황해 동부 해안의 홀로세 해수면 변동 특성을 이해하고 시기 별 상승추세를 비교하기 위하여 지질학적 대리기 록과 기기관측 자료를 통합하여 분석하였다. 홀로세 동안 황해의 해수면은 초기에 약 10 mm/yr의 속도로 빠르게 상승 하고 중기를 거쳐 후기로 갈수록 해수면 상승률은 1 mm/yr 정도로 둔화되며, 20세기 해수면은 홀로세 후기보다 다소 빠르게 상승하였다. 빠른 상승으로 알려진 현재 해수면 상승률은 홀로세 초기와 중기의 상승추세와 비교할 때 사실 훨씬 낮거나 비슷하게 나타난다. 최근 조위계 자료는 황해 해수면이 21세기로 갈수록 상승률이 높아지고 있음을 나타낸 다. 이러한 상승 추세는 전 지구적 해수면 변화와 일치한다. 추가적으로, 연구지역에서 현재의 해수면 상승 추세는 이 산화탄소 농도와 해수표층온도의 증가율과 대비되며, 이는 인간활동에 수반된 지구온난화의 신호이다. 그러므로 황해 동부와 전세계의 해양에서 관찰되는 현 지구온난화에 의해 야기된 해수면 변화를 ‘인류세’ 해수면 변화라고 제안한다. 이 해수면변화는 조위계와 인공위성 고도계 같은 기기관측을 기반으로 하며, 계측시대를 의미한다. 이와 같이, 황해의 홀로세 해수면 변동은 대리기록으로, ‘인류세’ 해수면은 기기관측을 기반으로 한다.

기후 변화의 영향으로 해수면의 상승이 가속화되고 있다 예측에 따라서는 세기 말까지 이상의 상승을 예고하고 있는데 태평양의 소도서국을 포함 하여 많은 도서 국가는 존립을 위협받고 저지대 연안국은 물에 잠길 수도 있을 것이다 해수면 상승은 또한 각 연안국이 채택하고 있는 기선이나 해양관할수역 및 그 수역에 대한 해양경계획정 등에 지대한 영향을 미칠 수 있다 유엔해양법협 약상 기점은 저조선에 정해지고 해양관할수역은 저조선으로부터 일정 거리에 정해지기 때문에 만약 저조선이 해수면 상승으로 후퇴한다면 연안국은 기선과 해양관할수역을 이동하여야 할 것이다 우리나라도 해수면 상승의 영향을 받고 있는 상황이다 이에 본 논문은 해수면 상승에 따른 기선 변화의 영향을 검토하고 기선의 이동이 해양경계획정에 미치는 영향을 파악하여 이러한 문제를 해결하기 위한 여러 대안을 검토하고 이를 우리나라의 해양경계획정에 적용하 여 우리 정부의 대응 방향에 대해 제시하고자 하였다

본 연구는 RCP 4종 시나리오(RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 6.0, RCP 8.5)를 적용하여 얻어진 2100년까지의 대기온도 상승값을 해수면 상승 계산방법 중에 하나인 반경험식법(Semi-empirical method)에 적용하여 해수면 상승치를 예측하였다. RCP 4종 시나리오에서 얻어진 결과에 따르면 모든 시나리오에서 해수면이 꾸준히 상승하고 있음을 알 수 있었다. 2050년도까지 RCP 4종 시나리오에 대한 해수면 상승의 차이가 최대 0.08 m 이내였으나 2100년도에는 최대 0.5 m까지 해수면 상승의 격차를 보이고 있었다. RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 6.0, RCP 8.5 시나리오의 2100년도 해수면 예상 상승치는 각각 0.87 m, 1.21 m, 1.02 m, 1.36 m였다. RCP 8.5시나리오는 2060년 이후로 대기온도 상승치가 다른 시나리오에 비해 급상승하는데, 2100년 이후 다른 시나리오와의 해수면 상승 격차는 더 커질 것으로 예상된다. 단순한 비례식으로 추정하면, 2080년도에 RCP 4종 시나리오의 최대 격차가 0.21 m였으나 20년 후인 2100년에는 그 두 배가 넘는 최대 0.5 m였다. 따라서 2120년에는 그 격차가 1.2 m 이상 될 수도 있다.

