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    A Study on Future Changes of Sea Surface Temperature and Ocean Currents in Northwest Pacific through CMIP6 Model Analysis

    CMIP6 모형 결과 분석을 통한 북서태평양 해면수온과 해류의 미래변화에 대한 고찰

    SUYEON JEONG, SO HYEON CHOI AND YOUNG HO KIM

    정수연, 최소현, 김영호

    From the climate change scenario experiments of 21 models participating in Coupled Climate Model Inter-comparison Project Phase 6, future changes of sea …

    Coupled Climate Model Inter-comparison Project Phase 6에 참여한 21개의 모형들의 기후변화 시나리오 실험 결과로부터 북서태평양 해면수온과 쿠로시오의 미래변화를 분석하였다. 해면수온 상승의 공간적인 …

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    From the climate change scenario experiments of 21 models participating in Coupled Climate Model Inter-comparison Project Phase 6, future changes of sea surface temperature (SST) and Kuroshio in the Northwest Pacific were analyzed. The spatial feature of SST change was found to be related to the change of the current speed and spatial distribution of Kuroshio. To investigate the relationship between the change in latitude of the Kuroshio extension region, which flows along the boundary between the subtropical gyre and the subarctic gyre in the North Pacific, and the large-scale atmospheric circulation due to global warming, the zero-windstress curl line for each climate change experiment from 9 out of 21 models were compared. As the atmospheric radiative forcing increases due to the increase of greenhouse gases, it was confirmed that the zero-windstress curl line moves northward, which is consistent with the observation. These results indicate that as the Hadley Circulation expands to the north due to global warming, the warming of the mid-latitudes to which the Korean Peninsula belongs may be accelerated. The volume transport and temperature of the Tsushima Warm Current flowing into the East Sea through the Korea Strait also increased as the atmospheric radiative forcing increased.


    Coupled Climate Model Inter-comparison Project Phase 6에 참여한 21개의 모형들의 기후변화 시나리오 실험 결과로부터 북서태평양 해면수온과 쿠로시오의 미래변화를 분석하였다. 해면수온 상승의 공간적인 특징은 쿠로시오의 공간적인 분포와 유속의 변화와 관련된 것으로 파악되었다. 북태평양에서 아열대 순환계와 아한대 순환계의 경계를 따라 흐르는 쿠로시오 확장역의 위치 변화와 지구온난화에 따른 대규모 대기순환과의 관계를 알아보기 위해 21개 모형 중 9개의 모형들의 기후변화 실험별로 zero-바람회전응력이 나타나는 위도를 비교하였다. 온실기체의 증가로 대기복사강제력이 커짐에 따라 zero-바람회전응력이 나타나는 위도가 북상하는 것을 확인하였으며, 이는 관측에서 나타난 zero-바람회전응력이 나타나는 위도가 북상하는 추세와 일치하는 결과이다. 이러한 결과는 지구온난화로 인해 해들리순환이 북쪽으로 확장함에 따라 한반도가 속한 중위도의 온난화가 가속될 수 있음을 나타낸다. 대한해협을 통해 동해로 유입되는 대마난류의 수송량과 온도 또한 대기복사강제력이 커짐에 따라 증가하였다.

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    30 November 2021
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    A Non-annotated Recurrent Neural Network Ensemble-based Model for Near-real Time Detection of Erroneous Sea Level Anomaly in Coastal Tide Gauge Observation

    비주석 재귀신경망 앙상블 모델을 기반으로 한 조위관측소 해수위의 준실시간 이상값 탐지

    EUN-JOO LEE, YOUNG-TAEG KIM, SONG-HAK KIM, HO-JEONG JU AND JAE-HUN PARK

    이은주, 김영택, 김송학, 주호정, 박재훈

    Real-time sea level observations from tide gauges include missing and erroneous values. Classification as abnormal values can be done for the latter …

    상시 관측되는 조위관측소 해수위 자료는 결측값과 오측값을 포함하고 있으며, 그 중 오측 값은 이상값으로 분류되는 전처리 대상이다. 이러한 오측을 제거하기 위해 대표적으로 …

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    Real-time sea level observations from tide gauges include missing and erroneous values. Classification as abnormal values can be done for the latter by the quality control procedure. Although the 3σ (three standard deviations) rule has been applied in general to eliminate them, it is difficult to apply it to the sea-level data where extreme values can exist due to weather events, etc., or where erroneous values can exist even within the 3σ range. An artificial intelligence model set designed in this study consists of non-annotated recurrent neural networks and ensemble techniques that do not require pre-labeling of the abnormal values. The developed model can identify an erroneous value less than 20 minutes of tide gauge recording an abnormal sea level. The validated model well separates normal and abnormal values during normal times and weather events. It was also confirmed that abnormal values can be detected even in the period of years when the sea level data have not been used for training. The artificial neural network algorithm utilized in this study is not limited to the coastal sea level, and hence it can be extended to the detection model of erroneous values in various oceanic and atmospheric data.


