2000년 여름 영산강 하구의 해수 특성과 순환

조양기,조철,선연종,박경양,박래환,Cho, Yang-Ki,Cho, Cheol,Sun, Youn-Jong,Park, Kyung-Yang,Park, Lae-Hwan 한국해양학회 2001 바다 Vol.6 No.4

영산강 하구 내 해수 유동의 시공간적 변화를 이해하기 위하여 해수의 물성과 유속을 종합적으로 관측하였다. 수문 개방으로 많은 양의 담수 유입이 있었던 다음 날인 2000년 7월 27일부터 28일까지 25시간 동안 영산강 하구에서 관측을 실시하였다. 하구 내 12개 정점에서 27일 저조, 28일 고조와 저조때 각각 CTD 관측을 하였고, 하구 내한 정점에서 25시간 동안 수심별 수온과 유속 관측을 실시하였다. 유속은 Acoustic Doppler Profiler(1.5 MHz)를 이용하여 수직적으로 1m 간격으로 측정하였다. 동시에 하구 내 두 정점에서 TGPS 부이를 띄워 표층 해수 유동을 관측하였다. 관측기간은 소조에 해당되며, 조차는 약 4 m, 최대 조류는 약 12 cm/sec였다. 25시간 동안 관측된 유속은대부분의 수층에서 하구를 따라 동서방향으로 반일주조형태의 조류 특성을 잘 보여준다. 그러나 표층의 경우 바람에 의해 유속의 방향이 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 표층 2m이내에 존재하는 22 psu 이하의 저염수는, 관측 초기 남풍에 의해 북쪽 해안선을 따라 관측되었다. 바람의 방향이 동풍으로 바뀜에 따라 표층수는 외해로 흘러나가, 이튿날 관측시에는 하구 내에서 22 psu 이하의 저염수가 발견되지 않았다 유속과 수괴 특성을 분석한 결과일반적인 하구의 수직구조와 달리 본 해역은 수직적으로 네 개의 층으로 나눌 수 있었다. 담수 기원으로 생각되는 표층과 중층의 해수는 25시간 평균 유속이 외해를 향하며, 상층과 하층의 평균 유속은 강쪽을 향하고 있다 이러한 수직 구조는 하구언으로부터 강물의 유입이 불규칙적으로 이루어지기 때문에 발생한 현상이라고 생각된다. Water movement in the Young San River Estuary where a sea dyke was constructed, was observed using anacoustic doppler profiler (ADP) and two TGPS buoys for 25 hours on 27-28 July 2000. Hydrographic observations were simultaneously taken using CTD to understand the characteristic of the spacial structure of temperature and salinity. A large quantity of fresh water was discharged from the sea dyke on 26 July 2000. The observation period fell on neap tide. The amplitude of the tidal elevation and the maximum velocity of the tidal current were about 4 m and 12 cm/sec respectively. The water movement at the surface layer is mainly controlled by wind, and those at the other layers are controlled by semidiurnal tide. The low salinity water less than 22 psu was observed along the northern part during the early observation period while southerly wind prevails. The less saline water moves westward and finally leaves the estuary by easterly wind early on the second day. We can divide the vertical structure into four layers by hydrography and current structure. Mean velocity structure shows that relatively less saline waters at the surface and the middle layer move seaward, and the waters at the upper and the bottom layers move landward. It is thought that the intermittent discharge of river water from the sea dyke makes vertical structure of four layers.

여름철 남해 저온수의 특성과 기원

조양기,김구,Cho, Yang-Ki,Kim, Kuh 한국해양학회 1994 韓國海洋學會誌 Vol.29 No.4

In summer, the water colder than 14$^{\circ}C$ exists near the bottom in the South Sea of Korea. We investigate the characteristics and the origin of this bottom cold water by the analysis of temperature and salinity data. The salinity of the bottom cold water in June and August is 33.4∼34.0% which is lower by about 0.6% than that of cold water in April. In 1983, the water in August is colder than in June. These facts indicate that the bottom cold water in summer is not the same one formed in the South Sea in winter, but flowed into the area from the neighbouring seas. Based upon frequency distribution of the occurrence of the cold water and temperature and salinity analysis of waters in the Cheju Strait, it is suggested that the origin of the bottom cold water is west of the Cheju Strait.

