남해와 동중국해에서 위성으로 추정된 표층수온 및 클로로필의 장기 변화

손영백,유주형,노재훈,주세종,김상현 한국해양과학기술원 2012 Ocean and Polar Research Vol.34 No.2

The purpose of this study is to investigate climatological variations from the sea surface temperature (SST), chlorophyll-a concentration (Chl-a), and phytoplankton size class (PSC), using NOAA AVHRR, SeaWiFS, and MODIS data in the South Sea of Korea (SSK) and East China Sea (ECS). 26-year monthly SST and 13-year monthly Chl-a and PSC data, separated by whole and nine-different areas, were used to understand seasonal and inter-annual variations. SST and Chl-a clearly showed seasonal variations: higher SST and Chl-a were observed during the summer and spring, and lower values occurred during the winter and summer. The annual and monthly SST over 26 years increased by 0.2~1.0oC. The annual and monthly Chl-a concentration over 13 years decreased by 0.2~1.1 mg/m3. To determine more detailed spatial and temporal variations, we used the combined data with monthly SST, Chl-a, and PSC. Between 1998 and 2010, the inter-annual trend of Chl-a decreased, with decreasing micro- and nano-size plankton, and increasing pico-size plankton. In regional analysis, the west region of the study area was spatially and temporally correlated with the area dominated by decreasing micro-size plankton; while the east region was less sensitive to coastal and land effects, and was dominated by increasing pico-size plankton. This phenomenon is better related to one or more forcing factors: the increased stratification of ocean driven by changes occurring in spatial variations of the SST caused limited contributions of nutrients and changed marine ecosystems in the study area.

현장관측 및 원격탐사 자료를 이용한 북동 멕시코 만에서 El $Ni\tilde{n}o$와 La $Ni\tilde{n}a$ 기간 동안 표층 입자성 유기탄소의 시/공간적 변화 연구

손영백,Son, Young-Baek,Gardner, Wilford D. 한국해양학회 2010 바다 Vol.15 No.2

북동 멕시코 만에서 particulate organic carbon(POC)의 시/공간적 변화를 조사하기 위하여, 1997년 11월부터 2000년 8월까지 총 9번의 관측이 이루어 졌으며, 같은 기간 동안 위성자료(해색, 표층수온, 해면고도이상, 표층바람)와 주요 강들 의 유출량이 조사되었다. POC 농도는 내 대륙붕과 미시시피 하구 역에서 높은 값을 (>100 $mg/m^3$) 나타내고 대륙붕과 대륙사면으로 가면서 감소된다. POC의 경년 변화는 상대적으로 1997과 1998년(El $Ni\tilde{n}o$)이 1999과 2000년(La $Ni\tilde{n}a$) 보다 상대적으로 증가되어 나타난다. 이런 현상은 미시시피강 및 다른 주요 강들에 영향을 주는 강우량 변화에 따른 담수 유 입의 변화와 직접적으로 연관되어 있으며, 강우량 변화는 ENSO 현상과 같은 세계 기후변화와 관련이 있는 것으로 사료 된다. 북동 멕시코 만 연안으로 유입되는 주요 강들의 방류량은 초봄에 증가되어 여름과 가을에 감소되지만, 공간적으로 확장된 높은 농도의 POC 분포는 여름 조사기간에서 관측되고, 낮은 농도 및 제한된 확산은 가을과 초 봄 관측에서 나타 난다. 여름철 동안 상대적인 강의 유출량은 봄에 비하여 현저하게 감소하지만, 증가된 표층수온은 수층을 강하게 성층화 시키고 표층에서 부력을 증가시킨다. 이런 조건에서 고농도의 POC를 함유하는 저염수는 상부 대륙사면까지 확장되고 이 는 Loop Current와 Loop Current Eddies의해서 조절된다. 봄과 가을 동안 유출량은 보통이거나 이상을 보이지만, 증가된 바람과 낮은 표층수온으로 인하여 수직적 혼합을 유발하고 이는 높은 농도의 POC를 내 대륙붕에 제한 시키는 것으로 사료된다. Surface particulate organic carbon (POC) concentration was measured in the Northeastern Gulf of Mexico on 9 cruises from November 1997 to August 2000 to investigate the seasonal and spatial variability related to synchronous remote sensing data (Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS), sea surface temperature (SST), sea surface height anomaly (SSHA), and sea surface wind (SSW)) and recorded river discharge data. Surface POC concentrations have higher values (>100 $mg/m^3$) on the inner shelf and near the Mississippi Delta, and decrease across the shelf and slope. The inter-annual variations of surface POC concentrations are relatively higher during 1997 and 1998 (El Nino) than during 1999 and 2000 (La Nina) in the study area. This phenomenon is directly related to the output of Mississippi River and other major rivers, which associated with global climate change such as ENSO events. Although highest river runoff into the northern Gulf of Mexico Coast occurs in early spring and lowest flow in late summer and fall, wide-range POC plumes are observed during the summer cruises and lower concentrations and narrow dispersion of POC during the spring and fall cruises. During the summer seasons, the river discharge remarkably decreases compared to the spring, but increasing temperature causes strong stratification of the water column and increasing buoyancy in near-surface waters. Low-density plumes containing higher POC concentrations extend out over the shelf and slope with spatial patterns and controlled by the Loop Current and eddies, which dominate offshore circulation. Although river discharge is normal or abnormal during the spring and fall seasons, increasing wind stress and decreasing temperature cause vertical mixing, with higher surface POC concentrations confined to the inner shelf.

