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        기후변화가 해양에 미친 영향

        이희일(Hi-Il Yi),신임철(Im Chul Shin) 한국기상학회 2010 大氣 Vol.20 No.3

        현재 지구온난화로 인하여 산악 및 육상 빙하가 녹고 있으며, 이는 해수의 순환변화를 초래한다. 온난화는 또한 몬순의 변화를 일으켜 집중호우, 홍수, 가뭄등의 빈도수와 지속기간을 증가 시킨다. 특히 온난화로 인한 집중호우의 증가는 해양으로 유기탄소의 유입을 증가시켜 해양은 더욱 더 이산화탄소 농도가 높아지며 해수는 부식성이 강하며 산성화 되어 생물체를 죽이며 궁극적으로 생물 다양성이 감소된다. 현재처럼 이산화탄소를 계속 배출할 경우 미래의 해양은 산성화되어 탄산칼슘으로 구성된 생물체의 각을 녹여 생물체가 죽으며, 이는 먹이사슬의 변화를 초래해 생태계에 부정적인 영향을 미친다. 만약 현재처럼 이산화탄소를 배출할 경우 IPCC 의 예측처럼 2100년까지 6℃ 상승하며, 이는 열 염분순환을 중지시켜 생물체의 대량 멸종을 초래 할 수 있다(Stokstad, 2002). Impact of global warming on the ocean environment is reviewed based on most recently published publications. The most significant impact of global warming on marine environment is due to the melting of mountain and continental glaciers. Ice melting causes slow down and/or shut down of thermohaline circulation, and makes hypoxic environment for the first time, then makes anoxic with time. This can cause decreasing biodiversity, and finally makes global extinction of animals and plants. Furthermore, global warming causes sea-level rise, soil erosion and changes in calcium carbonate compensation depth (CCD). These changes also can make marine ecosystem unstable. If we emit carbon dioxide at a current rate, the global mean temperature will rise at least 6℃ at the end of this century, as predicted by IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). In this case, the ocean waters become acidic and anoxic, and the thermohaline circulation will be halted, and marine ecosystems collapsed.

      • 미국동부 델라웨어만의 고정밀도 해수면 역사와 고환경 복원

        이희일,존 위밀러,YI, HI-IL,WEHMILLER, JOHN F. The Korean Society of Oceanography 1995 韓國海洋學會誌 Vol.30 No.4

