초록 ▼

연구의 목적 및 내용

북태평양은 한반도에 근접한 대양으로 동해를 비롯한 한반도 주변해와 해수 및 생지화학 물질을 교환한다. 또한 Pacific Decadal Oscillation (PDO)과 같은 기후 변동으로 인해 물리적 혹은 생지화학적 특성이 동해에서와 유사하게 변하는 것으로 알려져 있다. 지정학적 혹은 학문적인 중요성에도 불구하고 북태평양에서 일어나는 물리 혹은 생지화학 물질 순환에 대한 국내 연구는 부족하다. 특히 북서 태평양은 기후 변동 영향이 전세계 대양에서 가장 두드러지게 나타나고 있는 해역으로서, 변동성을

연구의 목적 및 내용

북태평양은 한반도에 근접한 대양으로 동해를 비롯한 한반도 주변해와 해수 및 생지화학 물질을 교환한다. 또한 Pacific Decadal Oscillation (PDO)과 같은 기후 변동으로 인해 물리적 혹은 생지화학적 특성이 동해에서와 유사하게 변하는 것으로 알려져 있다. 지정학적 혹은 학문적인 중요성에도 불구하고 북태평양에서 일어나는 물리 혹은 생지화학 물질 순환에 대한 국내 연구는 부족하다. 특히 북서 태평양은 기후 변동 영향이 전세계 대양에서 가장 두드러지게 나타나고 있는 해역으로서, 변동성을 진단하고 그 원인을 규명하여 미래 예측을 위한 기반을 마련할 필요가 있다. 본 연구에서는 중층 수괴에서의 용존 산소 순환에 초점을 맞추었으며, 북태평양 전반에서 일어나는 과거 반세기동안의 변동성을 분석하고 기후 변동과의 관련성을 고찰하였다.

연구결과

지난 반세기동안 북태평양 해양 순환과 물리/생지화학 물질 순환의 변동을 진단하기 위해, World Ocean Database에서 제공하는 관측 자료와 재분석 자료를 활용하였다. 등밀도면을 기준 좌표계로 살펴보았을 때, ventilation이 잘 되는 밀도층의 경우 용존 산소 변동이 중층수 형성률 변동과 긴밀히 결부되어 있음을 밝혔으며, 이는 PDO 관련 중앙 북태평양 표층 수온 변화로 인한 outcrop 면적의 경년 변동으로 생긴 결과임을 확인하였다. 한편, 등수심면을 기준 좌표계로 보았을 때, 프론트가 위치한 gyre 경계에서 용존 산소와 인산염의 장기 변동이 두드러지게 나타나며, gyre 순환 변동 때문인 것으로 추론된다. 실제로, 지난 반세기동안 북태평양 바람장 변동으로 인해 gyre 경계가 약 1도 남하하였으며, 이는 북서 태평양 200-600m 수심에서 물리/생지화학적 물성의 변동을 일으킨 1차적인 원인임을 밝혔다. 관측 자료 및 재분석장을 이용해 밝힌 결과는 고해상도 기후 모델을 이용한 수치 실험 결과에서도 명백히 증명되며, 바람장 변화, 풍성류 변화, 생지화학 물질 분포 변화로 이어지는 일련의 역학을 보여준다. 선행 연구들이 강조해온 ventilation의 역할뿐 아니라, gyre 순환, 특히 바람장에 의해 결정되는 gyre 경계의 남북 방향으로의 이동이 북서태평양 생지화학 물질 순환에 중요한 역할을 함을 보여준다. 북태평양을 대상으로 하는 본 연구와 더불어 전지구 수치 모델과 라듐 및 안정 탄소 동위 원소 자료를 이용하여 기후변동-해양순환-생지화학 물질 순환에 관한 연결성을 고찰하였으며 좋은 성과를 냈다.

연구결과의 활용계획

용존 산소와 인산염은 생물 활동에 없어서는 안되는 원소들로서, 해양 생물이 가장 밀집한 중층수괴에서의 순환은 해양 생태계 관점에서 중요한 이슈가 되어 왔다. 본 연구 결과는 해양 생태계에 대한 기본적인 이해를 도울 뿐 아니라 미래 예측을 위한 기본 자료로 활용될 수 있다. 본 연구 수행 중 수집, 정리한 관측 자료 및 재분석 자료는 향후 다른 주제의 연구에도 활용할 수 있다. 특히, 한반도 주변해에서도 북서태평양과 비슷한 물리적, 생지화학적 변동이 관측되고 있는 점을 감안할 때 비슷한 자료와 접근 방법이 한반도 주변해 연구에 활용될 수 있다. 또한 미래 예측을 위한 수치 모형 개발에 있어 중요한 검증 자료로 활용할 수 있다. 연안을 넘어 대양으로 관심 영역을 확장하고자 하는 대중과 후학을 위한 교육 자료로도 활용이 가능하다.

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose& contents

The North Pacific exchanges seawater and biogeochemical materials with the marginal seas surrounding the Korean peninsular through straits. Decreasing oxygen has been observed primarily in the North Pacific thermocline over the last few decades. Because deoxygenation due to

Purpose& contents

The North Pacific exchanges seawater and biogeochemical materials with the marginal seas surrounding the Korean peninsular through straits. Decreasing oxygen has been observed primarily in the North Pacific thermocline over the last few decades. Because deoxygenation due to climate warming is predicted to become a major perturbation of the ocean in this century, it is important to understand the interplay between climate change, ocean ventilation and O₂ cycles in the ocean. I propose to diagnose past changes in North Pacific biogeochemical tracer distributions over the past half-century and explore the causes for the changes. The link to climate change will also be explored.

Result

I used historical observations and reanalysis products to diagnose changes in North Pacific physical and biogeochemical properties for the past half-century. Dissolved O₂ within the mode water density class shows a multi-decadal fluctuation correlated with the PDO. The O₂ content change within the mode water density class is likely driven by mode water formation rates, in turn determined by a multi-decadal variation in the outcrop area of mode waters. On the other hand, O₂ and PO₄ within the density class that is not directly ventilated from the atmosphere reveal that the north-south movement of gyre boundaries is primarily responsible for the multi-decadal trends in the tracers. Wind data as well as the data of temperature and salinity show that the northern and southern boundaries of the subtropical gyre have moved to the south by one degree over the past half-century, and this southward shift can explain up to 60% of the multi-decadal trends in the physical and biogeochemical distributions. The finding based on the observations is also supported by a high resoltuion climate model, showing that the variations in O₂ and PO₄ within the gyre boundaries faithfully follow the meridional shift of the gyre boundaries inferred from simulated winds. In addition to ocean ventilation, the wind-driven gyre circulation may provide an important constraint on predicting future changes in marine ecosystems in the North Pacific.

Expected Contribution

The O₂ and PO₄ cycles in the North Pacific intermediate layer are important constraints on marine ecosystems, because most of biological activity occurs within the upper water columns. For this reason, multi-decadal changes in O₂ and PO₂ observed for the past decades have been a great concern for ocean science community. My work provides a new mechanism and link by which North Pacific O₂ and PO₂ cycles can be influenced by climate change, and will help increase our ability to predict future changes in marine ecosystems. The same materials and models can be used to study biogeochemical cycles within the marginal seas surrounding the Korean peninsular, and also be used to educate those who are interested in learning the North Pacific climate and ocean processes.

(출처 : SUMMARY 5~6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 22 5. 연구결과의 활용계획 ... 23 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 23 7. 참고문헌 ... 23 8. 연구성과 ... 26 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 28 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 28 11. 기타사항 ... 28끝페이지 ... 29