에지 선별을 개선한 컬러 보간법

조양기,김희석,Cho, Yang-Ki,Kim, Hi-Seok 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.12C

In many imaging devices, a single image sensor is used, which is covered by a color filter array to filter out the specific color components from light. Since an image acquired from this image sensors have a color components at each pixel, it is needed to be reconstructed to a perfect image. In this paper, a new color interpolation method for the imaging devices having a single image sensor is proposed. The proposed method improves a edge sensing function to obtain satisfactory results in edges of an image, md presents a new inter-channel correlation for improving interpolation performance in smooth region. We have compared our method with several exiting methods, and our experimental results have proved better interpolation performance in comparing with the other results. 많은 이미징 장치들이 특정 컬러의 광학 신호만을 통과시키는 컬러 필터 어레이를 포함한 단일 이미지 센서를 사용한다. 이러한 이미지 센서로부터 얻어진 이미지들은 각 픽셀에 하나의 컬러 값만을 갖기 때문에, 완전한 영상으로 복원해야 한다. 본 논문에서는 단일 이미지 센서를 탑재한 이미징 장치를 위한 새로운 컬러 보간법을 제안하였다. 제안한 방법은 이미지의 에지 영역에서 우수한 보간 결과를 얻기 위해 에지 선별 기능을 개선하였고, 점진적 영역에서의 보간을 위해 채널간의 새로운 관계를 제시하였다. 보간 성능 비교를 위해 제안한 방법과 기존의 방법들을 비교하였다. 비교 실험을 통해 제안한 방법의 우수한 보간 성능을 입증하였다.

해양 생태모델링 고찰

김해철,조양기,Kim, Hae-Cheol,Cho, Yang-Ki 한국해양학회 2013 바다 Vol.18 No.1

생태모델은 생태계 구성 요소간의 관계를 수치적으로 표현하여 생태계 내에 존재하는 다양한 요인들의 시간에 따른 내재적 변동과 외부 조건의 변화에 따른 반응을 예측하는데 유용한 도구다. 해양 생태모델은 학제간 공동 연구결과를 토대로, 보다 체계적이고 종합적인 접근 방법을 통해, 최근 수 십 년 동안 많은 발전을 이룩하였다. 이 글은 해양 생태모델의 이론적 배경을 살피고, 모델 수립 시 고려해야 할 사항 및 최근 동향에 대하여 소개한다. Ecosystem models are mathematical representations of underlying mechanistic relationships among ecological components and processes. Ecosystem modeling is a useful tool to visualize inherent complexities of ecological relationships among components and the characteristic variability in ecological systems, and to quantitatively predict effects of modification of systems due to human activities and/or climate change. A number of interdisciplinary programs in recent 20 to 30 years motivated oceanographic communities to explore and employ systematic and holistic approaches, and as an outcome of these efforts, synthesis and modeling became a popular and important way of integrating lessons learned from many on-going projects. This is a brief review that includes: background information of ecosystem dynamics model; what needs to be considered in building a model framework; biologically-physically coupled processes; end-to-end modeling efforts; and parameterization and related issues.

연구 논문 : 지상용 열적외선 센서의 항공기 탑재를 통한 연안 해수표층온도 추출

강기묵 ( Ki Mook Kang ),김덕진 ( Duk Jin Kim ),김승희 ( Seung Hee Kim ),조양기 ( Yang Ki Cho ),이상호 ( Sang Ho Lee ) 대한원격탐사학회 2014 大韓遠隔探査學會誌 Vol.30 No.6

