Tuna fisheries were applied to an integrated ecosystem-based fishery risk assessment method using indexes of target species status, inhabited species in a target ecosystem, habitat quality and socio-economic benefit of affected fisheries. This study suggested more effective and efficient management measures to break away from traditional management methods, such as limitation of catch and fishing effort. The results presented that the objective risk index (ORIS) on sustainability of bigeye and yellowfin tunas by purse seine fishery was estimated high due to the high catch ratio of small fishes. The ORIs of biodiversity (ORIB) and habitat quality (ORIH) of purse seine fishery were also estimated at a high level from using fish-aggregating devices (FAD). However, due to skipjack tuna’s high catches, the ORI of socio-economic benefit (ORIE) was estimated at a very low level. Due to the high bycatch rate, ORIB was high, and ORIS and ORIH were evaluated at a low level in longline fishery. Due to strengthern of fishing restrictions and increase of fishing costs, the ORIE was assessed to be very high. The ecosystem risk index (ERI) for two tuna fisheries was assessed low, but the overall FAD management by purse seine fishery is necessary at the ecosystem level.

Sea-level rise (SLR) is considered one of the most serious consequences of climate change. The risk of SLR compels legal consideration of this phenomenon related to many interrelated domains including the Law of the Sea. The Western Pacific region contains the most low-lying coastal countries and small island States seriously affected by SLR in the world. This research has been carried out as a contribution paper on the State practice in the Western Pacific region to the topic of “Sea-level rise in relation to international law” conducted by the Study Group of the United Nations International Law Commission in the period of 2020-2021. It aims to summarize the consequences of SLR for the Western Pacific States and outline their legal positions in relation to the sea-level rise. It also discusses specific issues, challenges and opportunities facing the Western Pacific States in supporting the maintenance of maritime baselines and limits notwithstanding physical changes caused by SLR.

이 연구는 최근 37년(1977-2013) 동안 여름철 동중국해에 영향을 준 태풍빈도와 북서태평양 몬순지수와의 상관 을 분석하였다. 두 변수 사이에는 뚜렷한 양의 상관관계가 존재하였으며, 엘니뇨-남방진동 해를 제외하여도 높은 양의 상관관계는 변하지 않았다. 이러한 두 변수 사이에 양의 상관관계의 원인을 알아보기 위해 가장 높은 북서태평양 몬순 지수를 갖는 11개 해(양의 북서태평양 몬순지수 위상)와 가장 낮은 북서태평양 몬순지수를 갖는 11개 해(음의 북서태평 양 몬순지수 위상)를 선정하여 두 위상 사이에 평균 차를 분석하였다. 양의 북서태평양 몬순지수 위상에는 태풍들이 열대 및 아열대 서태평양의 동쪽해역으로부터 동중국해를 지나 한국 및 일본을 향해 북상하는 경향을 나타내었다. 음의 북서태평양 몬순지수 위상에는 태풍들이 남중국해를 지나 중국 남부지역을 향해 서진하는 패턴을 보였다. 따라서 동아 시아 중위도까지 먼 거리를 이동하면서 바다로부터 충분한 에너지를 얻을 수 있는 양의 북서태평양 몬순지수 위상에의 태풍강도가 더 강하였다. 또한 양의 북서태평양 몬순지수 위상에 태풍들이 더 많이 발생하는 특성을 보였다. 850 hPa과 500 hPa에서의 수평 대기순환에 대한 두 위상 사이에 차에서는 열대 및 아열대 서태평양에서 저기압 아노말리가, 동아 시아 중위도 지역에는 고기압 아노말리가 강화되었다. 이 두 기압계 아노말리로 인해 동중국해에서는 남동풍 아노말리 가 발달하였으며, 이 남동풍 아노말리가 태풍들을 동중국해로 향하게 하는 지향류 아노말리의 역할을 하였다. 또한 열 대 및 아열대 서태평양에서 발달한 저기압 아노말리로 인해 양의 북서태평양 몬순지수 위상에 태풍들이 좀 더 많이 발 생할 수 있었다.