해수면온도는 급변하는 기후를 이해하는 가장 중요한 해양 변수 중의 하나이므로 과학 교과서에는 정확하고 오류없는 해수면온도 영상이 제시되어야 한다. 그러나 고등학교 교과서에 제시된 해수면온도 영상들은 다양한 원인에서 비롯된 많은 오류들을 가지고 있었다. 본 연구는 제 7차 교육과정에 근거한 24종의 고등학교 과학 교과서, 지구과학 I, 지구과학 II 교과서의 36개의 인공위성 해수면온도 영상을 17개 항목에 대하여 분석하였다. 해수면온도 영상 처리 과정에서 생긴 구름 제거, 육지 마스킹, 색상표, 위치 정보, 시간 표시와 관련된 오류와 인공위성에 대한 기본적인 표현 오류를 조사하였다. 예비교사 25명에게 문제가 있는 대표적인 인공위성 영상들을 제시하고 설문을 실시하고 반응을 분석하였다. 그 결과 대부분의 예비교사들은 해수면온도 영상 처리 과정에서 발생할 수 있는 오류에 대하여 인지하지 못하였으며, 해빙, 강수 유입, 한류와 같은 실제 해양현상과 연관지어 해수면온도를 이해하려는 경향을 보였다. 따라서 교과서 해수면온도 영상은 본 연구에서 제시한 세부 항목들을 고려하여 정확하게 처리되어야 한다.

국립해양조사원 39개소 조위관측소의 후빙기조륙운동(Glacial Isostatic Adjustment, GIA)에 의한 지각변동 속도를 ICE-3G와 ICE-5G 모델로 예측하였다. 또한 위도 32˚-38.5˚N, 경도 124˚-132˚E 범위의 한반도 지역을 0.5˚×0.5˚ 격자로 분할하고 각 격자점에서의 GIA 지각변동 속도를 계산하였다. 그 결과 ICE-3G 모델의 경우 한반도 GIA 수직 지각변동은 평균 0.33 mm/yr이고, ICE-5G 모델의 경우 평균 1.21 mm/yr의 속도로 지각변위가 발생하는 것으로 나타났다. 최신 Ice model인 ICE-5G 모델을 사용할 경우 한반도에서도 약 1 mm/yr 이상의 비교적 높은 GIA 수직 지각변동이 발생하므로 절대해수면 변동을 산정하기 위해서 GIA에 의한 수직변위를 보정해야 함을 확인하였다. 따라서 국립해양조사원에서 제공하는 13개 조위관측소의 상대해수면 변동률에서 ICE-5G 모델에 의한 GIA 지각변동 속도를 보정하여 절대해수면 변동률을 결정하였다. 절대해수면 상승속도를 분석한 결과 GIA 지각변동 속도를 보정한 절대해수면 변동률은 한반도 해역에서 평균 5.04 mm/yr의 상승속도를 나타냈으며, 제주 해역은 평균 8.84 mm/yr로 다른 해역보다 높은 이상 상승률을 나타냈다.

본 연구는 다종 위성 자료를 활용한 해수면온도 합성 기법에 대한 연구이다. 현재 많은 연구자들이 사용하고 있는 NGSST 알고리듬은 위성에 따른 정확도를 고려하지 않고 시 공간 상관도만을 계산하여 해당 픽셀의 값을 추정한다. 본 연구에서는 위성 센서별로 가지고 있는 정확도를 추가로 고려한 해수면온도 합성기법을 제안하고 기존 알고리듬과의 비교를 수행하였다. 합성장을 산출하는데 사용된 센서는 적외 센서인 MODIS, AVHRR 그리고 마이크로파 센서인 AMSR-E를 사용하였고, 2011년 4월 4일을 기준으로 5 km의 공간해상도를 갖는 일일 해수면 온도 합성장을 비교하였다. 부이와의 비교 결과, 기존 방법(NGSST Method)과 제안 방법(New Method)에 의한 표준편차는 각각 0.15℃와 0.12℃이었다. 또한 기존 방법보다 제안 방법에 의한 해수면온도 값은 연안을 제외한 대부분의 해역에서 다소 높게 산출이 되었다. 현 단계에서 정량적인 평가는 어렵지만, 본 연구를 통하여 해수면온도 합성기법에 대한 연구 방향이 제시되었다고 판단된다.