    상시 관측되는 조위관측소 해수위 자료는 결측값과 오측값을 포함하고 있으며, 그 중 오측 값은 이상값으로 분류되는 전처리 대상이다. 이러한 오측을 제거하기 위해 대표적으로 3σ (three standard deviations) 규칙이 적용되어왔으나, 기상이변 등에 의한 극값이 존재하거나 3σ 범위 안에서도 오측이 존재하는 해수위 자료에는 그 적용이 어렵다. 본 연구에서 설계된 모델은 오측에 대한 사전정보가 필요하지 않은 비주석 학습으로 구성되며, 재귀신경망과 앙상블 기법을 이용함으로써 실시간으로 수집되는 해수위 자료가 오측일 가능성을 발생한지 20분 이내로 제시한다. 검증이 완료된 모델은 평시 및 기상이변시의 정상값과 오측값을 잘 분리하며, 학습이 이뤄지지 않은 연도의 해수위 자료에서도 이상값 탐지가 가능함을 확인하였다. 본 연구의 관측 이상치 탐지 알고리즘은 조위관측소 해수위에 국한되지 않고 다양한 해양 및 대기자료의 이상치 탐지 인공신경망 모델에 확장 적용할 수 있다.

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    30 November 2021
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    The Surface Distribution of Dissolved Gases in the Southwestern East Sea: Comparison of the Primary Production and CO2 Absorption in Summer between Coastal Areas and the Ulleung Basin

    동해 남서부해역의 표층 용존 기체 분포: 여름철 연안과 울릉분지의 일차생산력과 CO2 흡수 비교

    INHEE LEE AND DOSHIK HAHM

    이인희, 함도식

    The global coastal region is considered as a sink for atmospheric CO2. Since most of the studies in the East …

    연안은 전 지구 관점에서 대기 이산화탄소를 흡수하는 것으로 평가된다. 그동안 동해의 탄소 순환에 관한 연구들이 울릉분지에 집중되어 있어서 동해 연안이 탄소 순환에 …

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    The global coastal region is considered as a sink for atmospheric CO2. Since most of the studies in the East Sea focused on the Ulleung Basin, the importance of coastal region for carbon cycle has been overlooked. In this study, we compared the biological pump and CO2 absorption between the Ulleung Basin and coastal region by surface measurements of biological O2 supersaturation (∆O2/Ar) and partial pressure of CO2 (fCO2). Cold and less saline waters in the coastal regions were in contrast with a warm and saline water in the Ulleung Basin. The coastal waters near Samcheok and Pohang showed higher fluorescence, ∆O2/Ar, and lower fCO2 than those in the Ulleung Basin, indicating higher primary production and CO2 absorption in the areas. The average net community production estimated by ∆O2/Ar were 19 ± 6 and 60 ± 9 mmol O2 m−2 d−1 in the Samcheok and Pohang, respectively, 2-7 times higher than that of 8 ± 4 mmol O2 m−2 d−1 in the Ulleung Basin. Similarly, the average CO2 flux between the seawater and atmosphere were -17.1 ± 8.9 and -25.8 ± 13.2 mmol C m−2 d−1 in the Samcheok and Pohang, respectively, 4-5 times higher than that of -4.7 ± 2.5 mmol C m−2 d−1 in the Ulleung Basin. In the Samcheok and Pohang, degrees of N2 saturation were lower by 3% than that the ambient waters, suggesting the possibility of nitrogen fixation by primary producers.


