본 연구에서는 2016년 8월 해역(서해, 남해, 동해)별로 기온에 따른 수온의 반응 및 지연시간을 연구하였다. 사용된 1시간 간 격의 자료는 국립수산과학원에서 제공하는 8개 지점 해역별 수온자료와 수온관측소 인근 8개 지점 기상청 AWS 기온자료를 이용하였 다. 내삽법을 이용하여 관측되지 못한 자료값을 계산하였고, FIR Filter를 이용하여 조류 및 일변화 영향을 제거하여 자료의 주기성을 파 악하였다. 남해 2 지점은 기온과 수온이 유사한 주기성을 가졌으며, 0.8의 높은 상관계수와 약 50시간의 지연시간을 나타냈다. 서해 4 지점은 얕은 수심과 조석차로 인해 기온변화에 따른 수온의 지연시간이 약 12시간으로 반응시간이 다른 해역에 비해 빨랐다. 동해는 해안지형에 따른 환경적 요인과 깊은 수심으로 인해 기온과 수온의 상관성을 보이지 않았다. 본 연구를 통해 AT-SST 간의 지연시간을 파악함으로써 양식생물의 피해를 최소화 하는데 기여할 것이고, 수산업에서의 폭염 피해에 대한 신속한 대응 체계가 마련될 것이라 기 대한다.

2011~2012년 보령연안 수온의 시공간적 변동특성을 장기 연속수온관측 자료를 이용하여 분석하였다. 수온은 반일 또는 일일의 단주기 변동이 전 계절에 탁월하고 그 진폭은 하계와 춘계에 크고 추계에 작다. 수온과 기온의 연변동 진폭은 기온 12.9℃, 수온 10.9℃로 기온이 더 크며, 연변동 최고위상은 기온 8월 2일, 수온 8월 22일로 기온이 20일 앞선다. 수온의 연변동 진폭은 원산도와 대천항 연안에서 가장 크다. 수온변동 중 일일주기는 대천항과 무창포항, 반일주기는 원산도 주변 협수로에서 탁월하며, 대천천 하구는 천해조 비율이 높 다. 표층수온과 기온은 대체로 풍향 변동에 따라 변동한다. 하천수가 방출되면 수온은 상승 후 하강 또는 하강 후 상승한다. 수온 탁월주 기는 0.5일, 1.0일, 15일 주기와 7~10일 전후이다. 수온변동특성에 따라 해역을 분류하면 ①원산도 남동연안의 혼합수역 ②삽시도~용도, 장 고도~삽시도, 장고도~안면도 남쪽의 서쪽 외해수역 ③용도~독산의 남쪽 외해수역 ④송도~대천항~무창포항의 조간대 연안수역으로 구분 된다.

진주만해역 수온의 시공간적 변동특성을 장기 연속수온관측 자료를 이용하여 분석하였다. 수온은 1월 말 최저, 8월 초 최대이고 만 북쪽이 중앙과 남쪽보다 계절변동이 작다. 하계 최고수온의 최저와 최고는 지족수로 주변에 출현한다. 노량수로와 대방수로는 조류 유·출입에 따른 수층 간 연직혼합으로 수온변동이 작다. 외해수 영향이 작은 만 남쪽은 동계 해면냉각과 하계 가열에 의한 변동이 현저하다. 바람은 대방수로 주변이 강해 조류와 함께 이 해역 표층의 혼합정도에 큰 영향을 준다. 만내수온이 균일하게 낮고 소조기 서풍이 강해져 노량수로에 동쪽방향 항류가 출현할 때 만 북쪽 해역에 난수가 유입되는 양상을 보여준다. 노량수로 해역은 7~20일의 장주기, 창선도 서쪽과 지족수로는 장주기와 반일주기, 만 중앙은 장주기와 일일주기 수온변동이 우세하다. Coherence 분석결과, 노량수로의 수온변동은 만 내 정점과 상관성이 크고 위상이 앞서나 대방수로보다는 느리다. 대방수로의 수온변동은 만 서쪽과 중앙 일부에 영향을 준다. 상호상관계수분석으로 진주만은 노량수로역, 만 북쪽 수렴발산역, 대방수로역, 창선도연안수역, 만 중앙혼합수역, 만 중앙내 만수역으로 분류되었다.

