Long-Term Trends in Water Properties at the Shelf Breaks of the Southwestern East Sea (1995-2022) = 동해 남서부 대륙붕단 해수 특성 장기 변화 추세 (1995-2022)

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Long-term changes in seawater properties are essential for understanding how climate change affects stratification, vertical mixing, and the nutrient supply that controls primary production. The East Sea has exhibited rapid warming and high climate sensitivity; yet, most previous studies have relied on basin-scale or annual means, without considerations to regional contrasts at the shelf break. I analyzed CTD (Conductivity-Temperature-Depth) and DIN (Dissolve Inorganic Nitrogen) data from 1995 to 2022 at the Ulleung Basin western (NORTH) and southwestern (SOUTH) shelf break, separated 0–100 m (0–50/50–100 m) for annual mean, MAMJJASON, and DJF, and divided the period into Period-A (1995–2008) and Period-B (2009–2022) near a 2009–2010 shift, with representative profiles estimated using depth-by-depth linear regression. Across annual mean, MAMJJASON, and DJF, changes after 2009–2010 were consistently larger and clearer in the NORTH than in the SOUTH, with stronger warming and density decrease in Period-B (DJF: +0.18 vs +0.07 °C yr⁻¹). In Period-B, the SOUTH shows distinctive winter features that are weak in the 0–100 m mean but become clear with layer separation, including a vertically separated (dipole-like) structure in density and DIN between 0–50 m and 50–100 m. These regional contrasts suggest the complex effects of atmospheric forcing around 2009–2010 and subsequent circulation changes, including changes in the pathways and strength of warm and cold currents that affect the two shelf-break sectors differently. These results clarify long-term, region-dependent changes at the Ulleung Basin shelf break and provide a framework to link physical drivers to biogeochemical processes, while highlighting remaining needs for quantitative mixing and advection diagnostics that this study can help motivate and constrain.

국문 초록 (Abstract)

수온, 염분, 밀도, 그리고 영양염 등 해수 특성의 장기 변화는 기후변화가 해양 성층, 수직 혼합, 그리고 1차 생산을 좌우하는 영양염 공급에 미치는 영향을 이해하는 데 필수적이다. 동해는 빠른 온난화와 높은 기후 민감도를 보이는 해역이지만, 기존 연구의 상당수는 분지 규모 또는 연평균에 주로 기반하여 대륙붕단에서의 지역적 대비를 충분히 고려하지 못하였다. 본 연구에서는 울릉분지 서부 대륙붕단(NORTH)과 남서부 대륙붕단(SOUTH)에서 1995–2022년 동안 관측된 CTD(Conductivity–Temperature–Depth) 및 DIN(용존 무기질소; dissolved inorganic nitrogen) 자료를 분석하였다. 분석은 0–100 m 수층을 대상으로 하되 0–50 m와 50–100 m로 구분하고, 연평균, MAMJJASON, DJF의 계절 구분을 적용하였다. 또한 2009–2010년 전후의 해수 특성의 큰 변화를 고려하여 전체 기간을 Period-A (1995–2008)와 Period-B (2009–2022)로 나누었으며, 각 시기별 대표 수직 프로파일은 수심별 선형회귀(depth-by-depth linear regression)를 통해 추정하였다. 연평균, MAMJJASON, DJF 전반에서 2009–2010년 이후의 변화는 SOUTH보다 NORTH에서 더 크고 뚜렷하게 나타났으며, Period-B에서 온난화와 밀도 감소가 강화되었다(DJF: +0.18 vs +0.07 °C yr⁻¹). 한편 Period-B의 SOUTH는 0–100 m 평균에서는 약하게 나타나지만, 층 구분을 적용할 때 0–50 m와 50–100 m 사이에서 밀도와 DIN이 수직적으로 분리되는 구조 등 겨울철의 특징이 명확해졌다. 이러한 지역 대비는 2009–2010년 전후의 대기 강제력 변화와 이후 순환 변화가 난류 혼합 및 이류 경로(난·한류의 경로와 강도)를 통해 두 대륙붕단 부문에 상이하게 작용했음을 시사한다. 본 연구는 울릉분지 대륙붕단에서의 장기적·지역 의존적 변화를 정량적으로 제시하고, 물리적 구동 요인과 생지화학 과정의 연결을 위한 분석 틀을 제공하는 한편, 향후 연직 혼합 및 이류에 대한 정량 진단의 필요성을 부각시키며 이를 제약·유도하는 근거를 제시한다.

목차 (Table of Contents)

• Abstract ⅰ
• Contents ⅲ
• List of Tables ⅳ
• List of Figures Ⅴ
• 1. Introduction 1
• 1.1 Backgrounds 1
• 1.2 Study Objectives 4
• 2. Data and Methods 6
• 2.1 Data collection 6
• 2.2 Data processing 8
• 3. Results 10
• 4. Discussions and Conclusions 23
• References 36
• Abstract in Korean 38