한반도 주변해 해수면온도의 장기변동 추세의 특성 = Characteristics of Long-Term Trends of Sea Surface Temperature in the Seas around Korean Peninsula

국문 초록 (Abstract)

해수면온도는 해양-대기 상호작용과 기후 변화에서 핵심적인 변수 중 하나로, 해수면온도의 장기변동 특성과 공간 분포는 해양 환경 변화 이해에 중요한 정보를 제공한다. 본 연구에서는 인공위성 기반 해수면온도 합성자료를 활용하여 한반도 주변해 해수면온도의 장기변동 추세와 공간적 특성을 분석하였다. 이를 위해 1982년부터 2024년까지 총 43년간의 일일 OSTIA 해수면온도 자료를 수집하였으며, 대규모 기후 변동 및 계절 주기 성분과 독립적인 해양 온난화 신호를 정량적으로 평가하기 위해 Arctic Oscillation(AO) 지수, Pacific Decadal Oscillation(PDO) 지수, Niño 3.4 지수의 기후 변동 지수를 이용한 다중 회귀 분석을 해수면온도 이상 자료에 적용하였다. 또한 기후 변동의 영향이 해양 환경에 반영되기까지의 시차를 고려하여 각 기후 변동에 대해 최적 시차를 산출하였다. 그 결과 AO는 1개월, ENSO(El Niño–Southern Oscillation)는 21개월의 시차에서 최대 상관을 보였으며, PDO는 시차를 적용하지 않았을 때 가장 높은 상관을 나타냈다. 최적 시차를 고려한 회귀 분석 결과, 한반도 주변 해역의 해수면온도는 0.206±0.014℃ decade-1의 상승 추세를 보였으며, 동해와 황해에서는 각각 0.281±0.037℃ decade-1, 0.268±0.055℃ decade-1로 뚜렷한 온난화 경향이 확인되었다. 특히 동해에서는 해수면온도 이상 추세가 밴드 형태의 공간 구조로 나타났으며, 이동 구간 추세 분석 결과 온난화가 강한 영역이 밴드를 따라 이동하는 특성이 관찰되었다. 이러한 공간 구조를 정량화하기 위해 밴드 영역을 따라 경로를 정의하고 Hovmöller diagram 분석을 수행하여 온난화가 강한 영역의 이동 경로 B1, B2, B3를 도출하였다. 이와 같은 공간 구조와 변화가 나타나는 원인을 파악하고자 동해 영역에서 해수면온도 변화 방정식의 각 항을 분석한 결과, 다른 해역에 비해 이류 항의 변동성이 상대적으로 크게 나타났다. 이는 동해에서 관측되는 강한 해수면온도 증가 추세와 공간 구조가 해류에 의한 이류 효과와 밀접하게 연관되어 있음을 시사한다. 본 연구는 대규모 기후 변동의 영향을 제거한 후에도 한반도 주변 해역, 특히 동해에서 온난화의 공간적 구조가 뚜렷하게 존재함을 제시하며, 한반도 주변 해역 해양 온난화의 공간적 특성과 그 물리적 원인을 이해하는 데 기여한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Sea surface temperature (SST) is a key variable in air–sea interactions and climate change, and its long-term variability and spatial distribution provide important clues for understanding changes in the marine environment. In this study, the long-term trends and spatial characteristics of SST in the seas around the Korean Peninsula were analyzed using satellite SST data over the Northwest Pacific. For this purpose, daily OSTIA SST data from 1982 to 2024 were used. To quantitatively evaluate the warming signal independent of large-scale climate variability and seasonal cycle components, multiple linear regression analysis using climate indices such as the Arctic Oscillation (AO), Pacific Decadal Oscillation (PDO), and Niño 3.4 index was applied to SST anomaly data. In addition, optimal time lags for each climate mode were determined by accounting the oceanic response time to climate variability. As a result, the maximum correlation was found at a lag of 1 month for AO and 21 months for ENSO (El Niño–Southern Oscillation), while PDO exhibited the highest correlation at zero lag. The multiple regression results incorporating the optimal lags indicated that SST in the seas around the Korean Peninsula showed an increasing trend of 0.206 ± 0.014 °C decade-1, with larger warming trends of 0.281 ± 0.037 °C decade-1 and 0.268 ± 0.055 °C decade-1 observed in the East Sea and the Yellow Sea, respectively. In particular, the East Sea exhibited a band-shaped spatial structure in the SST anomaly trend. Moving-window trend analysis further revealed that regions of strong warming migrated along this band. To quantify this spatial structure, a pathway was defined along the band region and Hovmöller diagram analysis was conducted, resulting in the identification of three migration paths of strong warming, referred to as B1, B2, and B3. Analysis of the major terms in the SST tendency equation in the East Sea showed that the variability of heat advection was relatively larger than in other regions. This suggests that the strong SST trends and its spatial structure observed in the East Sea are closely related to heat advection associated with ocean currents. This study demonstrates that distinct spatial structures of warming persist in the seas around the Korean Peninsula, particularly in the East Sea, even after removing the influence of large-scale climate variability, and contributes to understanding the spatial characteristics of ocean warming and its physical mechanisms in the seas surrounding the Korean Peninsula.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 제 2 장 연구 자료 5
• 2.1. 인공위성 해수면온도 합성 자료 5
• 2.2. 기후 변동 지수 자료 6
• 2.3. 해수면온도 변화 요인 분석을 위한 재분석 자료 8
• 제 3 장 연구 방법 9
• 3.1. 다중 회귀 분석 9
• 3.2. 이류 효과 분석 10
• 3.3. 순열 중요도 검정 12
• 제 4 장 연구 결과 13
• 4.1. 기후 변동의 영향을 제거한 해수면온도 추세 13
• 4.1.1. 기후 변동에 대한 해수면온도의 반응 16
• 4.1.2. 기후 변동이 한반도 주변해에 영향을 미치는 시간 21
• 4.1.3. 최적 시차의 기후 변동을 고려한 추세 30
• 4.2. 동해 해수면온도 추세의 공간 구조 33
• 4.2.1. 동해 해수면온도 추세의 공간 구조와 변화 33
• 4.2.2. 공간 구조의 이류 항 영향 38
• 4.2.3. 공간 구조 변화의 이류 항 영향 42
• 제 5 장 요약 및 결론 48
• 참고문헌 50
• Abstract 55