조석 주요 4대분조(M2, S2, K1, O1) 진폭은 해도수심의 기준이 되는 기본수준면을 결정한다. 근해역에서 단기 해수면 관 측자료로 S2 분조와 K1 분조를 정확하게 분리할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 분조의 연보정, 추정법 등이 사용되어 왔으나 이러한 방법에도 여전히 문제점이 내포되어 있다. 본 연구에서는 조화파의 합성에 의한 변조현상을 해석적으로 풀이하고 이를 이용하여 두 분조의 정확한 분리를 방안을 제시한다.

남해 여자만에서 홀로세 후기 해수면 변화에 상응하는 저서성 유공충 변화를 알아보기 위하여 4개의 주상시료를 채취하고, 입도분석, 유공충 종 분류 및 군집 설정, 통계 분석을 실시하였다. 주상시료의 구성퇴적물은 주로 세립질의 실트와 점토로 구성된다. 저서성 유공충은 Core YC-1에서 16속 27종, YC-2에서는 21속 30종, YC-3에서는 29속 50종 그리고 Core YC-4에서는 29속 52종이 분류되었다. 집괴분석 결과 Core YC-1과 YC-2의 Group 1은 A. beccarii 군집이 대표군집으로서 만 상부 퇴적환경, Core YC-3과 YC-4의 Group 2는 E. clavatum-A. beccarii 군집이 대표군집으로서 외해수의 영향을 상대적으로 많이 받는 하부 내만 환경 하에서 퇴적된 것을 지시하고 있다. 종 구성 분석 결과, 하부로부터 상부로 향하여 A. beccarii의 산출빈도는 점점 감소하였고, E. clavatum과 P.F./T.F.의 산출빈도는 점점 증가하였다. 저서성 유공충과 부유성 유공충에서 나타난 이러한 변화 형태는 여자만내에서 홀로세 후기 해수면 상승을 반영하고 있는 것으로 생각된다.

AQUA/AMSR-E 인공위성 자료를 활용하여 3차원 최적내삽 해수면온도 합성장을 생산하였고 시간평균장과 비교하여 문제점과 한계점을 기술하였다. 3-D SST 합성장은 북태평양 중앙부에서 전체적으로 0.05˚C 이하의 작은 오차를 보였으나, 위성 결측이 있는 연안에서는 0.4˚C 이상의 비교적 큰 오차를 유발하였다. 강한 강수나 구름으로 인한 결측이 있는 부분에서는 0.1-0.15˚C에 달하는 오차를 보였다. 시간평균장과 비교한 결과, 구름 부근의 화소에서는 해수면온도를 낮게 계산하는 경향이 있었으며, 해수면온도의 공간적 구배를 감소시키는 평활화가 전체적으로 나타났다. 적도 부근 저위도에서 OI SST는 실제 해수면온도에는 없는 불연속성을 만드는 경향이 있었고, 이는 OI 과정에서 사용한 윈도우의 크기와 해양 현상의 수평 규모가 위도에 따라 변화하는데서 기인하였다. 현상의 공간 규모의 척도인 로스비 내부변형 반경은 북태평양에서 O(1) 정도로 위도에 따른 공간적 변화가 큰 것으로 나타났다. 본 연구는 SST합성장 생산과정에 위도와 해수의 수직적 밀도 구조와 밀접한 관련이 있는 해양 현상의 수평적 규모의 시공간적 변동 특성을 고려해야 함을 제시한다.

북동아시아 해역에서 10년 동안 관측된 광범위한 해양관측 자료와 인공위성 자료를 이용하여 인공위성이 관측한 해수면온도의 정확도를 평가하고 오차(인공위성 해수면온도-실측수온)의 특성을 조사하였다. 845개의 일치점 자료를 분석한 결과 위성 해수면온도 (MCSST)는 해양 관측치에 대해 0.89˚C의 제곱평균오차와 0.18˚C의 편차를 보였다. 위성 수온의 오차는 40˚N에서 ±3˚C에 달하는 위도에 따른 의존성을 보였는데 이는 고위도 해역에 존재하는 작은 소용돌이, 해류, 열전선의 큰 시공간적 변동성과 관련 있는 것으로 판단된다. 많은 수의 위성 해수면온도 자료는 겨울철에 해양관측치보다 낮게 산출되고 여름철에는 높게 산출되는 경향이 있었다. 이러한 계절적 의존성은 인공위성 표층부이 자료가 아닌 해양조사선과 계류부이의 수온자료에서 발견되었는데 해양 상층의 수 m 이내에 강한 수직적 수온 구배가 있음을 보여준다. 본 연구는 인공위성 자료로부터 해수면온도를 산출할 때 해양 피층과 그 아래 층 사이의 수온 차이를 고려하고 보정하려는 노력이 필요함을 강조한다.