위성 해색자료에서 추정한 동중국해 클로로필 선형경향의 계절별 차이

손영백,장찬주,김상현 한국해양과학기술원 2013 Ocean and Polar Research Vol.35 No.2

The purpose of this study is to investigate seasonal difference in linear trends in satellite-derived chlorophyll-a concentration (Chl-a) and their related environmental changes in the South Sea of Korea (SSK) and East China Sea (ECS) for recent 15 years (Jan. 1998~Dec. 2012) by analyzing climatological data of Chl-a, Rrs(555), sea surface wind (SSW) and nutrient. A linear trend analysis of Chl-a data reveals that, during recent 15 years, the spring bloom was enhanced in most of the ECS, while summer and fall blooms were weakened. The increased spring (Mar. - May) Chl-a was associated with strengthened winter (Dec. - Feb.) wind that probably provided more nutrient into the upper ocean from the deep. The causes of decreased summer (Jun. - Aug.) Chl-a in the northern ECS were uncertain, but seemed to be related with the nutrient limitation. Recently (after 2006), low-salinity Changjiang diluted water in the south of Jeju and the SSK had lower phosphate that caused increase in N/P ratio with Chl-a decrease. The decreased fall (Sep. - Nov.) Chl-a was associated with weakened wind that tends to entrain less nutrient into the upper ocean from the deep. This study suggests that phytoplankton in the ECS differently changes in response to environmental changes depending on season and region.

기후변화가 주는 제주 바다의 변화

손영백 제주학회 2021 제주학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.2

동중국해에서 위성에서 추정된 10년 동안의 표층 입자성 유기 탄소의 시/공간적 변화

손영백,이태희,최동림,장성태,김철호,안유환,유주형,김문구,정섬규,Son, Young-Baek,Lee, Tae-Hee,Choi, Dong-Lim,Jang, Sung-Tae,Kim, Cheol-Ho,Ahn, Yu-Hwan,Ryu, Joo-Hyung,Kim, Moon-Koo,Jung, Seom-Kyu,Ishizaka, Joji 대한원격탐사학회 2010 大韓遠隔探査學會誌 Vol.26 No.4

SeaWiFS자료를 Maximum Normalized Difference Carbon Index(MNDCI) 알고리즘을 이용하여 추정된 particulate organic carbon(POC)는 장강에서 유입된 담수의 영향을 받는 동중국해에서 시/공간적 해양환경 변화를 조사하는데 사용했다. 10년 평균한 POC 농도는 (1997년-2007년) 뚜렷한 계절적 변화를 보인다. POC 경년 변화는 전체 지역 평균값과 표준편차를 이용하여 세 개의 지역으로 나누어 평균한 결과에서 1998년 이후 꾸준한 감소를 보이는 장강과는 달리 감소되는 경향이 관측되지 않았다. 자세한 POC 시/공간적인 변화를 관측하기 위하여, 2000년부터 2007년까지 여름철 (6월-9월) 자료를 선정하여 empirical orthogonal function(EOF) 분석을 실시하였다. 첫 번째 성분은 장강으로부터 유입되는 담수의 영향으로 공간적인 변화가 이루어졌다. 두 번째 성분은 장강의 유출량과는 약한 상관관계를 보이고, 공간적으로 남-북 방향의 변화가 관측되었다. 2000년부터 2003년까지 상대적으로 높은 POC 분포는 연구지역 남쪽 부분에서 나타난다. 2004년부터 2007년까지 이런 변화는 연구지역 북쪽 부분에서 관측되었다. 장기적인 변화는 방류량의 감소에 의한 영향보다는 공간적인 변화에 기인한 것으로 사료되며, 이는 현장 관측자료에서 유사한 결과를 보였다. Surface particulate organic carbon (POC) concentration estimated from Maximum Normalized Difference Carbon Index (MNDCI) algorithm using SeaWiFS data is used to determine spatial and temporal variations of the Changjiang Diluted Water (CDW) in the East China Sea. 10-year monthly POC concentrations (1997-2007) show clearly seasonal variations. Inter-annual variation of POC in whole and three different areas separated by standard deviation is not linearly correlated with the Changjiang River discharge that has decreased after 1998. To determine more detailed spatial and temporal POC variations, we used empirical orthogonal function (EOF) analysis in summer (Jun.-Sep.) from 2000 to 2007. First mode is spatially and temporally correlated with the area influenced by the Changjiang River discharge. Second mode is temporally less sensitive with the Changjiang River discharge but spatially correlated with north-south patterns. Relatively higher POC variations during 2000 and 2003 were shown in the southern East China Sea. These patterns during 2004 and 2007 moved to the northern East China Sea. This phenomenon is better related to spatial variations of wind-direction than the amount of Changjiang River discharge, which is verified from in-situ measurement.

