysics, 23(2): 165-182.

상세보기
Park, J.J., 2013. Underwater glider: Its applicability in the East/Japan Sea. Ocean and Polar Research, 35(2): 107-121.

원문보기 상세보기
Pelland, N.A., C.C. Eriksen and C.M. Lee, 2013. Subthermocline eddies over the Washington continental slope as observed by Seagliders, 2003-09. Journal of Physical Oceanography, 43(10): 2025-2053.

상세보기
Rudnick, D.L. and S.T. Cole, 2011. On sampling the ocean using underwater gliders. Journal of Geophysical Research: Oceans, 116(C8).
Schmitt, R.W., 1995. The ocean's salt fingers. Scientific American, 272(5): 70-75.
Shin, H.R., C.W. Shin, C. Kim, S.K. Byun and S.C. Hwang, 2005. Movement and structural variation of warm eddy WE92 for three years in the western East/Japan Sea. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 52(11-13): 1742-1762.

상세보기
Spall, M.A., 1995. Frontogenesis, subduction, and cross-front exchange at upper ocean fronts. Journal of Geophysical Research: Oceans, 100(C2): 2543-2557.

상세보기
Steinberg, J.M., N.A. Pelland and C.C. Eriksen, 2018. Observed evolution of a California Undercurrent eddy. Journal of Physical Oceanography, (2018).
Thomas, L.N. and C.M. Lee, 2005. Intensification of ocean fronts by down-front winds. Journal of Physical Oceanography, 35(6): 1086-1102.

상세보기
Thomas, L.N., 2008. Formation of intrathermocline eddies at ocean fronts by wind-driven destruction of potential vorticity. Dynamics of Atmospheres and Oceans, 45(3-4): 252-273.

상세보기
Thomson, R.E. and M.V. Krassovski, 2015. Remote alongshore winds drive variability of the California Undercurrent off the British Columbia-Washington coast. Journal of Geophysical Research: Oceans, 120(12): 8151-8176.

상세보기
Todd, R.E., D.L. Rudnick, M.R. Mazloff, R.E. Davis and B.D. Cornuelle, 2011. Poleward flows in the southern California Current System: Glider observations and numerical simulation. Journal of Geophysical Research: Oceans, 116(C2).
Webb, D.C., P.J. Simonetti and C.P. Jones, 2001. SLOCUM: An underwater glider propelled by environmental energy. IEEE Journal of Oceanic Engineering, 26(4): 447-452.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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