본 연구에서는 인도양 해수면 온도의 변동성과 1970년 중 후반 이후 동아시아 여름 몬순의 변화의 상관성을 분석하였다. 전반기의 인도양 해수면 온도는 동아시아 여름강수편차(EASRA), 북서태평양 몬순지수(WNPMI)와 상관관계가 거의 없었지만 후반부에서는 인도양 전 부분에 걸쳐 상관관계가 크게 증가하였다. 인도양 해수면 온도와 동아시아 몬순과의 상관성 관계는 봄철과 여름철 각각 지역적으로 차이를 보였다. 봄철의 경우에는 적도 인도양을 중심으로 높은 상관성을 보인 반면 여름철의 경우에는 벵갈만 근처의 인도양에서 높은 상관성을 보였다. 인도양 해수면 온도의 수십년 주기의 변동성은 ENSO의 변동성보다 동아시아 여름 강수편차에 상관성이 높게 나타나고 있으며 따라서 ENSO보다도 인도양 해수면 온도의 변동성이 동아시아 여름몬순에 더 큰 영향을 줄 수 있다. 이러한 인도양 해수면 온도의 수십년주기의 변동성 차이(후반기 해수면 온도와 전반기 해수면 온도의 차이)를 모델의 강제력으로 주고 AGCM실험을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 모델 실험 결과 실제 전 후반기 강수량의 차이 패턴인 동아시아 북부의 강수 감소, 한반도와 일본 남부의 강수 증가, 중국 남부의 강수 증가의 패턴이 보였다. 특히 8월의 북서태평양고기압의 확장으로 인한 강수의 증가는 실제 기후변화 차이를 나타낸다. 인도양 해수면 증가로 인한 모델상에서의 대기 순환은 벵갈만-인도양과 북서태평양의 상승기류 중심을 더욱 강화시키는 역할을 해주며 북서태평양에는 고기압성 기류를 강화시키고 동아시아 지역에서는 저기압성 기류를 강화시키는 역할을 한다. 또한 상승기류 중심을 북쪽으로 이동시킨다. 따라서 인도양 해수면 온도의 증가 효과는 동아시아 지역과 북서태평양 지역의 반대위상의 변화를 강화시키는 역할을 하고 있다. 인도양지역별 해수면 온도의 민감성 실험에서는 적도인도양의 강제력의 경우에 북서태평양 상승기류을 강화하여 동아시아 여름몬순에 영향을 주었다.

대기 대순환 모형인 GCPS를 이용하여 북서태평양에서의 태풍 활동의 계절 예측 가능성을 조사하였다. 1979년부터 2003년까지 각 해에 대해 해수면 온도 관측 자료를 사용하여 5개월간 초기 조건을 달리한 10개의 앙상블 멤버를 적분하였다. 모형은 발생 빈도의 평균적인 월변화 경향과 발생 분포를 관측과 유사하게 모의하였으나, 발생 빈도의 경년 변화는 신빙성 있게 예측하지 못하였다. 이는 관측과 모형간 태풍 발생 빈도와 ENSO의 상관성 차이에 인한 것으로 실제 태풍 발생 빈도와 ENSO가 뚜렷한 상관 관계를 갖지 않는 것과 달리, 모형에서는 엘니뇨 시기에 평년에 비해 많은 태풍이 발생하고 라니냐 시기에 평년에 비해 적은 태풍이 발생하는 경향을 보였기 때문이다. 반면에, 관측과 모형 모두 ENSO와의 상관 관계가 높게 나타난 태풍 발생 경도의 경우에는 모형이 발생 경도의 경년 변화를 관측과 유사하게 모의하였다.

