[논문]당동만의 빈산소 발생 예측

강훈; 권민선; 유선재; 김종구

doi:10.7837/kosomes.2020.26.1.065

당동만의 빈산소 발생 예측
The Prediction of Hypoxia Occurrence in Dangdong Bay 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.26 no.1, 2020년, pp.65 - 74

강훈 (군산대학교 환경공학과) , 권민선 (군산대학교 환경공학과) , 유선재 (군산대학교 환경공학과) , 김종구 (군산대학교 환경공학과)

초록
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본 연구에서는 당동만을 중심으로 빈산소가 발생하는 물리적 해양환경 특성을 파악하고, 로지스틱 회귀분석을 이용해 빈산소 발생확률을 예측하였다. 관측 자료를 분석한 결과, 브런트-바이살라 주파수는 수심이 깊은 만 입구보다 수심이 얕은 만 내측에서 더 크게 나타났다. 이는 당동만 내측에서 담수 유입으로 인해 표층 염분이 낮아져 강한 밀도 성층이 형성되었기 때문이다. 시간적으로는 6월 ~ 9월까지 리차드슨 수와 브런트 바이살라 주파수가 매우 높게 나타났고, 9월 2일 이후로는 성층이 완화되어 감소하는 경향을 보였다. 당동만에서 관측된 용존산소 및 수온, 염분 자료를 분석한 결과, 저층의 용존산소 농도는 공통적으로 표층과 저층의 수온차에 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 한편, 수심차(dz)를 고정된 변수로 두고, 수온차(dt)의 변화에 의한 빈산소의 발생 확률의 변화를 계산한 결과, 수심차(dz)가 각각 5 m, 10 m, 15 m, 20 m일 경우, 수온차(dt)는 8℃, 7℃, 5℃, 3℃일 때 빈산소 발생확률이 70 %를 상회하는 것으로 나타났다. 이는 당동만에서 수심차(dz)가 커질수록 빈산소 발생에 필요한 수온차(dt)는 작아지게 된다는 것을 뜻하며, 특히 당동만에서 수심차(dz)가 20 m 내외인 지역은 빈산소가 발생하기 매우 쉬운 환경이라는 것을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to investigate the physical characteristics of marine environment, and to predict the probability of the occurrence of hypoxia in the Dangdong bay. We predicted hypoxia using the logistic regression model analysis by observing the water temperature, salinity, and dissolved oxygen concentration. The analysis showed that the Brunt-Väisälä frequency which was shallow than the deep bay entrance, was higher inside the bay due to a lesser amount of fresh water inflow from the inner side of the bay, and density stratification was formed. The Richardson number, and Brunt-Väisälä frequency were very high occasionally from June to September; however, after September 2, the stratification had a tendency to decrease. Analysis of dissolved oxygen, water temperature, and salinity data observed in Dangdong bay showed that the dissolved oxygen concentration in the bottom layer was mostly affected by the temperature difference (dt) between the surface layer and bottom layer. Meanwhile, when the depth difference (dz) was set as a fixed variable, the probability of the occurrence of hypoxia varied with respect to the difference in water temperature. The depth difference (dz) was calculated to be 5 m, 10 m, 15 m, 20 m, and the difference in water temperature (dt) was found to be greater than 70 % at 8℃, 7℃, 5℃, and 3℃. This indicated that the larger the difference in depth in the bay, the smaller is the temperature difference required for the generation of hypoxia. In particular, the place in the bay, where the water depth dif erence was approximately 20 m, was found to generate hypoxia.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에, 본 연구에서는 산소가 저층으로 공급되는 물리적 과정에 비중을 두어 여름철 수온 상승과 담수 유입으로 성층이 형성되고, 저층으로의 산소 공급이 차단되어 저층에서 빈산소 현상이 발생하는 일련의 과정을 연구하고자 하였다. 이를 위해서 여름철 강한 성층이 발달하여 빈번하게 빈산소 수괴가 발생하는 당동만을 연구해역으로 선정하고 수온, 염분, 용존산소를 모니터링 하고, 수질 및 퇴적물에 대한 기초 자료를 수집하였다.