    연안은 전 지구 관점에서 대기 이산화탄소를 흡수하는 것으로 평가된다. 그동안 동해의 탄소 순환에 관한 연구들이 울릉분지에 집중되어 있어서 동해 연안이 탄소 순환에 기여하는 역할에 대한 이해는 제한적이다. 본 연구에서는 표층의 생물학적 과포화도(∆O2/Ar)와 이산화탄소 분압(fCO2)의 변화를 관측하여 울릉분지와 연안의 생물 펌프 세기 및 탄소 흡수력을 비교하였다. 연안은 저온 저염한 환경으로 고온 고염한 울릉분지와 대비되었다. 삼척과 포항 연안에서는 울릉분지에 비해 높은 생물량과 ∆O2/Ar, 낮은 fCO2 분포를 보여 연안에서 더 많은 일차 생산이 일어나 용존 CO2 흡수를 촉진한 것으로 나타났다. 삼척과 포항 연안에서 ∆O2/Ar을 기반으로 추정된 순군집생산(net community production)은 각각 19 ± 6과 60 ± 9 mmol O2 m−2 d−1로 울릉분지의 8 ± 4 mmol O2 m−2 d−1에 비하여 약 2-7배 가량 활발하게 생물 펌프가 작동하고 있었다. 삼척과 포항 연안의 CO2 교환율은 각각 -17.1 ± 8.9와 -25.8 ± 13.2 mmol C m−2 d−1로, 울릉분지의 -4.7 ± 2.5 mmol C m−2 d−1보다 약 4배에서 5배 가량 높았다. 삼척과 포항 연안에서는 울릉분지에 비하여 질소포화도가 최대 3% 낮게 나타나 일차생산자에 의한 질소 고정이 일어났을 가능성을 제시하였다.

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    30 November 2021
  • Article

    Experimental Transplantation for the Restoration of Seagrass, Zostera marina L. Bed Around Sinyangseopji Beach in Bangdu Bay, Jeju Island

    제주 신양섭지해수욕장 주변 방두만 거머리말 군락 복원을 위한 실험적 이식

    HYUNG WOO LEE, JEONG CHAN KANG, JUNG-IM PARK AND MYUNG SOOK KIM

    이형우, 강정찬, 박정임, 김명숙

    Eelgrass, Zostera marina L., was widely distributed around Sinyangseopji Beach in Bangdu Bay, on the eastern coast of Jeju Island, until breakwater …

    제주도 동쪽에 위치한 신양섭지해수욕장 주변 방두만에는 과거 거머리말이 넓게 서식하였으나, 1990년대 방파제 공사 이후 모두 소실되었다. 본 연구는 방두만의 거머리말 서식지 복원을 …

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    Eelgrass, Zostera marina L., was widely distributed around Sinyangseopji Beach in Bangdu Bay, on the eastern coast of Jeju Island, until breakwater construction in the late 1990s resulted in its complete loss. Six experimental sites were identified for restoration of the Z. marina bed in Bangdu Bay. Using the staple method, 500 Z. marina shoots were transplanted at each site in January 2019 and 2020. The transplants, along with environmental parameters, were monitored for 10 months following transplantation. There were significant differences in underwater irradiance, water temperature, and salinity among the sites, but all were suitable for Z. marina growth. The Ulva species, an opportunistic alga, appeared in spring and accumulated during summer at all sites; however, there was no significant effect of Ulva species on the survival and growth of the eelgrass transplants. Most of the transplanted Z. marina survived, and after 3 months, the density increased by 112.5-300% due to vegetative propagation, with a rapid rate of increase observed during spring and early summer at all sites. For 1-2 months after transplanting, the Z. marina shoots showed signs of transplant shock, after which the shoot density increased at all sites, confirming that all transplants adapted well to the new environment. However, in both 2019 and 2020, during late summer to early fall, the sites experienced heavy damage from typoons (twice in 2019 and three times in 2020) that hit Bangdu Bay. The transplants at two sites located in the center of Bangdu Bay were completely destroyed, but those at three sites located to the west of the bay showed a 192-312% increase in density. Thus, we confirmed that the Bangdu Bay Z. marina bed can be restored, with the highest probability of success for Z. marina restoration on the western side of Bangdu Bay, which is protected from typhoons.


    제주도 동쪽에 위치한 신양섭지해수욕장 주변 방두만에는 과거 거머리말이 넓게 서식하였으나, 1990년대 방파제 공사 이후 모두 소실되었다. 본 연구는 방두만의 거머리말 서식지 복원을 위한 이식 적지 선정을 위해 2019년 1월과 2020년 1월에 방두만의 6개소에 거머리말을 이식한 후 생육 환경과 이식된 거머리말을 10개월간 월별 조사하였다. 거머리말 이식은 철사고정법을 이용하여 각 장소 당 500개체를 이식하였다. 이식된 거머리말은 모든 장소에서 대부분 생존하여 영양 번식으로 인한 밀도증가가 나타났다. 각 장소의 환경 즉, 수중광량, 수온과 염분농도는 유의한 차이가 나타났지만 모두 거머리말 생육에 적합하였다. 모든 장소에서 봄부터 파래가 출현하여 여름 동안 누적되었으나, 거머리말의 생존과 생장에는 유의한 영향을 미치지 않았다. 이식된 거머리말은 이식 3개월 후 112.5~300%의 밀도증가율이 나타났으며, 모든 장소에서 봄과 초여름 동안 높은 밀도 증가율을 보였다. 거머리말의 형태는 이식 충격으로 인하여 모든 장소에서 1~2 개월간 감소하였다가 이후 다시 증가하여 새로운 환경에 잘 적응한 것으로 확인되었다. 그러나 이식 후 8~9개월이 경과하는 늦여름부터 초가을 동안 2019년 2회, 2020년 3회의 강력한 태풍이 조사 지역을 관통하였다. 이로 인해 이식 10개월 후 방두만의 중심부에 위치한 2개소의 거머리말은 모두 소실되었으나, 방두만의 서쪽에 위치한 3개소 거머리말의 밀도증가율은 192~312%로 높게 유지되었다. 이로써 방두만의 잘피서식지 조성이 가능함을 알 수 있었고, 이식 거머리말의 밀도 증가율이 높고 태풍에도 안전한 방두만의 서쪽 연안이 생육 적지임을 확인할 수 있었다.