저궤도 원격탐사 활용 제주연안 해조류 탐지 및 변화 분석

손영백,민승환,권순열,박광섭,이태희 한국환경생물학회 2020 한국환경생물학회 학술대회 Vol.2020 No.11

GOCI에서 관측된 일본 센다이 지진해일(tsunami) 효과

손영백,유주형,박영제,최종국,문정언,안재현,안유환,한희정,이순주,조성익 대한조선학회 2011 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2011 No.6

해색위성 GOCI을 이용한 녹조(green algae bloom)의 탐지 및 이상 분포 추적

손영백,유주형,박영제,유정미,한희정,민지은,이보람,박영규 대한조선학회 2012 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2012 No.5

인도양 쌍극진동 변동에 따른 위성에서 추정된 표층 클로로필-a 농도 변화 연구

손영백,김석현,김상현,노태근 대한원격탐사학회 2017 大韓遠隔探査學會誌 Vol.33 No.6

To understand the temporal and spatial variations of surface chlorophyll-a concentration (Chl-a) distribution in the Indian Ocean (30°E~120°E, 30°S~30°N) by the Indian Ocean Dipole (IOD), we conducted EOF and K means analyses of monthly satellite-derived Chl-a data in the region during 1998~2016 periods. Chl-a showed low values in the central region of the Indian Ocean and relatively high values in the upwelling region and around the marginal regions of the Indian Ocean. It also had a strong seasonal variation of Chl-a, showing the lowest value in the spring and the highest value in summer due to the change of the monsoon and current system. The EOF analysis showed that Chl-a variation in EOF mode 1 is related to ENSO (El Niño/Southern Oscillation) and that of mode 2 is linked to IOD. Both modes explained spatially opposite trends of Chl-a in the east and west Indian Ocean. From K means analysis, the Chl-a variation in the east and west Indian Ocean, and around India have relatively good relationship with IOD while that in the tropical and middle Indian Ocean closely associated with ENSO. The spatial and temporal distribution of Chl-a also showed distinct spatial and temporal variations depend on the different types of IOD events. IOD classifies two patterns, which occurred during the developing ENSO (First Type IOD) and the year following ENSO event (Second Type IOD). Chl-a variation in the First Type IOD started in summer and peaked in fall around the east and west Indian Ocean. Chl-a variation in the Second Type IOD occurred started in spring, peaked in summer and fall, and disappeared in winter. In the Chl-a variation related to IOD, developing process appearing in the Chl-a difference between the east and west Indian ocean was similar. Chl-a variation in the northern Indian Ocean were opposite trend with changing developing phase of IOD. 본 연구는 2017년부터 “이사부호”를 활용하여 인도양에서 본격적으로 수행되는 관측에 앞서 위성을활용하여 인도양 쌍극진동(Indian Ocean Dipole, IOD) 변동에 따른 위성에서 추정된 클로로필-a 농도의시/공간적 변화를 이해하는데 목적이 있다. 특히 단기적인 변화보다는 장기 변화에 초점을 두고 1998년부터2016년까지 해색위성에서 계산된 월평균 클로로필-a 농도 자료를 이용하여 인도양 전 해역(30°E~120°E, 30°S~30°N)을 대상으로 분석했다. 클로로필-a 농도는 중앙 인도양에서 낮고, 용승해역 및 대륙 주변 해역에서 증가되었다. 계절풍과 해류시스템의 영향으로 클로로필-a 농도는 봄에 가장 감소하고 여름에 최대를 나타냈다. Empirical Orthogonal Function(EOF) 분석 결과, 첫 번째 모드의 클로로필-a 농도 변화는 엔소(El Nin˜o/Southern Oscillation, ENSO)의 변화와 높은 관계를 보이고, 두 번째 모드의 클로로필-a 농도 변화는 엔소에 의한 영향보다는 인도양 쌍극진동의 변화와 상대적으로 높은 관계를 나타냈다. 클로로필-a 농도는 두 개의 모드에서 공통적으로 동 인도양과 서 인도양에서 서로 상반된 변화를 나타냈다. 클로로필-a 농도 변화는 동 인도양, 서 인도양및 인도 주변 해역에서는 인도양 쌍극진동과 밀접한 관계를 보이고, 열대 중앙 인도양 중에서는 상대적으로엔소의 변화와 높은 관계를 나타냈다. 그러나 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화는 인도양 쌍극진동의 발생 기작에 따라 다른 반응을 나타냈다. 클로로필-a 농도 변화는 첫 번째 타입 인도양 쌍극진동(엔소 발생시기와 동일)은 여름철에 동 인도양과 서인도양에서 클로로필-a 농도 차이가 생기고, 최대는 가을에 발생했다. 두 번째 타입 인도양 쌍극진동(엔소발생 후 그 다음 해 또는 소멸되는 시기)은 봄에 동 인도양과 서 인도양 클로로필-a 농도 차이가 생기고, 여름과 가을에 증가되어, 겨울에 감소되었다. 인도양 쌍극진동의 변동에 따른 클로로필-a 농도 변화는 동 인도양과 서 인도양의 클로로필-a 농도 차이를 발생시키는 과정은 유사하지만, 북부 인도양은 쌍극진동 발생기작에 따라 상반된 클로로필-a 농도 변화를 나타냈다.