제안 방법

이에, 본 연구에서는 산소가 저층으로 공급되는 물리적 과정에 비중을 두어 여름철 수온 상승과 담수 유입으로 성층이 형성되고, 저층으로의 산소 공급이 차단되어 저층에서 빈산소 현상이 발생하는 일련의 과정을 연구하고자 하였다. 이를 위해서 여름철 강한 성층이 발달하여 빈번하게 빈산소 수괴가 발생하는 당동만을 연구해역으로 선정하고 수온, 염분, 용존산소를 모니터링 하고, 수질 및 퇴적물에 대한 기초 자료를 수집하였다. 이를 이용해 빈산소가 발생하는 당동만의 수심, 수온, 염분, 밀도 등 물리적 환경특성에 대해 분석 하고 로지스틱 회귀모델을 이용하여 당동만의 빈산소 발생 확률을 예측하였다.
이를 위해서 여름철 강한 성층이 발달하여 빈번하게 빈산소 수괴가 발생하는 당동만을 연구해역으로 선정하고 수온, 염분, 용존산소를 모니터링 하고, 수질 및 퇴적물에 대한 기초 자료를 수집하였다. 이를 이용해 빈산소가 발생하는 당동만의 수심, 수온, 염분, 밀도 등 물리적 환경특성에 대해 분석 하고 로지스틱 회귀모델을 이용하여 당동만의 빈산소 발생 확률을 예측하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 해양에서 적조와 더불어 오랜 기간 난제로 다루어지는 빈산소의 예측이라는 연구에 대해 다루고자 하였다. 먼저 빈산소가 상습적으로 발생하는 해역 중 하나인 당동만 일대를 연구 대상 해역으로 하여 관측 자료를 바탕으로 빈산소가 발생하기 쉬운 물리적 환경 특성을 파악하였다.

성능/효과

당동만 내 10개 지점에서 CTD를 이용해 관측된 자료로 부터 로지스틱 회귀모델을 통해 환경적 특성에 따른 빈산소 수괴의 발생 확률을 예측하였다. 그 결과 당동만 내 수심차가 5 m인 지점에서는 표층과 저층의 수온차가 8℃일 때 빈산소의 발생 확률이 77 % 이상이며, 수심차가 20 m인 경우에는 수온차가 3℃만 되어도 빈산소 발생 확률이 70 %를 상회하는 것으로 나타났다.
약 3개월간 2개 지점에서 자동 관측된 수온, 염분, 용존 산소 농도의 연속관측 자료를 이용하여 저층 용존산소와 다른 요인들 간의 상관관계 및 통계적 유의성을 살펴보았다.그 결과 저층의 용존산소 농도는 수온, 수온차, 염분차, 밀도차, Richardson Number, 풍속 등 거의 모든 독립변수에 대해 유의한 p-value를 보였으며, 저층 용존산소와의 상관계수는표·저층 수온차가 가장 크게 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	우리나라에서 빈산 소가 발생하는 지역은?	우리나라에서 빈산소 수괴 또는 무산소 환경이라는 표현을 처음 사용한 것은 Cho(1979)가 1978년 진해만에서 양식 굴의 폐사가 대규모 적조로 야기된 저층 빈산소 혹은 무산소 현상이 주원인인 것을 밝히면서였다. 우리나라에서 빈산 소가 발생하는 지역은 마산만을 포함한 진해만 일대, 가막만, 시화호, 영산강 하구, 천수만, 남대천 하구, 고성만, 자란만, 한산만, 북신만 등이며, 서해에 위치한 양자강 하구에서도 발생되는 것으로 조사되었다(NIFS, 2009).
	빈산소 수괴란?	빈산소 수괴(Hypoxic water mass)란 수중 용존산소(Dissolved Oxygen)가 극히 부족한 물 덩어리를 말한다(NIFS, 2009). 빈산소 수괴의 용존산소 농도 정의는 연구자마다 조금씩 다르 지만 Pearson and Rosenberg(1978)은 용존산소 농도가 3.
	저층에서 빈산소 현상이 발생하는 일련의 과정을 연구하기 위해 당동만에서 수집한 것은?	이에, 본 연구에서는 산소가 저층으로 공급되는 물리적 과정에 비중을 두어 여름철 수온 상승과 담수 유입으로 성층이 형성되고, 저층으로의 산소 공급이 차단되어 저층에서 빈산소 현상이 발생하는 일련의 과정을 연구하고자 하였다. 이를 위해서 여름철 강한 성층이 발달하여 빈번하게 빈산소 수괴가 발생하는 당동만을 연구해역으로 선정하고 수온, 염분, 용존산소를 모니터링 하고, 수질 및 퇴적물에 대한 기초 자료를 수집하였다. 이를 이용해 빈산소가 발생하는 당동만의 수심, 수온, 염분, 밀도 등 물리적 환경특성에 대해 분석 하고 로지스틱 회귀모델을 이용하여 당동만의 빈산소 발생 확률을 예측하였다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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