본 연구에서는 동해 연안정지관측 8개 지점(감포, 울기, 장기갑, 포항, 죽변, 동해(묵호), 주문진, 속초)에서 43년(1971-2013)간 조사한 표층수온을 이용하여 지역별 수온의 유사도에 따른 군집분석과 수온의 장기 변화를 살펴보았다. 수온의 유사도에 의한 군집분석 결과, 본 연구지역은 크게 그룹 A(동해, 주문진, 속초)와 그룹 B(감포, 울기, 장기갑, 포항, 죽변)로 구분되었다. 여기서 A 그룹의 속초와 B 그룹의 죽변, 포항, 감포를 중심으로 한 수온과 수온편차의 장기 변화에서 수온은 10년 규모의 변동을 보였다. 각 지역별 수온은 43년간 증가 경향을 보였고, 1988년을 기준으로 고수온기와 저수온기로 구분되었다. 각 지역에서 43년간 수온은 속초가 2.26℃, 죽변이 1.99℃, 포항이 1.11℃, 감포는 0.89℃ 각각 증가하였고, 지역적으로는 동해 남부에서 북부로 갈수록 수온의 증가 속도가 크게 나타났다. 계절별 수온의 증가는 추계와 동계의 경우 속초>죽변>포항>감포의 순이었고, 춘계와 하계는 죽변>속초>포항>감포의 순으로 나타났다.

본 연구는 단일 입력 전이함수모형(Single-input transfer function model)을 적용하여 여수연안 2010년의 월평균 표면수온의 예측을 시도하였다. 전이함수모형을 수립하기 위한 입력시계열과 출력시계열은 각각 여수지방의 10년(2000-2009년)간의 월평균 기온자료와 표면수온자료를 이용하였다. 전이함수모형을 수립하기 위하여 입·출력 시계열을 사전백색화하고, 입·출력 시계열간의 각 시차에 대한 교차상관함수를 결정하였다. 교차상관함수는 음의 모든 시차에서 유의한 값을 갖지 않아 기온과 표면수온사이는 일방적 인과관계를 보였다. 또한 교차상관함수의 시차 0과 1에서 유의한 값을 보였다. 이러한 교차상관함수의 특징에 따라 입·출력시계열간 전이함수의 시차와 분모 및 분자의 차수(b, r, s)는 (0, 1, 0)으로 식별되었다. 구축된 전이함수모형에 따르면 기온과 표면수온 사이의 시차는 존재하지 않았다. 여기서 현재의 표면수온은 1개월 전의 표면수온과 선형관계가 있음을 보였으며, 잡음모형은 ARIMA(1,0,1)(2,0,0)12로 식별되었다. 전이함수모형에 의한 월평균 표면수온의 예측치는 실측치에 비하여 전반적으로 0.3-1.3℃ 높은 경향을 보였으며, 6.4 %의 평균절대백분율 오차를 포함하였다. 이러한 결과는 8.3 %의 평균절대백분율오차를 보인 ARIMA 모형에 비하여 향상된 예측성능을 보이는 것이며, 표면 수온의 시계열적 예측을 시도할 경우, ARIMA 모형보다 전이함수모형의 적용을 통하여 그 예측성능의 개선 가능성을 기대할 수 있음을 시사하고 있다.

The trends of sea surface temperature (SST) variations derived from NOAA satellite data in the Northeast Asian Waters (NAW) were quantified using NOAA satellite data for 19 years (1990~2008). The annual mean SSTs were generally increased in the NAW. However, the SST was decreased in some areas of the East Sea in the NAW. The areas in the East Sea were coincided with the same places which SST was decreased in winter season. The annual amplitudes of SST were increased in the northern parts of the East China Sea, the Korean Straits and the southwestern parts of the East Sea. However, the annual amplitudes of SST were decreased in the other waters. The SST was increased in the southwestern parts of the Yellow Sea in winter but it was decreased in summer season for 19 years (1990~2008). The SST variations in the northwestern parts of the East Sea (NWES) in summer and winter seasons were increased at the same period of time for 19 years (1990~2008). The rates of SST rise in the NWES in winter were higher than those of summer season. Therefore, the annual amplitude in the NWES was decreased.