Tuna purse seine fishery in the western and central Pacific Ocean (WCPO) has been rapidly developed since early 1980s due to massive investment of major distant water fishing nations, and catch by purse seine fishery operating in the WCPO accounts for nearly half of the world’s tuna total catch. As fishing efficiency is reflected by not only improving of individual vessel’s capacity but also increasing number of active vessel, it is essential to understand vessel capacity for reliable assessment result on how fishery affects stock status of target species. In this study, fishing efficiency was analyzed by main factors which are representative of vessel capacity using fishing data and vessel information related to Korean tuna purse seine fishery operating in the western and central Pacific Ocean from 1992 to 2014. It showed that fishing efficiency of vessel tends to be higher when having larger vessel tonnage, higher engine power, lower vessel age and larger length of vessel. As for fishing efficiency by set type, CPUE of associated set with floating objects was generally higher than that of free school set, and CPUE of free school set seemed to have a greater effect on engine power and vessel age compared to other factors.

To suggest more efficient fishing operation, it was analyzed using five years (2011~2015) catch data of six Korean-flagged tuna purse seiners (with 1000 mt of haul capacity) operating in the western and central Pacific Ocean. In terms of annual total catch, it presented a two-year cycle of variation on catch, showing that catches of 2012, 2014 and 2015 were high, whereas those of 2011 and 2013 were low. The proportions on fishing effort of associated set were around 21.9~30.8% having 21.5~45.0% of total catch. In this study, there was no significant difference between catches of unassociated set and associated set. When considered having good fishing conditions, fishing activities were concentrated in the areas of Papua New Guinea (PNG) and Kiribati, while it showed that fishing ground spreaded out to the areas of not only PNG and Kiribati but also Federated States of Micronesia (FSM), Tuvalu and Solomon islands. The average number of fishing days was 271 with a range of 246~285. As restriction on fishing operation such as reduction of fishing days and higher fishing fee are expected to strengthen, the result of this study will be helpful to select more efficient fishing methods for purse seine fishery based on fishing conditions.

The time-series of Walker circulation index (WCI) in this study shows the strengthening of the Walker circulation in recent years. To further understand the large-scale features related to the WCI strengthening, a difference between the averaged meteorological variables in two time periods 1999-2013 and 1984-1998 is analyzed. The difference in 850 hPa stream flows between the two periods shows that the anomalous easterlies (anomalous trade wind) are dominant due to the strengthening of anomalous anticyclonic circulations at the subtropical Pacific of both hemispheres. The difference between the averaged zonal atmospheric circulations over 5oS-5oN in the two periods confirms that upward flows are strengthened at the tropical western Pacific and downward flows are strengthened at the tropical central and eastern Pacific in recent years. It matches the WCI strengthening in recent years. The time-series of tropical cyclone (TC) genesis frequency from July to September shows that a mean TC genesis frequency from 1999-2013 decreases compared to that of the time period 1984-1998. The monsoon trough in the period 1984-1998 was located in the further east direction and stronger than that in the period 1999-2013. TCs in the recent period that are generated in further west than TCs in the past period moved from the west. Thus, the TC intensity along the coasts in East Asia becomes weaker in recent period. The intensification of Walker circulation in recent years is related to the weaker TC intensity in East Asia through strengthened anomalous anticyclones at the subtropical western Pacific.

The WCPFC CMMs related to tropical tunas have been strongly restricting fishing capacity and operating activities of main fisheries, especially purse seine fishery. In terms of changes in fishing trend by implementing relevant measures of FAD set, the number of FAD set by Korean purse seine fleet showed a decreasing pattern with the lowest level of FAD set proportion among major distant water fishing nations. With regards to the FAD closure, there was no significant change in fishing effort but a drop in catch, especially bigeye tuna during the period of FAD closure. Moreover, it showed closely similar trends between the number of FAD set and bigeye tuna catch. In terms of measures related to the high sea area including a ban on fishing on the HSP and limitation of fishing days on the high sea by flag state, proportions of catch and effort on the high sea had sharply declined after implementing those measures. As relevant measures are expected to be strengthened, it should pay attention to change of coastal nations policies and focus on improving fishing efficiency of unassociated school set with multi-pronged efforts.

