스펙트럼 분석을 통한 2016년 하계 한국연안의 수온변동 특성에 관한 연구 A Study on the Characteristics of Summer Water Temperature Fluctuations by Spectral Analysis in Coast of Korea in 2016원문보기
본 연구에서는 한국의 동해, 서해 및 남해안에서 하계 수온의 단기적인 변화에 영향을 주는 환경 요인을 파악하기 위해 국립해양조사원에서 제공하는 2016년 하계 조위관측소의 수온, 기온, 조위 및 바람자료를 이용하여 스펙트럼 분석을 실시하였다. Power spectrum 분석 결과, 평균조차가 100 cm 이상인 서해안(인천, 평택, 군산 및 목포)과 남해안(완도, 고흥, 여수, 통영 및 마산)에서는 수온, 조위가 동일한 주기에서 peak가 나타났다. 반면에 서해안과 남해안에 비해 평균조차가 상대적으로 작은 동해안(묵호, 포항 및 울산)과 부산에서는 수온의 주기성이 나타나지 않았다. Coherence 분석에서 서해안과 남해안의 3개 정점(완도, 고흥, 통영)은 수온과 조위의 상관성이 높게 나타났다. 특히 완도와 통영에서 수온과 조위의 상관성은 반일주기에서 0.96으로 높았다. 여수는 조석과 담수의 유입이 수온에 영향을 주는 것으로 보인다. 한편 마산의 수온은 남풍의 바람 영향이 가장 크지만 조석과 담수의 영향도 받는 것으로 판단된다. 그리고 동해안은 조차가 작고 해류의 영향이 크기 때문에 수온에 대한 조석의 영향이 작은 것으로 사료된다. 환경 요인의 시계열그래프를 비교한 결과, 수온과 조위가 상관성이 높게 나타난 정점은 창조 시 비교적 저수온의 외해수가 유입되고 낙조 시 빠져나가는 것으로 판단된다. 일주기의 수온 변화는 조석의 영향이 크지만 전체적인 수온의 상승과 하강은 기온의 영향이 큰 것으로 보인다.
본 연구에서는 한국의 동해, 서해 및 남해안에서 하계 수온의 단기적인 변화에 영향을 주는 환경 요인을 파악하기 위해 국립해양조사원에서 제공하는 2016년 하계 조위관측소의 수온, 기온, 조위 및 바람자료를 이용하여 스펙트럼 분석을 실시하였다. Power spectrum 분석 결과, 평균조차가 100 cm 이상인 서해안(인천, 평택, 군산 및 목포)과 남해안(완도, 고흥, 여수, 통영 및 마산)에서는 수온, 조위가 동일한 주기에서 peak가 나타났다. 반면에 서해안과 남해안에 비해 평균조차가 상대적으로 작은 동해안(묵호, 포항 및 울산)과 부산에서는 수온의 주기성이 나타나지 않았다. Coherence 분석에서 서해안과 남해안의 3개 정점(완도, 고흥, 통영)은 수온과 조위의 상관성이 높게 나타났다. 특히 완도와 통영에서 수온과 조위의 상관성은 반일주기에서 0.96으로 높았다. 여수는 조석과 담수의 유입이 수온에 영향을 주는 것으로 보인다. 한편 마산의 수온은 남풍의 바람 영향이 가장 크지만 조석과 담수의 영향도 받는 것으로 판단된다. 그리고 동해안은 조차가 작고 해류의 영향이 크기 때문에 수온에 대한 조석의 영향이 작은 것으로 사료된다. 환경 요인의 시계열그래프를 비교한 결과, 수온과 조위가 상관성이 높게 나타난 정점은 창조 시 비교적 저수온의 외해수가 유입되고 낙조 시 빠져나가는 것으로 판단된다. 일주기의 수온 변화는 조석의 영향이 크지만 전체적인 수온의 상승과 하강은 기온의 영향이 큰 것으로 보인다.
In this study, spectral analysis was conducted to identify environmental factors af ecting short-term changes in water temperature in the East, West and South coasts of Korea. The data used in the spectrum analysis is the 2016 summer water temperature, air temperature, tide level and wind data provi...
In this study, spectral analysis was conducted to identify environmental factors af ecting short-term changes in water temperature in the East, West and South coasts of Korea. The data used in the spectrum analysis is the 2016 summer water temperature, air temperature, tide level and wind data provided by Korea Hydrographic & Oceanographic Agency. In power spectrum results, peaks of water temperature and tide level were observed at same periods in West Sea (Incheon, Pyeungteak, Gunsan and Mokpo) and South Sea (Wando, Goheung, Yeosu, Tongyeong and Masan) where mean tidal range was more than 100 cm. On the other hand, periodicity of water temperature did not appear in East Sea and Busan where the mean tidal range was small. Coherence analysis showed that water temperature was highly correlated with tide in West Sea and three stations(Wando, Goheung and Tongyeong) of South Sea. Especially, correlation between water temperature and tide level in Wando and Tongyeong presented 0.96 at semi-diurnal period. Water temperature in Yeosu seems to have influenced by tide and inflow of fresh water. In Masan, water temperature is influenced by south wind, tide and inflow of fresh water. In East Sea, influence of tide on water temperature is small due to current and small tidal range. As a result of comparing the time series graph, stations where the correlation between water temperature and tide is high show that relatively cold water was inputted at flood tide and flow out at ebb tide. short-term variation of water temperature was affected by tide, but long-term variation over a month was affected by air temperature.