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.

본 연구에서는 동북아시아 NOAA AVHRR 위성관측 16년간(1990-2005) 해양표면 수온영상을 이용하여 에러 값 제거와 결측 자료 보완을 위하여 마르코프 계수를 결정하였고, 이 값에서 현재 수온평년 값을 더하여 구름 없는 해양표면수온 생성 기법을 제시하였다. 마르코프 연쇄 모델의 결과에 의하면, 마르코프 계수는 해류가 강한 쿠로시오 해역 등이 해류가 약한 동해 북서부의 대부분 해역과 동중국해보다 그 계수가 상대적으로 낮게 나타났다. 평균 수온의 변동은 봄과 가을이 겨울과 여름에 비하여 분산이 크게 나타났고, 계절별 일간 수온 차이도 수온의 계절적 변동이 큰 봄과 가을이 여름과 겨울에 비하여 큰 지역적인 차이를 보였다. 그 지역적인 분포는 봄과 가을의 경우 전 해역의 대륙 인접부에서 대부분 크게 나타났고, 동해 극전선 남부해역과 쿠로시오해역에서는 난류에 의한 열수송으로 일간 수온의 차이가 작았다.

To understand long-term variations of Sea Surface Temperature (SST) in inshore and offshore waters of Jeju Island in Korea, long-term data of the shore stations (1924~2009) and the network of serial oceanographic observations (1968~2008) under the National Fisheries Research and Development Institute, Korea were analyzed. The SST in coastal waters of Jeju Island has increased by 1.94oC for the last 86 years. The SST in offshore waters has increased by 1.17oC for the last 41 years. The SST has risen by 0.26oC in inshore and 1.78oC in offshore waters of Jeju Island in summer season. The SST has increased by 4.75oC in inshore and 1.13oC in offshore waters in winter season. Therefore, the annual amplitude of SST has diminished in the waters of JeJu Island between summer and winter season. We speculated that SST increase was driven by the global warming and heated fresh water from the Yangtze River. On the other side, long-term variation of SST in the waters of Jeju Island was quantified by using NOAA/AVHRR satellite data from 1990 to 2008.

본 연구에서는 NOAA 위성관측 수온영상을 이용하여 여기에 포함된 에러 값 제거와 결측 자료를 보완하기 위하여 16년간 (1990-2005) 자료를 이용하여 마르코프 계수를 결정하였고, 이 값에서 오늘의 수온평년 값을 더하여 구름 없는 해양표면수온 생성 기법을 제시 하였다. 마르코프 모델의 결과에 의하면, 마르코프 계수는 해류가 강한 쿠로시오 해역 등이 해류가 약한 동해 북서부의 대부분 해역과 동중국해 보다 그 계수가 상대적으로 높게 나타났다. 평균 수온의 변동은 봄과 가을이 겨울과 여름에 비하여 분산이 크게 나타났고, 계절별 일간 수온 차 이도 수온의 계절적 변동이 큰 봄과 가을이 여름과 겨울에 비하여 큰 지역적인 차이를 보였다. 그 지역적인 분포는 봄과 가을의 경우 전 해역의 대륙 인접부에서 대부분 크게 나타났고, 동해 극전선 남부해역과 쿠로시오해역에서는 난류에 의한 열수송으로 일간 수온의 차이가 작았다.

In this research were used observation meteorological data and meteorological model to understand an influence of rising ocean temperature on climate change in Korean Peninsula. In the case of meteorological data, were examined inland ocean temperatures as mean annual temperature change during 28 years period (1980-2006) on six shore sites and four inland sites. Also, it have been used MM5 meteorological model to study climate change due to rising ocean temperature and simulate increasing ocean temperature of Korean Peninsula by 2oC. Results shows that the temperature on the shore sites were increasing two times more than temperature on the inland sites. The meteorological model shows similar result and the highest temperature appears on the south shore sites.

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.

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.