표제지
제출문
참여진
요약문
목차
제1장 동해 표층해류를 재현하는 상세 3차원 해양 수치모델 구축 22
1.1. 동해 3차원 해양 수치모델 구축 22
1.2. 실험 계획 25
1.3. 모델 검증 26
1.3.1. 수온 분포 비교 26
1.3.2. 인공위성 자료와 동해 표층 해류 비교 32
1.4. 인공위성 관측 자료와 모델의 RMSD 35
1.5. 인공위성 자료와 모델의 Sea Surface Height 분석 36
1.5.1. 평균 해표면 분포(Distribution of Mean Sea Surface Height) 36
1.5.2. 계절 변화 성분을 제거한 SSH의 RMS 분포(Distribution of RMS of nonseasonal SSH) 36
1.6. Control, ATM, OBC, ITV 모델에서 나타나는 동한난류의 연간변동성 분포 38
1.7. Viscosity 변화에 따른 연간변동성의 차이 - ITV 모델 40
제2장 3차원 동해 순환 모델에 표층수온과 연직수온 분포 자료를 동시에 동화하는 기법 43
2.1. 앙상블 칼만필터(Ensemble Kalman Filter; EnKF) 개요 43
2.2. 앙상블 칼만필터를 이용한 동해 자료동화 44
제3장 우리나라 주변 표층해류 모식도 개선 54
3.1. 동해 해류도 제작 54
3.1.1. 연구자료 및 방법 54
3.1.1.1. 중등과학교과서 해류도 54
3.1.1.2. 과학논문 해류도 57
3.1.1.3. 인공위성 고도계자료 60
3.1.2. 연구 방법 61
3.1.2.1. 해류도 도법 통일화 과정 61
3.1.2.2. 해류도 제작 세부항목 63
3.1.2.3. 해양과학자의 관측자료와 전문지식 수렴과정 64
3.1.2.4. 동해 해류도 초안 생산 방법 67
3.1.2.5. 해양학계 설문조사 68
3.1.2.6. 해양과학자 최종 서면 자문과정 69
3.1.3. 연구 결과 및 논의 71
3.1.3.1. 교과서와 과학논문 해류도 도법 통일화 71
3.1.3.2. 과학논문 해류도 분석 74
3.1.3.3. 과학자 토론회를 통한 동해 해류도 87
3.1.3.4. 설문조사 분석 결과 91
3.1.3.5. 해양학계 의견 수렴결과 95
3.1.3.6. 전문가 서면자문 결과 98
3.1.3.7. 자문의견을 반영한 동해 해류도 100
3.1.3.8. 중등학교 교과서용 동해 해류도 107
3.2. 북서태평양 해류 분석 및 모식도 제작 111
3.2.1. 과학논문 북서태평양 해류도 분석 111
3.2.1.1. 과학논문 해류도 111
3.2.1.2. 분석항목 113
3.2.1.3. 과학논문 분석 114
3.2.2. 2차 북서태평양 해류도 118
3.3. 황해와 동중국해 해류 분석 및 모식도 제안 122
3.3.1. 과학논문 북서태평양 해류도 분석 122
3.3.1.1. 황해 해류(순환) 모식도 자료수집 및 분석 122
3.3.1.2. 초기 및 물성자료축적기: 1970년 이전 123
3.3.1.3. 축적된 물성자료 해석시기: 1970-1986년 125
3.3.1.4. 해류관측과 순환 유발력별 연구시기: 1986 이후 128
3.3.2. 황해 해류 모식도 제작을 위한 해류관측 방안 140
3.3.3. 황해 해류 모식도 초안 142
3.4. 항로지 해류부분 수정 143
3.4.1. 동해 항로지 해류 설명 143
3.4.2. 황해와 남해 항로지 해류 설명 146
3.5. 해류 모식도 제작 과정 및 해류 설명 149
3.5.1. 국문 설명 149
3.5.2. 영문 설명 153
3.6. 주변국 국가기관에서 생산한 해류 모식도 157
3.6.1. 중국의 해류도 157
3.6.2. 일본의 해류도 160
참고문헌 163
판권기 171
표 1. 실험 계획표 25
표 2. 해류도를 포함한 중등 과학교과서 55
표 3. 과학논문 북서태평양 해류도 목록 58
표 4. 중등과학교과서 해류도 분석 항목 72
표 5. 동해 해류도 초안에 대한 설문조사 응답 예시 97
표 6. 2013 춘계 해양학회 중 동해 해류도에 관한 특별세션 중요 회의 내용 98
표 7. 동해 해류도에 관한 해양학자 서면 자문 내용 요약 101
표 8. 북서태평양에 대하여 해류 모식도를 제시하고 있는 과학논문 111
표 9. 북서태평양 해류도 분석 항목 114
표 10. 북서태평양 해류모식도 개선을 위한 전문가 토론회 개최 119
그림 1. 10 ㎞ 북서태평양 모델의 영역이며, 실선은 동해 모델의 영역. 23
그림 2. 동해 모델 영역의 수심. 24