이 연구는 최근 37년 동안 여름철 한국 부근 지역에 영향을 준 태풍빈도와 북서태평양 몬순(western North Pacific monsoon index, WNPMI)과의 상관을 분석하였다. 두 변수 사이에는 뚜렷한 양의 상관관계가 존재하였으며, 엘니뇨-남방진동(El Niño-Southern Oscillation, ENSO) 해를 제외하여도 높은 양의 상관관계는 변하지 않았다. 이러한 두 변수 사이에 양의 상관관계의 원인을 알아보기 위해 ENSO해를 제외하고 가장 높은 북서태평양 몬순지수를 갖는 8해(양의 북서태평양 몬순지수 해)와 가장 낮은 북서태평양 몬순지수를 갖는 8해(음의 북서태평양 몬순지수 해)를 선정하여 두 그룹 사이에 평균 차를 분석하였다. 양의 북서태평양 몬순지수 해에는 태풍들이 열대 및 아열대 북서태평양의 동쪽해역에 주로 발생하여 동중국해를 지나 한국 및 일본을 향해 북상하는 경향을 나타내었다. 음의 북서태평양 몬순지수 해에는 태풍들이 열대 및 아열대 북서태평양의 서쪽해상에 주로 발생하여 남중국해를 지나 중국 남동부 해안 및 인도 차이나 반도지역을 향해 서진하는 패턴을 보였다. 따라서 한국 부근 지역까지 먼 거리를 이동하면서 바다로부터 충분한 에너지를 얻을 수 있는 양의 북서태평양 몬순지수 해에의 태풍강도가 더 강하였다. 또한 양의 북서태평양 몬순지수 해에 태풍들이 더 많이 발생하는 특성을 보였다. 850 hPa과 500 hPa 유선에 대한 두 그룹 사이에 차에서는 열대 및 아열대 북서태평양에서 저기압성 아노말리가, 동아시아 중위도 지역에는 고기압성 아노말리가 강화되었다. 이 두 기압계 아노말리로 인해 한국 부근 지역에서는 남동풍 아노말리가 발달하였으며, 이 남동풍 아노말리가 태풍들을 한국 부근 지역으로 향하게 하는 지향류 아노말리의 역할을 하였다. 또한 열대 및 아열대 북서태평양에서 발달한 저기압성 아노말리로 인해 양의 북서태평양 몬순 지수해에 태풍들이 좀 더 많이 발생할 수 있었다.

This paper conducted research on identifying the process of change in fishing gear and organizing the function of periodically-used fishing gear types through net plan and computer simulation by selecting the design of the four types of fishing gear used for the Korea tuna purse seiner in the Western and Central Pacific Ocean, which 1,000 G/T class and whose length over all 60 m class. In the late 1980s, the length of the tuna purse gear was 1,939 m and the design depth was 160 m, but currently, the length and the design depth are 2,515 m and 230 m, respectively. As a result of the simulation, the expansion of the fishing gear increased buoyance, sinking force, sinking depth, surrounded area, and purse wire continuously. Recently, the maximum tension of the currently used purse wire of tuna purse seiner is 23.5 tons and is close to 25.4 tons which is the maximum lift capacity of WS454 winch. The way to improve fishing gear should be proceeded to increase sinking speed rather than expand the size of fishing gear.

이 연구는 북서태평양에서 여름철(7-9월) 동안 발생하는 태풍 빈도를 예측하기 위한 다중회귀모델을 4가지 원격패턴을 이용하여 개발하였다. 이 패턴은 4-5월 동안 동아시아 대륙에서의 시베리아 고기압 진동, 북태평양에서의 북태평양 진동, 호주근처의 남극진동, 적도 중앙태평양에서의 대기순환으로 대표된다. 이 통계모델은 이 모델로부터 예측된 높은 태풍발생빈도의 해와 낮은 태풍발생빈도의 해 사이에 차를 분석함으로써 검증되었다. 높은 태풍발생빈도의 해에는 다음과 같은 4가지의 아노말리 특성을 나타내었다: i) 동아시아 대륙에 고기압성 순환 아노말리(양의 시베리아 고기압진동), ii) 북태평양에 남저북고의 기압계 아노말리, iii) 호주 근처에 저기압성 순환 아노말리(양의 남극진동), iv) 봄부터 여름 동안 니뇨3.4 지역에 저기압성 순환 아노말리. 따라서 적도 서태평양에서 무역풍 아노말리는 양반구의 아열대 서태평양에 위치한 저기압성 순환 아노말리에 의해 약화되었다. 결국, 이러한 기압계 아노말리의 공간분포는 열대 서태평양에 대류를 억제하는 대신 아열대 서태평양에 대류를 강화시켰다.