무인해상자율로봇(Wave Glider)을 이용한 해양관측 현황

손영백,모태준,정섬규,황재동,오현주,김상현,유주형,조진형,Son, Young Baek,Moh, Taejun,Jung, Seom-Kyu,Hwnag, Jae Dong,Oh, Hyunju,Kim, Sang-Hyun,Ryu, Joo-Hyung,Cho, Jin Hyung 대한원격탐사학회 2018 大韓遠隔探査學會誌 Vol.34 No.2

해양을 관측하는 작업 중에서 무인자율수상체계를 활용한 관측은 장거리 원거리 이동하여 해양재난, 재해 발생 해역 관측 및 악천우에서도 관측이 가능해졌다. 그리고 제한된 관측 영역 외 광역의 해역에서 발생한 현상을 연계하여 종합적으로 분석하는 융합기술들이 개발되고 있다. Wave Glider는 대표적인 무인자율수상체계 중 하나로, 파도에 의한 상하 움직임으로 전진하며 장거리 기동이 가능하고 위성통신을 통하여 자율적으로 이동하는 이동형 부이체계로 기존 관측의 한계를 극복하는 차세대 관측체계로 부각되고 있다. 본 연구에서는 2016년과 2017년 두 차례 중국 기원 저염분수 영향이 발생하는 하계에 제주를 포함하는 동중국해에서 관측을 수행하였다. 하계 동중국해 해역에서 발생한 고수온 현상과 저염분수와의 관계를 파악하기 위해서 광역(위성) 감시망과 국지적(Wave Glider) 감시망을 이용하여 관측을 수행했다. 그리고 동중국해에 영향을 준 태풍 또한 두 감시망에서 실시간 영향을 관측했다. 이것은 최근 개발되는 무인수상체계가 높은 내구성과 자율무인 체계로 인하여 다양한 해양환경에서 장기간 관측이 가능해지면서 다른 감시망과 연동하여 종합적이고 효율적인 관측체계를 구축하게 되었다. An unmanned autonomous maritime surface system can move the vehicle to the areas for observing the ocean accidents, disasters, and severe weather conditions. Detection and monitoring technologies have been developed by the converging of the regional and local surveillance system. Wave Glider, one of the autonomous maritime surface systems, is ocean-wave propelled autonomous surface vehicle and controlled using Iridium satellite communication. In this study, we carried out two-time Wave Glider observations for 2016 and 2017 summer in the East China Sea that the area was influenced by low-salinity water. We observed the sea surface warming effect due to the low-salinity water using the regional (satellite) and local (Wave Glider) surveillance system. We also monitored the effect of the typhoon and understood the change of the ocean-atmosphere environments in real-time. New unmanned surface system with autonomous system and high endurance structure can measure comprehensively and usefully a long observation in complicated ocean environments because of connecting with other surveillance systems.