        자세한 고환경복원 및 해수면 변화를 파악하기 위하여 델라웨어만 중부연안에서 조밀한 코어를 채취 분석하였다. 연구지역은 키즈흐머크해변, 세인트존스강, 세인트존 스강 하구의 바월즈해변의 습지지역으로 각자 고유의 지형적인 특성과 해수면 역사를 기록하고 있다. 충서대비에서 가장 중요한 것은 퇴적상과 고환경을 세분하는 것이며 이를 위하여 본 연구에서는 암상분석, 입도분석, 유기물과 무기물의 비, 함수율비, 광 물구성성분, 식물상의 분석, 고생물학적, 분석, 탄소연 대측정 등을 사용하였다. 연구 지역에서 습지환경은 담수습지, 초기담수습지, 약기수습지, 기수습지, 염수습지로 다 섯 등분 하였다. 습지 환경 외에는 조간대 환경과 하천환경이 간혹 발견되었으며, 전 홀로세층의 퇴적물은 사질, 니질, 사니질 퇴적물로 구성되어 있다. 층서의 하부는 담 수습지가 대부분이며 그 위에 기수습지나 조간대 내지 조간대 내의 하천환경으로 나타 났다. 전홀로세의 지형형태가 홀로세 고환경변화에 중요한 영향을 미쳤다. 해수면이 상승하거나 하강하면서 염수나 기수환경을 형성하는 과정에도 해수의 영향이 미치지 않는 고립된 지역에서 담수환경이 형성되었다. 같은 시기에 유사한 고도에서 담수환경 과 기수환경이 형성되는 것은 바로 전홀로 세층의 불규칙한 지형에 기인한 것이다. 따 라서 이러한 복잡한 고환경 형성은 층서대비나 지역적 상대적 해수면 변화에 대한 해 석에 어려움을 가져왔다. 연구지역에서 퇴적층은 퇴적물 공급, 고결작용, 하천활동, 생태계내의 경쟁, 지역적인 지구조적운동, 지각평형, 기후 그리고 지역적인 상대적인 해수면 변화에 의하면 영향을 받았다. 담수환경과 기수환경의 반복이 여러 층에서 발 견 되었는데 이 시점마다 해침이나 해퇴가 일어난 것으로 판단된다. 따라서 연구지역 에서는 여러분의 해침과 해퇴가 일어난 것으로 본다. The closely spaced cores were analyzed to find detailed reconstruction of paleoenvironments and sealable changes along the Delaware Bay coast. Three areas, Kitts Hummock Beach mars, the St. Jones River marsh, and Bowers marsh near the St. Jones River's mouth, were chosen because these areas are compose of their own geomorphic characteristics and sea-level history. since significance of the stratigraphic correlations was to determine sedimentary fancies and paleoenvironments, multidisciplinary methods such as lithological description, grain-size analysis, organic/inorganic content, water content, mineral composition, botanical analysis, micropaleontological analysis, and /SUP 14/C datings were performed. Five major divisions of marsh environments were recognized in the stratigraphic sections: freshwater marsh, initialfreshwater marsh, slightly brackish marsh, brackish marsh, and salt marsh. Most of the lower part in the stratigraphic sections show freshwater marsh. On the top of this, either brackish marsh or tidal flat/tidal stream was recorded. The pro-Holocene sediments consist of sand, mud, and sandy mud, The pre-Holocene configuration played an important role for developing the Holocene Paleoenvironmental changes. The irregular configuration of the pre-Holocene sediments consist of sand, mud, and sandy mud. The pre-Holocene configuration played an important role for developing the Holocene Paleoenvironmental changes. The irregular configuration of the pre-Holocene surface within short distances permitted the concurrent development of variable environments such as freshwater marsh, brackish marsh or salt marsh at similar elevations. The freshwater marsh in this case was formed in the areas of isolation, so saline-water cannot encroach upon these areas. This complex development of paleoenvironments leads to a difficulty in stratigraphic correlation and interpretation of local relative sea-level changes. The deposition of subsurface sediments was affected by sediment supply, compaction, fluvial activity, biological competition, local tectonics and isostacy, climate and local relative sea-level changes. It was interpreted that the positions in the changes from freshwater environments to brackish environments or ice versa are the turning points of transgressions and regressions. Therefore, multiple transgressions and regressions were identified in the stratigraphic sections of the study area.