The Sea Surface Temperature (SST) is one of the most important oceanic environmental factors in determining the change of marine environments and ecological activities. Satellite thermal infrared images can be effective for understanding the global trend of sea surface temperature due to large scale. However, their low spatial resolution caused some limitations in some areas where complicated and refined coastal shapes due to many islands are present as in the Korean Peninsula. The coastal ocean is also very important because human activities interact with the environmental change of coastal area and most aqua farming is distributed in the coastal ocean. Thus, low-cost airborne thermal infrared remote sensing with high resolution capability is considered for verifying its possibility to extract SST and to monitor the changes of coastal environment. In this study, an airborne thermal infrared system was implemented using a low-cost and ground-based thermal infrared camera (FLIR), and more than 8 airborne acquisitions were carried out in the western coast of the Korean Peninsula during the periods between May 23, 2012 and December 7, 2013. The acquired thermal infrared images were radiometrically calibrated using an atmospheric radiative transfer model with a support from a temperature-humidity sensor, and geometrically calibrated using GPS and IMU sensors. In particular, the airborne sea surface temperature acquired in June 25, 2013 was compared and verified with satellite SST as well as ship-borne thermal infrared and in-situ SST data. As a result, the airborne thermal infrared sensor extracted SST with an accuracy of 1ºC.

연안 해양기상(해상풍, 수온) 관측을 위한 항공기 원격탐사 시스템

김덕진,조양기,강기묵,김진우,김승희,Kim, Duk-Jin,Cho, Yang-Ki,Kang, Ki-Mook,Kim, Jin-Woo,Kim, Seung-Hee 한국해양학회 2013 바다 Vol.18 No.1

인공위성은 넓은 지역에 대한 전 세계의 정보를 획득하는데 유용하지만, 좁은 지역에 대한 적시적소에 촬영하는 데는 한계가 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 본 연구에서는 항공기 원격탐사 시스템을 구축하였다. 항공기 원격탐사시스템은 SAR센서와 열적외선 센서로 구성되어 있으며, 획득된 자료의 방사 및 기사보정을 위하여 GPS, IMU, 온도/습도계 등도 설치하였다. SAR영상은 표면 거칠기에 따라 민감하게 반응하여 밝기 값이 달라지게 되며, 해양에서는 바람에 의해 쉽게 생성 되는 표면 장력파의 진폭이 이러한 표면 거칠기를 야기한다. 따라서 정량화된 SAR의 후방산란과 해상풍 사이의 관계식을 통해 해상풍 추출이 가능하다. 한편, 열적외선 센서는 물체의 온도를 측정하는데 유용하며, 물체와 센서 사이의 대기에 의한 효과를 보정한 후 수온 추출이 이루어진다. 이 두 센서를 탑재한 항공기로 서해안 일대를 4차례 시험비행을 수행하였으며, 이로부터 획득된 SAR 및 열적외선 영상의 품질이 연안환경 모니터링 및 해양기상 자료 추출에 충분함을 보여주었다. Although space-borne satellites are useful in obtaining information all around the world, they cannot observe at a suitable time and place. In order to overcome these limitations, an airborne remote sensing system was developed in this study. It is composed of a SAR sensor and a thermal infrared sensor. Additionally GPS, IMU, and thermometer/hygrometer were attached to the plane for radiometric and geometric calibration. The brightness of SAR image varies depending on surface roughness, and capillary waves on the sea surface, which are easily generated by sea winds, induce the surface roughness. Thus, sea surface wind can be estimated using the relationship between quantified SAR backscattering coefficient and the sea surface wind. On the other hand, thermal infrared sensor is sensitive to measure object's temperature. Sea surface temperature is obtained from the thermal infrared sensor after correcting the atmospheric effects which are located between sea surface and the sensor. Using these two remote sensing sensors mounted on airplane, four test flights were carried out along the west coast of Korea. The obtained SAR and thermal infrared images have shown that these images were useful enough to monitor coastal environment and estimate marine meteorology data.