In this study, spectral analysis was conducted to identify environmental factors af ecting short-term changes in water temperature in the East, West and South coasts of Korea. The data used in the spectrum analysis is the 2016 summer water temperature, air temperature, tide level and wind data provided by Korea Hydrographic & Oceanographic Agency. In power spectrum results, peaks of water temperature and tide level were observed at same periods in West Sea (Incheon, Pyeungteak, Gunsan and Mokpo) and South Sea (Wando, Goheung, Yeosu, Tongyeong and Masan) where mean tidal range was more than 100 cm. On the other hand, periodicity of water temperature did not appear in East Sea and Busan where the mean tidal range was small. Coherence analysis showed that water temperature was highly correlated with tide in West Sea and three stations(Wando, Goheung and Tongyeong) of South Sea. Especially, correlation between water temperature and tide level in Wando and Tongyeong presented 0.96 at semi-diurnal period. Water temperature in Yeosu seems to have influenced by tide and inflow of fresh water. In Masan, water temperature is influenced by south wind, tide and inflow of fresh water. In East Sea, influence of tide on water temperature is small due to current and small tidal range. As a result of comparing the time series graph, stations where the correlation between water temperature and tide is high show that relatively cold water was inputted at flood tide and flow out at ebb tide. short-term variation of water temperature was affected by tide, but long-term variation over a month was affected by air temperature.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 한국 동해, 서해 및 남해안을 대상으로 하계 수온변화를 일으키는 해양환경 요소를 파악하고 스펙트럼 분석을 통해 그 상관성에 대해 연구하였다.
본 연구는 한국 연안에서 어떤 환경요인이 수온의 단기적인 변화에 영향을 크게 주는지 알아보기 위하여 수온, 기온 및 조위자료를 이용하여 power spectrum 및 coherence 분석을 실시하였다.
가설 설정
96으로 가장 높은 상관성을 보였다. 여수의 수온은 조석 외에도 섬진강 담수의 영향을 받는 것으로 보인다. 마산에서는 남북방향의 바람과 수온의 상관성이 일주기에서 0.
, 2003). 해양생태계는 수온의 변화에 직접적인 영향을 받을 수 있다(Zhang et al., 2000). 특히 양식이 발달한 남해안은 양식 생물이 고수온에 의해 대량폐사하기도 한다(Na et al.
대상 데이터
본 연구에서는 국립해양조사원에서 제공하는 2016년 8월 수온, 기온, 그리고 조위 시계열자료를 이용하였다. 관측 자료 정점은 조위관측소가 위치한 동해의 3개 정점(묵호, 포항, 울산), 서해의 4개 정점(인천, 평택, 군산, 목포), 남해의 6개 정점(완도, 고흥, 여수, 통영, 마산, 부산)으로 선정하였다(Fig. 1).
또한 일시적으로 급격한 수온변화를 일으키는 냉수대 출현 및 저수온 현상이 나타나지 않았다. 따라서 본 연구에서는 2016년 8월 관측자료를 수집 이용하였다.
본 연구에서는 국립해양조사원에서 제공하는 2016년 8월 수온, 기온, 그리고 조위 시계열자료를 이용하였다. 관측 자료 정점은 조위관측소가 위치한 동해의 3개 정점(묵호, 포항, 울산), 서해의 4개 정점(인천, 평택, 군산, 목포), 남해의 6개 정점(완도, 고흥, 여수, 통영, 마산, 부산)으로 선정하였다(Fig.
이론/모형
그러나 시계열 자료를 시간 영역이 아닌 주파수영역에서 분석한다면 수온의 주기와 변화 요인을 쉽게 파악할 수 있을 것이다. 따라서 본 연구에서는 수온 변화를 일으키는 환경 요인을 파악하기 위하여 FFT(Fast Fourier Transform)을 이용한 power spectrum과 coherence 추정 방법을 사용하였다. Fourier 변환을 통해 나타난 주파수 영역은 시간상 시계열이 가진 주기와 크기에 대한 spectrum 분석을 용이하게 해준다(Vinay and John, 1999).
성능/효과
8b). 2016년 8월 25일부터 31일까지 전국이 흐리고 3일 이상 비가 내려 26일부터 기온과 수온이 급감하였으며, 일주기 이상의 수온과 기온의 변화 패턴이 유사하게 나타난 결과로 보아 일주기 이상의 수온변화는 조석효과보다는 기온의 영향을 받는 것으로 판단된다.
한국 연안에서 수온의 단기적인 변화는 동해안과 남해의 부산을 제외하고 기온의 영향 외에 전반적으로 조석의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
서해안의 지형적 특성은?
동해는 동한난류와 북한한류가 교차하며(Kim and Kim, 1983), 그로 인해 어장형성에 유리한 것이 특징이다. 서해안은 평균수심이 약 44 m로 얕으나, 조차는 가장 큰 곳이 9 m 이상으로 크기 때문에 뻘 조간대가 발달되어 있다. 뻘 조간대는 육상의 유기물 공급으로 인해 해양생물의 서식처로 쓰이기도 한다.
동해의 특성은?
한국의 동해, 서해 및 남해안은 지형적인 특성에 따라 서로 다른 해양환경특성이 나타난다. 동해는 동한난류와 북한한류가 교차하며(Kim and Kim, 1983), 그로 인해 어장형성에 유리한 것이 특징이다. 서해안은 평균수심이 약 44 m로 얕으나, 조차는 가장 큰 곳이 9 m 이상으로 크기 때문에 뻘 조간대가 발달되어 있다.
서로 다른 해양환경특성으로 인한 영향은?
또한 생물체들이 서식하기 좋은 환경이기 때문에 연안을 중심으로 양식이 활발하게 이루어지고 있다. 이와 같이 서로 다른 해역 특성으로 인하여 해양생물은 다양하게 분포하지만 먹이섭취와 성장 및 대사율은 수온, 염분 등의 해양 환경에 따라 다양한 반응을 보인다(Bayne et al., 1985).
참고문헌 (24)
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