      • KCI등재

        유공충을 이용한 동해의 환경 안정성 연구

        신임철,이희일,Shin, Im-Chul,Yi, Hi-Il 한국해양학회 1998 바다 Vol.3 No.4

        동해의 해양투기장 해역에 버려진 폐기물이 환경에 미치는 영향을 조사하기 위해 동해 남부해역에 위치한 해양투기장 해역(정점 B, B')과 부산 동쪽의 외해에 위치한 해양투기장 해역(정점 J, J') 및 인근 지역(정점 J2, J6, H)에서 채취한 박스코아의 퇴적물에 함유된 유공충을 연구하였다. 유공충의 종다양성지수[S, H(S), E]와 부유성 및 저서성 유공충의 수는 해양투기장 해역과 인근 해역에서 차이를 보인다. 동해 남부해역에 위치한 해양투기장 해역 B와 B' 에서는 유공충의 종수가 작으며, 조립질 퇴적물의 양과 저서성 및 부유성 유공충의 수 또한 주변 해역에 비해 작은 값을 보인다. 부산 동쪽의 외해에 위치한 투기장 해역 J'에서는 인근의 다른 지역과는 다르게 비정상적으로 매우 많은 저서성(약 300,000 개체/10 g 건조시료) 및 부유성(약 300,000 개체/10 g 건조시료) 유공충이 나타난다. 아마도 투기된 폐기물이 영양분의 역할을 했을 것이다. J 해역은 B, B' 해역과 마찬가지로 다른 해역에 비해 상대적으로 낮은 종다양성지수[S, H(S)]를 보인다. 또한 J 해역의 코아 퇴적물에서는 저서성 유공충의 수가 코아 표층에서 코아 하부로 갈수록 감소한다. 이러한 사실은 J 해역이 스트레스를 받고 있는 환경임을 의미한다. J', J2, J6 해역은 매우 높은 종다양성지수[S, H(S)]를 보이는데, 이는 이들 해역이 매우 안정된 환경임을 의미한다. 투기장 및 인근 해역에서 병에 걸리거나 스트레스가 극심한 환경에서 나타나는 이상격실(abnormal chamber)을 가진 유공충은 발견되지 않았다. 또한 투기장 해역에 버려진 폐기물의 유기분해가 저층수를 부식성으로 바꿀만큼 강하지 않았다. Seven box cores from the disposal areas located in the southern part of the East Sea (Stations Band B') and in the offshore to the east of Pusan (Stations J and J'), and from their surrounding areas (Stations J2, J6 and H) were collected to investigate the effect of dumped wastes on the foraminiferal assemblages. The species diversity indices [S, H(S), E] of foraminifera and the total number of foraminifera show significant differences between the ocean waste disposal areas and their adjacent areas. Ocean waste disposal areas located in southern part of the East Sea (Stations Band B') show not only smaller number of foraminifera species but also lower values of coarse fraction content in the sediment and the number of benthic and planktonic foraminifera than the surrounding areas. Another ocean disposal area located offshore Pusan (Station J') contains abnormally greater number of planktonic (approximately 300 000 individuals/lO g dried sediment) and benthic (approximately 300, 000 individuals/10 g dried sediment) foraminifera compared to those of the adjacent areas. The waste dumped at Station J' probably acts as a nutrient causing the greater number of foraminifera. Station J shows low species diversity indices [S, H(S)]. The number of benthic foraminifera decreases from the surface to the downcore at Station J, which indicates that Station J is under stress. However, Stations J', J2 and J6 are under stable conditions as evidenced by the greater species diversity indices [S, H(S)] compared to other stations. No foraminifera were found with biological disease or abnormal chambers, which commonly occur in extremely stressed environment, in both the ocean disposal and adjacent areas. The organic matter decay of the wastes dumped in the study areas has not made the bottom water corrosive.