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    30 November 2021
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    Weekly Variation of Phytoplankton Communities in the Inner Bay of Yeong-do, Busan

    부산 영도 내만에서 식물플랑크톤 군집의 주간 변동 특성

    WONSEOK YANG, DONG HAN CHOI, JONGSEOK WON, JIHOON KIM, MYUNG JIN HYUN, HAEUN LEE, YEONJUNG LEE AND JAE HOON NOH

    양원석, 최동한, 원종석, 김지훈, 현명진, 이하은, 이연정, 노재훈

    To understand the temporal variation of phytoplankton communities in a coastal area, the biomass and diversity were weekly investigated in the inner …

    연안역에서 나타나는 식물플랑크톤 군집의 연중 변동 특성을 확인하기 위하여, 일 년여간 부산 영도 내만의 고정점에서 생물량 및 다양성을 매주 조사하였다. 연구 해역은 …

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    To understand the temporal variation of phytoplankton communities in a coastal area, the biomass and diversity were weekly investigated in the inner bay of Yeong-do, Busan. In the study area, chlorophyll a concentration ranged from 0.43~7.58 mg m-3 during the study, indicating the study area was in mesotrophic or eutrophic status. The fractions of chlorophyll a occupied by large phytoplankton (> 3 µm diameter) exhibited an average of 80% of total chlorophyll a in this study. Among the large phytoplankton, while Bacillariophyta was the most dominant in spring and summer, Cryptophyceae prevailed in the fall and winter. On the contrary, in the picophytoplankton community less than 3 µm in diameter, Mamiellophyceae was the most dominant in most seasons, Cryptophyceae was relatively high with an average of 17.7 ± 17.6% throughout the year, but seasonal variations were large. Dinophyceae rarely occupied a higher fraction up to 60.4% of the picophytoplankton community. By weekly monitoring at a coastal station for 13 months, it is suggested that phytoplankton communities in coastal waters could be changed on a short time scale. If data are steadily accumulated at the time-series monitoring site for a long time, these will provide important data for understanding the long-term dynamics of phytoplankton as well as the impact of climate and environmental changes.


    연안역에서 나타나는 식물플랑크톤 군집의 연중 변동 특성을 확인하기 위하여, 일 년여간 부산 영도 내만의 고정점에서 생물량 및 다양성을 매주 조사하였다. 연구 해역은 엽록소 a가 0.43~7.58 mg m-3 범위를 나타내어 중영양에서 부영양 특성을 나타내었다. 조사 기간 동안 엽록소 a 중 3 µm 이상 크기의 식물플랑크톤이 차지하는 비율은 평균 80% 내외를 차지하여 높았다. 이들 3 µm 이상 크기의 식물플랑크톤에서는 규조류(Bacillariophyta)가 봄과 여름에 가장 우점하였으며, 가을과 겨울에는 은편모조강(Cryptophyceae)이 우점하였다. 반면, 3 µm 이하 크기의 초미소식물플랑크톤에서는 마미엘라강(Mamiellophyceae)이 대부분의 시기에 가장 우점하였으며, 은편모조강(Cryptophyceae)이 연중 평균(+표준편차) 17.7 ± 17.6%로 비교적 높았으나 계절적 변동이 컸다. 와편모조강(Dinophyceae)은 드물지만 60.4%까지 매우 높게 우점하기도 하였다. 본 연구에서 13개월 간 일주일 간격의 정기 관측을 통해 육지에 인접한 천해 연안 식물플랑크톤 군집이 짧은 시간 규모에서 변동함을 파악할 수 있었다. 이러한 지속적인 고정점 관측은 식물플랑크톤의 단·장기 변동 특성과 기후 및 환경 변화의 영향을 이해하는 데 중요한 자료를 제공할 수 있을 것이다.

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    30 November 2021
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