대기-해양의 상호작용과 제주도 후면에서 발생하는 카르만소용돌이행렬의 상관관계를 수치실험을 통하여 분석하였다. 카르만 소용돌이는 한라산의 제한된 높이에서 형성되는 경향을 가지고 있다. 그리고 본 연구에서는 900 hPa고도에서 카르만 소용돌이가 뚜렷이 생성되었다. 카르만소용돌이행렬의 발생초기에는 하나의 소용돌이세포가 나타나고 시간이 경과함에 따라 소용돌이는 이류를 한다. 이때 작은 소용돌이로 분리되는 경향이 있다. 분리된 소용돌이의 강도와 지속시간은 해수면 온도 분포와 밀접한 관계를 가진다. 즉 약한 해수면의 온도경도는 카르만 소용돌이의 지속 시간을 길게 하며, 산 후면의 소용돌이도를 감소시킨다. 강한 해수면 온도경도는 혼합층과 대기하층 수증기량을 증가시키고, 강화된 하층대기 혼합은 산악에 의하여 형성되는 기계적 응력을 감소시키는 경향이 있다.

한국 남해해역의 최종빙하기 이후 해수면변화 및 시간평균화 현상을 파악하기 위하여 남동대륙붕 19개 정점, 서남해역 5개 정점에서 산출하는 패류유해 중 우점종 및 특징종 42개체에 대해 14C연대측정을 행하였다. 측정결과 동일 정점 내에서 시간평균화(Time-averaging) 현상이 나타나며 최대 11,939년까지 연대차이가 있었다. 그리고 최종빙하기 이후 남해해역에서의 해수면은 약 15,000년 전 최종빙하기시 해수면이 현재 해수면보다 약 150~160 m 하강하였으며, 이후 약 9,000년까지 해수면이 약 60m로 급격히 상승하였다. 그리고 이후 약 4,000~5,000년까지 수심 약 50~60 m에서 안정적이었으며, 3,000~4,000년 사이 또 한번의 급한 해수면 상승으로 수심이 현재 해수면보다10~20 m 낮아졌으며, 이후 현재에 이르는 것으로 생각된다.

본 연구는 21세기 기후변화에 대한 적응전략을 해수면 상승 관점에서 검토하였다. 해수면 상승에 취약한 것으로 알려진 연안역에 대한 적응책을 고려하는 경우 적응이 필요한 장소, 적응방법, 적응시기에 대한 검토가 필요하다. 연안역에 대한 적응 능력 평가는 영향 및 적응 잠재력에 대한 이해를 필요로 한다. 해수면 상승에 대한 적응방법에는 관리적 이주, 순응, 방어가 있으며, 이들의 적용에는 취약지대 토지이용 상황, 취약성 정도, 경제성 분석 등의 검토를 통한 대응 방안의 조합이 요구된다. 적응시기에 대하여는 예측적 적응과 반응적 적응으로 구분할 수가 있으며, 이들을 함께 고려하는 것이 효과적이다. 기후변화 대응은 과학적 불확실성 하에서 이루어지는 과정으로 대응정책 결정은 정보와 인식 구축, 계획 및 정책 구상, 실행, 모니터링 및 평가의 단계로 이루어져야 한다.

해수면 온도에 대한 구름복사 강제력의 지역 의존도가 조사되었다. 이 조사는 경년 변동과 계절 시간규모에 대해서 각각 조사되었다. 적도 동태평양에서 경년 변동의 경우 해수면 온도가 1˚C 증가할 때 순 구름복사 강제력은 약 3Wm-2가 증가하였으며, 계절변동이 포함된 경우 약 3.5Wm-2가 증가하는 것으로 나타났다. 반면 열대 해양전체에서 경년 변동의 경우 해수면 온도가 1˚C 증가할 때 순 구름복사 강제력은 1.5Wm-2 감소하였으나, 계절변동이 포함된 경우 약 2.9Wm-2로 증가하였다. 따라서 해수면 온도에 대한 구름복사 강제력의 의존도는 적도 동태평양에서 열대 해양으로 넓어질수록 경년 변동에 의해 영향에서 계절변동에 의한 영향이 더 지배적으로 작용한다. 계절 변동이 포함된 경우 해역에 관계없이 해수면온도가 1˚C 증가할 때, 순 구름복사 강제력은 약 2∼3Wm-2 증가하였다. 이러한 결과는 해수면 온도의 경년 변동이 뚜렷한 적도 동태평양에서는 경년 변동에 의한 구름복사 강제력이 대기를 가열하는 반면, 열대 해양 전체에서는 계절변동에 의한 구름복사 강제력이 대기를 가열한다는 것을 의미한다.