      • KCI등재

        황해 가로림만 조간대 표층퇴적물의 이동경로

        신동혁,이희일,한상준,오재경,권수재,Shin, Dong-Hyeok,Yi, Hi-Il,Han, Sang-Joon,Oh, Jae-Kyung,Kwon, Su-Jae 한국해양학회 1998 바다 Vol.3 No.2

        가로림만 조간대 표층퇴적물의 입도조직변수(평균입도, 분급도 및 왜도)를 기초로 '이차원 퇴적물 이동벡터모델'을 이용하여 퇴적물의 이동방향을 추정하였고 이에 따른 퇴적물의 이동현상을 해석하였다. 채취된 퇴적물은 각 정점마다 전체와 조립질(< 4.5 ${\phi}$)로 구분하여 각각의 퇴적물이동방향(15 경우)을 구하였고, 이 방향과 지형, 층면형태(bedform)의 정밀측정, 그리고 여러 번의 현장관찰을 기초로 결정된 퇴적물의 실제이동방향과 비교하였다. 퇴적물의 실제이동방향과 가장 일치하는 이동벡터는 조립질 퇴적물에서 퇴적물 이동방향으로 퇴적물이 세립해지고, 분급이 좋아지며 왜도가 감소하는 경우와 퇴적물이 조립해지고, 분급이 좋아지며 왜도가 증가하는 경우를 조합한 M 경우이다. 이는 조립질 퇴적물이 연구지역의 퇴적물이동에 주요 구성성분이며, 세립질(> 4.5 ${\phi}$)을 포함하는 전체 퇴적물보다 퇴적기작이 더 단순하므로 '퇴적물이동벡터모델'과 잘 부합하는 것으로 보인다. 또한 전체 퇴적물과 조립질 퇴적물 모두 퇴적물의 이동방향으로 분급도가 좋아지는 경향이 뚜렷한데, 이는 퇴적기작의 복잡성과 관계없이 연속적인 수리에너지는 퇴적물의 분급을 더 좋게 한다는 것을 증명한다. 또한 이 연구결과를 통하여 사주조간대의 조립질퇴적물의 이동은 남북방향으로 놓여 있는 만 입구 동주수로를 통하여 저조선에서 상부조간대로 이동하면서 퇴적되었고, 일부는 동주수로를 지나 남수로로 공급되어 반시계방향으로 돌며 북쪽지역으로 이동 퇴적되었음이 밝혀졌다. 조립질 퇴적물은 사주에 퇴적되지만, 일부는 북수로를 따라 썰물때 다시 만밖으로 나가는 것으로 퇴적물이동벡터모델이나 퇴적물 실제이동방향의 관찰 모두에서 증명되었다. 따라서 북수로 및 북동쪽 뻘질모래지역은 만 밖에서 운반된 부유퇴적물과 조립퇴적물이 동시에 퇴적되는 지역이며, 지역적으로 조립질과 세립질의 분리퇴적현상이 때때로 관찰되기도 하는 수리역학적 퇴적물 혼합지역이다. 사주의 육지이동과 북수로 발달현상은 조립퇴적물이 만 밖이나 만 입구 등 근원지(장안퇴를 포함한 사퇴)로부터 더 많이 유입되었거나 혹은 상대적 해수면의 상승의 결과로 보인다. Two-dimensional trend-vector model of sediment transport is first tested in the tidal flat of Garolim Bay, mid-western coast of the Korean Peninsula. Three major parameters of surface sediment, i.e., mean grain size, sorting and skewness, are used for defining the best-fitting transport trend-vector on the sand ridge and muddy sand flat. These trend vectors are compared with the real transport directions determined from morphology, field observation and bedforms. The 15 possible cases of trend vectors are calculated from total sediments. In order to find the role of coarse sediments, trend vectors from sediments coarser than < 4.5 ${\phi}$, (sand size) are separately calculated from those of total sediments. As compared with the real directions, the best-fitting transport-vector model is the "case M" of coarse sediments which is the combined trend vectors of two cases: (1) finer, better sorted and more negatively skewed and (2) coarser, better sorted and more positively skewed. This indicates sand-size grains are formed by simpler hydrodynamic processes than total sediments. Transported sediment grains are better sorted than the source sediment grains. This indicates that consistent hydrodynamic energy can make sediment grains better sorted, regardless of complicated mechanisms of sediment transport. Consequently, both transported vector model and real transported direction show that the source of sediments are located outside of bay (offshore Yellow Sea) and in the baymouth. These source sediments are transported through the East Main Tidal Channel adjacent the baymouth. Some are transported from the subtidal zone to the upper tidal flat, but others are transported farther to the south, reaching the south tidal channel in the study area. Also, coarse sediment grains on the sand ridge are originally from the baymouth, and transported through the subtidal zone to the south tidal channel. These coarse sediments are moved to the northeast, but could not pass the small north tidal channel. It is interpreted that the great amount of coarse sediments is returned back to the outside of the bay (Yellow Sea) again through the baymouth during the ebb tide. The distribution of muddy sand in the northeastern part of study area may result from the mixing of two sediment transport mechanisms, i.e., suspension and bedload processes. The landward movement of sand ridge and the formation of the north tidal channel are formed either by the supply of coarse sediments originating from the baymouth and outside of the bay (subaqueous sand ridges including Jang-An-Tae) or by the recent relative sea-level rise.

      • KCI등재

        시화호의 퇴적환경과 중금속오염

        현상민,천종화,이희일,Hyun, Sang-Min,Chun, Jong-Hwa,Yi, Hi-Il 한국해양학회 1999 바다 Vol.4 No.3

        시화호 내 5개 정점에서 채취한 주상시료들을 지화학적으로 분석하여 시화방조제 건설이후 퇴적환경 및 중금속오염에 대해 연구하였다. 시화호내 퇴적환경은 유기물의 C/N비와 C/S비에 의해 무산소환경, 산화환경, 그리고 두 환경이 공존하는 지역으로 세분되었다. 산화환원환경을 지배하는 요인은 수심과 퇴적물의 공급차인것으로 사료된다. 주상시료에서 분석된 지화학적 원소중 Mn-U-Mo간의 상관관계는 각 정점간의 산화 환원환경의 지시자로 사용이 가능하다. 주상시료들의 Al과 Ti 함량은 퇴적물특성에 의해 구분되며, 5개 중금속(Cr, Ni, Cu, Zn 및 Pb)함량은 중금속에 의한 오염정도를 지시한다. 중금속의 상대적 함량은 방조제에 가까운 시화호 중심부분에서 보다 안산-반월공단에 가까운 지역에서 높게 축적되어 있다. 특히 주상시료의 표층퇴적물은 시화호 중앙부보다 시화-반월공단쪽이 약 2-8배 정도로 중금속축적이 높다. Five core sediments acquired from the Lake Shihwa are analyzed for variations of sedimentary environment and heavy metal pollution after the Shihwa seawall construction. The depositional environment of the study area is divided into anoxic, oxic and mixed suboxic conditions based on the C/N ratio and C/S ratios of organic matters. Controlling factors for redox condition are the water depth and the difference in industrial effluents supply. Correlations among geochemical elements (Mn, U, Mo) show a distinctive difference and thus can be used as an indicator of redox condition. The content of Al, Ti are dependent on the sediment characteristics, and the contents of heavy metals (Cr, Ni, Cu, Zn, and Pb) indicate heavy metal pollution. The concentrations of heavy metals are higher near Shiswa-Banwol industrial complexies than the central part of Lake Shihwa. Especially, the accumulation of the heavy metal at the surface sediments near Shihwa-Banwol industrial complex are two to eight times higher than in the center of Lake Shihwa.