이 연구는 지역특별기상센터-동경 태풍 센터에서 제공하는 태풍의 최적 경로 자료와 미국 국립 환경예측센터/미국 국립 대기연구센터의 재분석 자료를 이용하여 6월 북대서양 진동 지수와 7, 8월 총 북서태평양 태풍발생빈도 사이에 강한 양의 상관관계가 있음이 분석되었다. 이러한 관계의 가능한 원인을 알아보기 위해 엘니뇨, 라니냐 해를 포함한 경우와 포함 하지 않은 경우로 구분하여 가장 높은 양의 북대서양 진동 해와 가장 낮은 음의 북대서양 진동 해 사이의 평균 차를 분석하였다. 엘니뇨 해와 라니냐 해를 포함한 경우 양의 북대서양 진동 해에는 태풍이 열대 및 아열대 서태평양의 북서쪽에서 주로 발생하였으며, 필리핀 북동쪽 해상으로부터 동중국해를 지나 동아시아 중위도 지역으로 이동하는 패턴을 나타냈다. 반면, 음의 북대서양 진동 해에는 태풍이 열대 및 아열대 서태평양의 남동쪽에서 주로 발생하였으며, 필리핀 남동쪽 해상으로부터 남중국해를 지나 중국 남부해안 및 인도차이나 반도를 향해 서진하는 패턴을 나타냈다. 이러한 두 해의 태풍 이동 패턴은 태풍의 전향위치에도 영향을 주어 양의 북대서양 진동 해에 태풍 전향이 평균적으로 좀 더 북동쪽에 이루어지는 것으로 나타났다. 또한 두 해의 태풍 이동 패턴은 태풍의 강도에도 영향을 주어 동아시아 중위도에 북상하는 동안 바다로부터 충분한 에너지를 공급받을 수 있는 양의 북대서양 진동 해의 태풍의 강도가 음의 북대서양 진동 해의 태풍들보다 더 강했다. 음의 북대서양 진동 해에 태풍은 중국 남부해안 및 인도차이나 반도에 상륙하면서 강도가 약해지거나 바로 소멸되어 약한 강도를 나타내었다. 한편 위의 모든 분석의 결과는 엘니뇨, 리니냐 해를 포함하지 않은 경우에도 비슷하게 나타나 6월 북대서양 진동 지수가 7, 8월 총 북서태평양 태풍발생빈도를 예측하는데 좋은 예측인자가 될 수 있음을 알 수 있었다.

동아시아 여름몬순의 강도와 북서태평양 여름몬순의 강도는 음의 상관을 갖는 것으로 알려져 왔다. 여기서 우리는 이 관계를 이용하여 북동아시아 여름철 강수의 잠재예측성을 조사하였다. 북서태평양 아열대 고기압은 북서태평양 여름몬순을 적절히 나타내며, 북서태평양-동아시아 지역 여름철 기후편차에 주된 성분이다. 그리고 북서태평양 아열대고기압 변동성을 이용한 북동아시아 여름철 강수 편차의 추정값은 북서태평양 여름몬순지수를 이용하는 것보다 더 낫다.