해양 생물 펌프가 대기 중 이산화탄소에 미치는 영향 그리고 기후 변동과의 연관성

권은영,조양기,Kwon, Eun Young,Cho, Yang-Ki 한국해양학회 2013 바다 Vol.18 No.4

The ocean is the largest reservoir of carbon in the climate system. Atmospheric $CO_2$ is efficiently transferred to the deep ocean by a process called the biological carbon pump: photosynthetic fixation of $CO_2$ at the sea surface and remineralization of sinking organic carbon at depths are main causes for the vertical contrast of carbon in the ocean. The sequestered carbon to the deep ocean returns to the sea surface by ocean circulation. Part of the upwelled $CO_2$ leaks into the atmosphere through air-sea gas exchange. It has been suggested that the air-sea partitioning of carbon has varied in concert with the glacial-interglacial climate variations, due partly to changes in ocean circulation. In this review paper, we briefly summarize key concepts of the oceanic carbon pump. We also discuss the response of the air-sea carbon partitioning to change in ocean circulation in the context of the glacial-interglacial climate change. 바다-육지-대기로 이루어진 기후 시스템에서 가장 큰 탄소의 저장고는 바다이다. 바다가 대기로부터 탄소를 흡수하는 주요 수단은 생물 활동에 의한 것으로서, 광합성에 의해 유기 물질로 동화된 탄소가 해저로 침강하고 분해되는 과정에서 깊은 바다물은 탄소를 축적하게 된다. 이러한 탄소 수송 작용을 생물 펌프라 부르며, 해수면 탄소 농도를 낮춤으로써 대기 중 이산화탄소 분압을 낮은 상태로 유지해주는 중요한 기작이다. 생물 펌프에 의해 해저에 축적된 탄소는 해양 순환에 의해 해수면에 돌아오고, 해양-대기 기체 교환에 의해 대기로 배출된다. 바다가 대기와 소통하는 이산화탄소의 양은 과거 빙하기-간빙기 기후 변동과 관련하여 과거 수십만년동안 대기 중 이산화탄소 분압변화에 주도적인 역할을 하여 온 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 바다에서 일어나는 탄소 순환을 간단하게 소개하고, 해양 순환의 변화가 어떻게 탄소 순환을 변형시키고, 대기 중 이산화탄소에 영향을 미치는지를 기후 변동의 관점에서 살펴보고자 한다.

서해안 곰소만 갯벌 온도의 구조 및 변화

이상호,조양기,유광우,김영곤,최현용,Lee, Sang-Ho,Cho, Yang-Ki,You, Kwang-Woo,Kim, Young-Gon,Choi, Hyun-Yong 한국해양학회 2005 바다 Vol.10 No.1