그림 3-a. 2004년 2월, 2004년 8월, 2005년 3월, 2005년 8월의 국립수산과학원 105라인의 수직 수온 단면도(왼쪽), Control 모델의 수직 수온 단면도(오른쪽). 27
그림 3-b. 2006년 2월, 2006년 10월, 2007년 2월, 2007년 8월의 국립수산과학원 105라인의 수직 수온 단면도(왼쪽), Control 모델의 수직 수온 단면도(오른쪽). 28
그림 3-c. 2008년 2월, 2008년 8월의 국립수산과학원 105라인의 수직 수온 단면도(왼쪽), Control 모델의 수직 수온 단면도(오른쪽). 29
그림 4-a. 2004년 2월, 2004년 8월, 2005년 4월, 2005년 8월의 국립수산과학원 정선관측 자료의 수평 수온 단면도(위쪽), Control 모델의 수평 수온 단면도(아래쪽). 30
그림 4-b. 2006년 2월, 2006년 8월, 2007년 2월, 2007년 8월의 국립수산과학원 정선관측 자료의 수평 수온 단면도(위쪽), Control 모델의 수평 수온 단면도(아래쪽). 30
그림 4-b. 2008년 2월, 2008년 8월의 국립수산과학원 정선관측 자료의 수평 수온 단면도(위쪽), Control 모델의 수평 수온 단면도(아래쪽). 31
그림 5-a. 2004년 2월, 2004년 8월, 2005년 2월, 2005년 8월의 국립수산과학원 정선관측 자료의 수평 수온 단면도(위쪽), Control 모델의 수평 수온 단면도(아래쪽). 33
그림 5-b. 2006년 2월, 2006년 8월, 2007년 2월, 2007년 8월의 국립수산과학원 정선관측 자료의 수평 수온 단면도(위쪽), Control 모델의 수평 수온 단면도(아래쪽). 33
그림 5-c. 2008년 2월, 2008년 8월의 국립수산과학원 정선관측 자료의 수평 수온 단면도(위쪽), Control 모델의 수평 수온 단면도(아래쪽). 34
그림 6. 인공위성 관측치와 모델의 SST와 SSH의 Root Mean Square Difference(RMSD)이다. 35
그림 7. 인공위성 자료(a), Control(b), ATM(c), OBC(d), ITV(e) 모델의 2004년-2008년의 평균 해표면 고도이다. 37
그림 8. 인공위성 자료(a), Control(b), ATM(c), OBC(d), ITV(e) 모델의 RMSD이다. 37
그림 9. Control 모델과 다른 모델과의 비(위쪽), ITV모델과 다른 모델과의 비(아래쪽). 38
그림 10-a. Control, ATM, OBC, ITV 모델의 2월과 4월의 각 연도의 100 m의 10℃ 등온선이다. 39
그림 10-b. Control, ATM, OBC, ITV 모델의 8월과 10월의 각 연도의 100 m의 10℃ 등온선이다. 39
그림 11-a. Viscosity 1, 5, 20 ㎡/s의 2월과 4월의 각 연도의 100 m의 10℃ 등온선이다. 40
그림 11-b. Viscosity 1, 5, 20 ㎡/s의 8월과 10월의 각 연도의 100 m의 10℃ 등온선이다. 41
그림 12. 인공위성 자료(a), Vis=1 ㎡/s(b), Vis=5 ㎡/s(c), Vis=20 ㎡/s(d)모델의 RMSD이다. 42
그림 13. 앙상블 칼만필터 개념도. 43
그림 14. 각 앙상블 멤버의 점성계수, 경계조건 그리고 대기장을 매 자료동화마다 무작위로 변화시킴. 44
그림 15. NOAA NCDC AVHRR AMSR OI data(a)를 동해 모델에 포함하는 곳을 약 50 ㎞ 간격으로 추출(b-white dot)하였고 KODC, JODC, GTSPP 연직 수온, 염분 자료를 관측 지점(b-yellow dot)에 자료동화. 45
그림 16. 2005년 4월 NFRDI의 10 m 관측 수온(a), 자료동화 하지 않은 10 m 결과(b), 자료동화한 10 m 결과(c), NFRDI의 100 m 관측 수온(d), 자료동화 하지 않은 100 m 결과(e), 자료동화 한 100 m 결과(f) 수평 수온 분포 비교. 46
그림 17. 2005년 4월 NFRDI의 10 m 관측 염분(a), 자료동화 하지 않은 10 m 결과(b), 자료동화한 10 m 결과(c), NFRDI의 100 m 관측 염분(d), 자료동화 하지 않은 100 m 결과(e), 자료동화 한 100 m 결과(f) 수평 염분 분포 비교. 47
그림 18. NFRDI의 2005년 4월 105라인의 관측 수온(a), 자료동화하지 않은 결과(b), 자료동화한 결과(c) 수직 수온 분포 비교. 48