북서태평양에서 발생하는 열대 저기압의 이동경로에 대한 변화패턴을 1951-2007년의 열대 저기압 경로 자료에 경험적 직교함수(Empirical Orthogonal Function, EOF)법을 적용하여 분석하였다. 북서태평양을 5˚×5˚의 격자간격으로 나뉘어 연별 열대 저기압의 이동빈도를 각 격자에서의 변수로 정의하였다. 첫번째 모드는 동서성분(동경125도 기준)을, 두번째 모드는 남북성분(필리핀 동쪽해상에서 남지나해를 가로지르는 축 중심)을, 그리고 세번째 모드는 대각성분(타이완 동쪽 해상을 중심으로 동북방향과 동남방향을 축으로 하는)으로 나누어짐을 알 수 있었다. 첫번째와 두번째 모드의 주성분 시계열에서 각각 1997년과 1991년 부근을 기점으로 해서 주성분들의 부호가 교차되는 데, 이는 1990년대 이전 약 20년 동안에 남중국해 부근지역에서의 열대 저기압 이동 빈도가 동아시아 중위도 지역에서는 최근 20년 동안에 더 높았던 것과 관련성이 있는 것으로 보였다. 열대 저기압 발생의 경우, 첫번째와 두번째 모드에서 고유벡터 값이 음이고 진로가 북서태평양으로 주로 이동했던 열대 저기압은 고유벡터가 양의 값을 보였던 열대 저기압보다 더 동쪽에서 발생했던 것으로 나타났다. 이동특성에 있어 첫번째 모드는 바이칼호 남쪽에서 형성되는 기압 패턴에, 두번째 모드는 30˚N 부근을 중심으로 남과 북 사이에 형성된 진동패턴에, 세번째 모드는 일본 부근에 위치한 기압패턴에 의해 열대 저기압의 이동경향이 많은 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 또한, 해수면 온도 아노말리 값과 상관분석결과 첫번째 모드는 Niño-3.4 지수와 높은 음의 상관관계를 보여 ENSO의 영향을 받고 있음을 알 수 있었다.

북서태평양에서 발생한 태풍에 대해 발생 후 5일 동안 12시간 간격으로 태풍의 강도 및 진로를 예측할 수 있는 인공신경망 모델을 개발하였다. 사용되어진 예측인지는 CLIPER(발생 위치 강도 일자), 운동학적 파라미터(연직바람시어, 상층발산, 하층상대와도), 열적 파라미터(상층 상당온위, ENSO, 상층온도, 중층 상대습도)로 구성되어졌다. 예측인자의 특성에 따라 일곱개의 인공신경망 모델들이 개발되었으며, CLIPER와 열적 파라미터가 조합된(CLIPER-THERM) 모델이 가장 좋은 예측성능을 보였다. 이 CLIPER-THERM 모델은 강도 및 진로 모두에서 동절기보다 하절기에 더 나은 예측성능을 나타내었다. 또한 태풍의 발생이 아열대 서태평양의 남동쪽에 위치할수록 강도예측에서는 큰 오차를 보였고, 진로예측에서는 아열대 서태평양의 북서쪽에서 발생할수록 큰 오차를 보였다. 이후 인공신경망 모델의 예측성능을 검증하기 위해 같은 예측인자들을 이용하여 다중선형회귀모델을 개발하였으며, 결과로서 비선형 통계기법인 인공신경망 모델이 다중선형회귀모형보다는 더 나은 예측성능을 보였다.

Ecological risk assessment(ERA), developed in Australia, can be used to estimate the risk of target, bycatch and protected species from the effects of fishing using limited data for stock assessment. In this study, we employed the ERA approach to estimate risks to tunas, billfishes, sharks, sea turtles and other species by the Korean tuna longline fishery in the Western and Central Pacific Ocean using productivity and susceptibility analyses of the ERA based on low(<1.30), medium(1.30-1.84) and high risk(>1.84). Albacore, bigeye, yellowfin, skipjack and bluefin tunas were generally evaluated in the medium risk. The susceptibility of tuna species, however, had higher risks than the productivity. Billfishes were also at medium risk, while sharks were at high risk by the tuna longline fishery. The risk of productivity was generally high, because most sharks caught by the tuna longline fishery have high longevities, i.e., over 10 years, including ovoviviparous species. Susceptibility, which is related with the selection of fishing gear, was also high, because the longline fishery has no gear modifications to prevent bycatch of protected species. Not only target tuna species were influenced by the tuna longline fishery in the Western and Central Pacific Ocean, but also nontarget species, such as pomfret, mackerels rays, sea turtle were done. Ecosystem-based fishery assessment tools, such as productivity and susceptibility analysis(PSA), have the ability to provide broad scientific advice to the policy makers and stakeholders.