갯벌의 온도구조와 열적 특성변화를 조사하기 위해 서해안 공소만 갯벌조간대에서 고도가 다른 3개 지점을 설정하여 40 cm깊이까지 계절별로 1개월간의 온도관측을 수행하였다. 표층에서 평균온도는 하계에 아래층보다 높고 동계에는 낮아져 표층가열과 냉각에 의한 온도구조와 변화 형태를 보여주었으며 표준편차는 아래층으로 갈수록 감소하였다. 주기성이 뚜렷한 일사량과 조위 변화가 주로 단기적 온도변화를 야기하였고, 간헐적으로는 강우와 강한 풍속도 영향을 주었다. 시계열분석에 의하면 24시간, 12시간 그리고 8시간 주기 성분에 강한 에너지 첨두(peak)를 보였으며, 24시간 주기성분이 가장 큰 에너지를 보였다. 24시간 주기 성분은 일사량변화, 12시간 주기는 반일주조 조위변화 그리고 8시간 주기성분은 일사량과 조위변화의 상호작용에 의한 온도파동으로 해석되었다. EOF분석에서 제 1모드와 제 2모드가 수직온도구조 변화의 96%를 차지하였다 제 1모드는 갯벌 표층에서의 가열과 냉각에 의한 현상으로, 제 2모드는 갯벌내부의 열 전파과정에서 발생하는 지연효과로 해석되었다. 교차스펙트럼 분석에서 24시간 주기성분 온도파동에 의한 열전달위상은 깊이에 따라 선형적으로 증가하는 평균위상 차이를 보였고, 표층에서 10 cm, 20 cm, 40 cm 깊이까지의 위상 차이에 의한 지연시간은 각각 3.2시간, 6.5시간 9.8시간이었다. 일차원적 열확산모델에서 산출된 24시간 주기성분 온도파동의 수직 확산계수는 깊이와 계절에 걸쳐 평균하였을 때 중부조간대 정점에서는 $0.70{\times}10^{-6}m^2/s$, 하부조간대 정점에서는 $0.57{\times}10^{-6}m^2/s$의 값을 보였다. 깊이 평균된 확산계수는 봄철에 크고 여름철에 작았고, 계절 평균된 확산계수는 2cm부터 10cm깊이까지 증가하고 10cin부터 40cm깊이까지는 감소하는 수직구조를 보였다. 평균 열확산계수를 사용하여 구한 온도전파 확산속도는 2 cm 깊이로부터 10 cm, 20cm, 40cm까지 각각 $8.75{\times}10^{-4}cm/s,\;3.8{\times}10{-4}cm/s,\;1.7{\times}10^{-4}cm/s$정도의 값이 되어 표층에서 깊어질수록 작아졌다. Soil temperature was measured from the surface to 40 cm depth at three stations with different heights in tidal flat of Gomso Bay, west coast of Korea, for one month in every season 2004 to examine the thermal structure and the variation. Mean temperature in surface layer was higher in summer and lower in winter than in lower layer, reflecting the seasonal variation of vertically propagating structure of temperature by heating and cooling from the tidal flat surface. Standard deviation of temperature decreased from the surface to lower layer. Periodic variations of solar radiation energy and tide mainly caused short term variation of soil temperature, which was also intermittently influenced by precipitation and wind. Time series analysis showed the power spectral energy peaks at the periods of 24, 12 and 8 hours, and the strongest peak appeared at 24 hour period. These peaks can be interpreted as temperature waves forced by variations of solar radiation, diurnal tide and interaction of both variations, respectively. EOF analysis showed that the first and the second modes resolved 96% of variation of vertical temperature structure. The first mode was interpreted as the heating antl cooling from tidal flat surface and the second mode as the effect of phase lag produced by temperature wave propagation in the soil. The phase of heat transfer by 24 hour period wave, analyzed by cross spectrum, showed that mean phase difference of the temperature wave increased almost linearly with the soil depth. The time lags by the phase difference from surface to 10, 20 and 40cm were 3.2,6.5 and 9.8 hours, respectively. Vertical thermal diffusivity of temperature wave of 24 hour period was estimated using one dimensional thermal diffusion model. Average diffusivity over the soil depths and seasons resulted in $0.70{\times}10^{-6}m^2/s$ at the middle station and $0.57{\times}10^{-6}m^2/s$ at the lowest station. The depth-averaged diffusivity was large in spring and small in summer and the seasonal mean diffusivity vertically increased from 2 cm to 10 cm and decreased from 10 cm to 40 cm. Thermal propagation speeds were estimated by $8.75{\times}10^{-4}cm/s,\;3.8{\times}10{-4}cm/s,\;and\;1.7{\times}10^{-4}cm/s$ from 2 cm to 10 cm, 20 cm and 40 cm, respectively, indicating the speed reduction with depth increasing from the surface.

원자력발전소 온배수 영향 해양물리분야 조사의 표준지침

이재학,노영재,조양기,Lee, Jae-Hak,Ro, Young-Jae,Cho, Yang-Ki 한국해양학회 2007 바다 Vol.12 No.1

원자력발전소 온배수 영향 조사 과정상 문제점을 평가하고 대안으로서 조사 표준 지침을 제시하였다. 관측이나 온배수 확산 모델링 단독으로 이루어진 지금까지의 방법으로는 시간에 따른 온배수에 의한 수온 분포의 변화를 정량적으로 파악하는데 한계가 있으므로, 관측과 온배수 확산 수치모델링의 상호 보완적인 조사를 병행하는 것이 바람직하다. 현장 관측은 원자력발전소 인근 해역의 모든 자연적 열원의 영향을 고려한 열수지 모형의 개념에 근거한 조사가 중요하며, 수치모델링의 결과를 기준 수온분포로서 활용하고자 할 경우에는 수치모델링에 의한 현상 재현이 통계적 유의수준에 도달한 경우에 한정하도록 하였다. 또한, 과거의 순환 및 확산 모델링의 문제점을 개선하기 위한 대안으로서 표준코드의 개발을 제안하였다. The methods of physical oceanographic surveys to examine the effect of thermal discharge from nuclear power plants in Korea have been reviewed and a standard guide to the survey is proposed. It is desirable that in situ observation and numerical thermal diffusion modeling are conducted simultaneously to describe the variation in temperature distribution affected by thermal discharge from a power plant because any observation or numerical modeling alone has limits to do so quantitatively. It is suggested that the field observation must be based on the concept of heat budget modeling considering all artificial and natural heat sources/sinks around the power plant. Any results from numerical modeling must reach to a certain statistical significance level to use for a standard temperature distribution. In addition, the development of standard numerical codes is proposed to improve the problems shown in the past numerical circulation and diffusion modelling.