그림 19. 2005년 4월 인공위성 고도계로 관측한 해표면 높이(a), 자료동화하지 않은 결과(b), 자료동화한 결과(c)의 해표면 높이 분포 비교. 49
그림 20. 2005년 4월 인공위성 NOAA AVHRR OI 해표면 수온(a), 자료동화하지 않은 결과(b), 자료동화한 결과(c)의 해표면 수온 분포 비교. 49
그림 21. 2005년 10월 NFRDI의 10 m 관측 수온(a), 자료동화 하지 않은 10 m 결과(b), 자료동화한 10 m 결과(c), NFRDI의 100 m 관측 수온(d), 자료동화 하지 않은 100 m 결과(e), 자료동화 한 100 m 결과(f) 수평 수온 분포 비교. 50
그림 22. 2005년 10월 NFRDI의 10 m 관측 염분(a), 자료동화 하지 않은 10 m 결과(b), 자료동화한 10 m 결과(c), NFRDI의 100 m 관측 염분(d), 자료동화 하지 않은 100 m 결과(e), 자료동화 한 100 m 결과(f) 수평 염분 분포 비교. 51
그림 23. NFRDI의 10월 105라인의 관측 수온(a), 자료동화하지 않은 결과(b), 자료동화한 결과(c) 수직 수온 분포 비교. 52
그림 24. 2005년 10월 인공위성 고도계로 관측한 해표면 높이(a), 자료동화하지 않은 결과(b), 자료동화한 결과(c)의 해표면 높이 분포 비교. 52
그림 25. 2005년 10월 인공위성 NOAA AVHRR OI 해표면 수온(a), 자료동화하지 않은 결과(b), 자료동화한 결과(c)의 해표면 수온 분포 비교. 53
그림 26. 중등과학교과서에 제시된 해류도. 56
그림 27. 과학논문에 제시된 동해 해류도. 59
그림 28. 해류도 도법 통일화 과정. 62
그림 29. 해양관측으로부터 얻어진 해양학자 지식에 기반한 해류도 제작 과정. 65
그림 30. 동해 해류도 초안 제작과정. 66
그림 31. 동해 해류도 제작을 위한 설문지. 70
그림 32. 중학교 1학년 과학 교과서 동해 해류도 (a) 난류 (b) 한류, 고등학교 과학 교과서 동해 해류도 (c) 난류, (d) 한류, 지구과학 I 교과서 동해 해류도 (e) 난류, (f) 한류. 73
그림 33. 과학논문 동해 해류도 디지털화 (a) 전과 (b) 후의 예 (A21). 74
그림 34. 과학논문 동해 해류도의 (a), (c), (e) 난류와 (b), (d), (f) 한류. 75
그림 35. (a)-(c) 중등과학 교과서와 (d)-(f) 과학논문에 나타난 동한난류의 진행 양상. 77
그림 36. 과학논문 해류도의 동해 남부에서의 대마난류의 분기 양상. 80
그림 37. 과학논문 동해 해류도에서 나타난 (a) 동한난류의 연안으로부터 거리 (37˚N 기준), (b) 동하난류의 북상한계, (c) 대마난류의 일본연안분지의 일본연안으로부터의 거리에 대한 히스토그램. 81
그림 38. 과학논문 동해 해류도에서 나타난 쓰가루 해협과 소야 해협 부근에서의 대마난류 유출 양상. 84
그림 39. 과학논문 동해 해류도에 나타난 리만한류와 북한한류. 86
그림 40. 과학논문 동해 해류도에 나타난 리만한류의 시작 위도에 대한 히스토그램. 87
그림 41. 동해 해류도 수정 과정 89
그림 42. 그림 41g로부터 해양학자 자문을 토대로 한 동해 해류도 수정안. 104
그림 43. 해양관측을 통해 획득한 해양학자의 지식에 기반한 동해 해류도 최종안. 109
그림 44. 위성 표층뜰개를 통해 얻은 동해 장기 평균 해류 벡터 (㎝/s) 공간 분포 (1979-2012). 110
그림 45. 과학논문 북서태평양 해류도. 112
그림 46. 과학논문 북서태평양 해류도 디지털화 결과. 113
그림 47. 류큐 제도 근처에서의 과학논문 북서태평양 해류도. 116
그림 48. 1차 북서태평양 해류도 (2012). 120
그림 49. 2차 북서태평양 해류도 (2013). 121
그림 50. Shcrenck(1873)와 화전(1916)의 해류도. 123
그림 51. Uda(1934)의 6월 해류도. 124
그림 52. Uda(1934, 1936)의 6월과 10월 황해 및 동중국해 순환 모식도. 124
그림 53. Niino and Emery(1961)의 하계와 동계 해류모식도. 125
그림 54. Nitani (1972, 좌)와 Beardsley et al. (1985, 우)의 해류도. 126
그림 55. Kondo(1985)의 저층과 50 m 깊이에서의 해류도. 127