      • Interpolation and Reconstruction of the Holocene Sea-levels Using Inverse Fractal Interpolation functions

        정상용,김대철,이희일,CHUNG, SANG YONG,KIM, DAE CHOUL,YI, HI-IL The Korean Society of Oceanography 1994 韓國海洋學會誌 Vol.29 No.3

        제4기 동안에 일어난 해수면 변화는 지역적 그리고 나아가 전 지구 기후변화에 좋 은 지시자가 되고 있다. 세계 해수면은 제 4기 동안 매우 불규칙하게 변해왔는데 여기 에 대한 정밀한 수학적 접근은 어려운 실정이었다. 이 연구에서 처음으로 세계 해수면 변동자료에 확율 프랙탈을 적용하여 제4기 해수면 변동을 재구성 하였다. 미국 대서양 연안에 위치한 허드슨만과 델라웨어 해안의 홀로세 해수면 변화에 대한 프랙탈 차원을 상자 계산 방법으로 측정한 결과, 허드슨만 해수면 분노는 프랙탈 차원이 1,358이고 델라웨어 해수면 변화는 1,346이다. 프랙탈 내삽함수의 역산 방법 (IFIF)의 유효성이 허드슨만과 델라웨어 해수면의 내삽에 의해서 검증되었고, IFIF에 의해서 두지역에서 의 합리적인 해수면들이 복원되었다. 델라웨어 해수면 자료는 허드슨 해수면 자료보다 IFIF의 내삽에 대해 통계적 오차가 적게 나타나는데, 이는 델라웨어 해수면 자료가 허 드슨 자료보다 더 신빙성이 높다는 것을 의미한다. IFIF는 한국 해안의 해수면을 추정 하는 데도 이용되었는데, 한국 해안의 해수면 자료는 허드슨만이나 델라웨어 지역보다 자료가 충분치 못하다. 따라서 IFIF 의 적용 통계 오차가 적은 텔라웨어 해수면 자료 에서 구한 프랙탈 차원을 사용하여 한국 해안에 대한 IFIF의 수직 비율 인자를 계산하 였다.함수(FIF)를 한국 해안과 미국 대서양 연안의 고해수면의 재구성에 적용한 결과,한국의 고해수면은 미국의 고해수면과 다른 변화를 보였다.8000년 전부터 현재까지 두지역의 해수면은 비교해 보면 한국 해수면이 미국 해수면 보다 훨씬 높았다. The change of sea-level is a good indicator of the change of climate during the Quaternary period. The sea-levels in the world have been changing very irregularly during that time. The pattern of the Quaternary sea-level change was assumed to be a stochastic fractal in this study. We measured fractal dimensions of the Holocene sea-levels of the Hudson river estuary and the Delaware coast. A box counting method gave almost the same values. i.e., D=1.358 for the Hudson sea-level changes and D+1.346 for the Delaware sea-level changes. the ability of the inverse method of fractal interposea-levels. IFIF reproduction the realistic sea-levels for the both of them. The delaware sea-level data made less statistical errors for the interpolation of IFIF than the Hudson and the Delaware sea-levels. IFIF reproduction the realistic sea-levels for the both of them. The Delaware sea-level data made less statistical errors for the interpolation of IFIF than the Hudson sea-level data. This suggests that the Delaware sea-level data are more reliable than the Hudson sea-level data was calculated from the fractal dimension of the Delaware sea-level data. Fractal interpolation functions (FIF) was used to reconstruct the peleosea-levels of the Korean coasts and the Atlantic Ocean coasts of the United States. The Korean Peleosea-level change generacted by FIF is different from the peleosea-level change of the eastern U.S.. The Korean peleosea-levels are much higher than the eastern U.S. Paleosea-levels, comparing to each other from the present to 8,000 BP.

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