여름철 황해 동부 연안을 따라 흐르는 연안 경계류: 수치 모델 실험

권경만,최병주,이상호,조양기,장찬주,Kwon, Kyung-Man,Choi, Byoung-Ju,Lee, Sang-Ho,Cho, Yang-Ki,Jang, Chan-Joo 한국해양학회 2011 바다 Vol.16 No.4

여름철 황해 동부 연안 저층에 형성되는 수온전선을 따라 북쪽으로 흐르는 연안 경계류의 크기와 위치에 영향을 주는 요소들을 3차원 수치모형인 ROMS를 이용하여 살펴보았다. 여름에 수심이 깊은 외해에서는 태양 가열로 강한 성층에 존재하지만 수심이 얕은 연안에서는 조류가 일으키는 저층 혼합으로 해수물성이 연직으로 잘 혼합된다. 이 과정에서 성층화된 외해와 연직 혼합이 잘되고 수온이 높은 연안 사이에서 수온전선이 형성되며, 수온전선을 가로 지르는 방향의 밀도 구배에 의해 수온전선을 따라 북쪽으로 흐르는 연안 경계류가 발생함을 확인하였다. 해류계를 이용한 현장 관측에서도 약 10 cm/s로 북상하는 연안 경계류가 관측되었다. 이러한 수온전선을 따라 북쪽으로 흐르는 연안 경계류는 주로 조류와 바람의 영향을 크게 받는다. 조류에 의한 저층 혼합과 바람에 의한 표층 혼합이 여름철 황해 동부 경계류에 가장 큰 영향을 주는 요소다. 바람에 의한 표층 혼합은 북쪽으로 흐르는 황해 동부 연안 경계류의 폭을 더 넓게 하여 수송량을 증가시킨다. 강물의 유입과 일사량의 변화는 연안 경계류의 세기와 위치 변화에 큰 영향을 주지 않는다. 성층이 강하게 이루어지는 여름철 황해 동부 연안 $36^{\circ}N$에서는 대조기(소조기) 동안 강한(약한) 조류가 북쪽으로 흐르는 해류의 수송량을 증가(감소)시키지만, 동안 경계류의 위치를 크게 변화시키지는 않는다. 연안 경계류의 평균적인 위치는 바람의 세기 변화에 따라 변화하였다. Coastal boundary current flows along the eastern boundary of the Yellow Sea and its speed was about 0.l m/s during the summer 2007. In order to find major factors that affect the coastal boundary current in the eastern Yellow Sea, three-dimensional numerical model experiments were performed. The model simulation results were validated against hydrographic and current meter data in the eastern Yellow Sea. The eastern boundary current flows along the bottom front over the upper part of slopping bottom. Strength and position of the current were affected by tides, winds, local river discharge, and solar radiation. Tidal stirring and surface wind mixing were major factors that control the summertime boundary currents along the bottom front. Tidal stirring was essential to generate the bottom temperature front and boundary current. Wind mixing made the boundary current wider and augmented its north-ward transport. Buoyancy forcing from the freshwater input and solar radiation also affected the boundary current but their contributions were minor. Strong (weak) tidal mixing during spring (neap) tides made the northward transport larger (smaller) in the numerical simulations. But offshore position of the eastern boundary current's major axis was not apparently changed by the spring-neap cycle in the mid-eastern Yellow Sea due to strong summer stratification. The mean position of coastal boundary current varied due to variations in the level of wind mixing.