그림 56. 이(1986)의 하계 황해 표층 순환모식도. 128
그림 57. 1986년 하계 황해와 동중국해에서 투하된 Drifter의 이동경로. 129
그림 58. 제주도 서-북쪽 해역에 대한 김 등(1991)의 순환모식도와 Lie et al.(2000)의 Drifter 이동경로 종합도. 129
그림 59. 박(1985)의 역풍류 이론과 역풍류가 설명할 수 있는 하계와 동계의 물성분포 특성 (Kondo, 1985) 및 2차원 모델결과. 130
그림 60. Riedlinger & Jacobs (2000)의 동계(2월) 역풍류 수치모델결과, a) 월 평균바람, b) 해면높이분포, c) 표층 해류, d) 50 m 깊이의 해류분포. 131
그림 61. Lee & Beardsley(1997)에 의한 표층의 성층조류 잔차류와 조석(수온)전선 분포. 132
그림 62. Lie et al.(2001)이 제시한 동계 황해입구에서 순환과 역학적 평형. 133
그림 63. 1982년 8월 황해 입구 해역의 표층염분분포. 134
그림 64. 하계 양자강 담수희석수 확장방향을 보여주는 표층 뜰개들의 이동경로(Lie et al. 2009). 134
그림 65. Ichikawa & Beardsley(2002)가 제시한 양자강 담수유출양의 변화에 따른 담수희석수의 유출방향과 동중국해 순환도. 135
그림 66. Chang and Isobe(2002)의 수치모델 연구에 의한 양자강 담수 희석수의 계절적 이동경로를 제시하는 표층해류도. 136
그림 67. 동중국해 순환에 대한 모식도. 137
그림 68. 겨울철 황해 입구에서 전선역 순환과 서향 종단류 138
그림 69. 권 등(2011)의 3차원 수치모델 결과에 의한 5 m와 20 m 깊이에서의 해류분포. 139
그림 70. 해류 존재가 불확실한 지역과 시기에 대한 조사연구 모식도. 141
그림 71. 동계와 하계 황해 해류도 초안. 142
그림 72. 동해의 주요 해협, 분지, 천퇴와 주요 섬들. 등수심선들은 1000, 2000, 3000 m 수심을 나타낸다. 143
그림 73. 동해 표층 해수순환 모식도. 144
그림 74. 동해 표층해류 모식도. 145
그림 75. 동계와 하계 황해 해류도. 148
Fig. 76. A flow diagram demonstrating how to unify the mapping procedure of each oceanic... 149
Fig. 77. Oceanic current maps of the East Sea for (a) warm currents and (b) cold currents in middle school science textbooks, (c) warm... 150
Fig. 78. Oceanic current maps of the East Sea for warm currents: (a), (c), (e), and cold currents: (b), (d), (f) from selected... 150
Fig. 79. A flow diagram for the production of the first draft map of ocean currents in the East Sea. 151
Fig. 80. A brief diagram to show the procedure for the production of a final oceanic current map of the East Sea using... 151
Fig. 81. The final version of the ocean current map of the East Sea integrating all expert comments,... 152
Fig. 82. The interim version of the ocean current map of the North Pacific integrating all expert comments and scientific papers from current... 152
그림 83. 중국근해공간지리의 표지. 157
그림 84. 중국근해 표층해류 (2월). 중국근해공간지리(2006). 158
그림 85. 중국근해 표층해류 (8월). 중국근해공간지리(2006). 159
그림 86. 일본 수로국이 일본해양자료센타의 통계자료를 사용하여 제공하는 월별 동해 표층 해류도. 161
그림 87. 일본 수로국이 일본해양자료센타의 통계자료를 사용하여 제공하는 월별 북서태평양 표층 해류도. 162