[표지] 1
제출문 3
참여진 4
요약문 6
Summary 9
목차 13
제1장 연구의 개요 19
1. 연구의 목적 19
(1) 제안배경 및 필요성 19
(2) 연구추진체계 20
(3) 세부수행 계획 21
(4) 기대효과 22
제2장 해양과학기지 활용 해양-대기 상호작용 핵심 관측기술 개발 및 활용 연구 23
1. 해양-대기간 운동량-열 교환 관측기술 개발 23
(1) 기준고도에서 관측 수행 23
(2) 기준고도 변환 방법 27
(3) 강한 풍속에서 마찰속도 산정과 거칠기길이 모수화 35
(3) 열속계산 자동화 알고리즘 41
2. 극한사례에 최적화된 해양-대기 열속 모수화 기술 개발 43
(1) 대표적인 극한사례 선정 및 결합 수치모델 실험안 제시 43
(2) 극한사례에 적합한 거칠기길이 모수화 방안 선정 49
(3) 선정된 해표면 거칠기길이 적용에 따른 민감도 분석 및 극한사례에 최적화된 열속 모수화 방안 개발 52
제3장 해양과학기지 주요 관측체계 개선 및 활용 연구 59
1. 해양과학기지 해표면 수온과 연속 시계열 관측체계 개선용 자료 수집 및 분석 59
(1) 조밀한 수심 간격의 수온 센서 설치를 통한 해표면 수온 및 수온 연직 구조 관측 59
(2) 관측된 자료들로부터 연속 해표면 수온 자료를 자동으로 추출할 수 있는 알고리즘 개발 66
(3) 조밀하게 관측한 수온의 연직 구조 및 연속 시계열 자료를 기지 내 수온·염분 센서에서 수집된 자료와 비교·검증 68
(4) 수치모델 결과들을 이용하여 양쯔강 유출류 이동 경로를 분석하고 이어도 기지 관측 염분 자료의 생물오손 여부 평가 69
(5) 이어도 해양과학기지에서 취득한 수온의 자료를 수치모델 결과와 비교하여 조석 혼합에 따른 해표면 수온과 혼합층 변화 평가 72
(6) 성층 시기에 신안가거초와 옹진소청초 해양과학기지 관측 시계열 수온 변화에 미치는 조석의 영향 평가 75
(7) 이어도 해양과학기지 연속 시계열 관측체계 개선안 79
2. 원격탐사 기법으로 생산된 해양과학기지 관측자료 활용 연구 81
(1) 이어도 해양과학기지에서 관측자료들을 융합하여 열화상카메라의 수온 산출 알고리즘 개선과 해수면 부근에 조밀한 간격으로 관측된 수온 자료와 비교하여 정확도 검증 81
(2) 열화상카메라를 통해 겨울철 비정상적으로 관측되는 수온 변화 현상 원인을 파악하고 탐지·분석할 수 있는 방안 제시 83
(3) 열화상카메라 영상을 통해 관측된 물속 물체의 수, 크기, 종류 등에 대해 분석하고 이를 자동으로 탐지·분석할 수 있는 방안 제시 85
(4) LANDSAT 위성 자료와 비교하여 열화상카메라로 산출된 수온 정보의 공간 대표성을 분석하고 해역 특성에 최적화된 LANDSAT 위성 자료의 해표면 수온 산출 알고리즘 개선 87
(5) 개선된 LANDSAT 위성 해표면 수온 알고리즘으로 산출된 수온 자료를 열화상카메라 산출 해표면 수온 자료와 비교하여 정확도 평가 88
(6) 이어도 해양과학기지 열화상카메라 산출 정보와 현장관측자료 등을 종합하여 이 해역의 중·소규모 해표면 수온 분포와 단기 변동 특성을 제시하고, 단기 수온 변동의 원인들을 규명 89
제4장 결론 및 제언 92
1. 해양과학기지 활용 해양-대기 상호작용 핵심 관측기술 개발 및 활용 연구 92
2. 해양과학기지 주요 관측체계 개선 및 활용 연구 93
참고문헌 95
부록 98
부록 1. (자문의견서) 98
부록 2. (인포그래픽) 107
판권기 110
〈표 2.1.1〉 2021년 7월 이어도 해양과학기지에서 관측된 옥상데크 풍속에 기준 고도 풍속... 32
〈표 2.2.1〉 2013년부터 2021년까지 한반도에 영향을 준 태풍 43
〈표 2.2.2〉 COASWT 교환 대상 변수 목록 47
〈표 2.2.3〉 WRF 모델 세부 설정 49
〈표 3.1.1〉 Geokon 사의 서미스터 스트링 제원 59
〈표 3.1.2〉 ONESET 사의 HOBO TidbiT MX2203 제원 60
〈표 3.1.3〉 2019~2021년 성층 시기 옹진소청초 해양과학기지의 한 조석 주기 동안 최대 수... 76
〈표 3.1.4〉 2019~2021년 성층 시기 옹진소청초 해양과학기지의 한 조석 주기 동안 최대... 78
〈그림 1.1.1〉 연구추진계획 모식도 20
〈그림 2.1.1〉 이어도 해양과학기지에서 기상 변수의 관측 위치와 기준 고도에서 바람(10m)과... 24
〈그림 2.1.2〉 이어도 해양과학기지의 (a) 10m, (b) 2m에 설치한 센서와, (c) 데이터로거... 24
〈그림 2.1.3〉 2022년 8월 30일부터 10월 2일까지 이어도 해양과학기지의 10m 고도에서... 25
〈그림 2.1.4〉 2022년 9월 5일 이어도 해양과학기지의 옥상데크와 10m 고도에서 관측한... 26
〈그림 2.1.5〉 2022년 9월 이어도 해양과학기지의 옥상데크와 10m 고도에서 관측한 (a)... 27
〈그림 2.1.6〉 풍속에 따른 Vera법과 Jijlema법을 적용할 때 (a) 10m 항력계수, (b) 10m... 29
〈그림 2.1.7〉 이어도 해양관측기지에서 (a) 옥상데크와 (b) 10m에 적용할 풍향에 따른... 30
〈그림 2.1.8〉 이어도 해양관측기지 옥상데크에서 2021년 7월 관측된 풍속(빨간 실선)과... 31
〈그림 2.1.9〉 (a) 멱법칙(지수 0.11), (b) LP+Vera, ((c) LP_Zijlema, (d) Smith 법을... 32
〈그림 2.1.10〉 2021년 7월 이어도 해양과학기지에서 관측된 수온(파란 실선), 10m... 34
〈그림 2.1.11〉 2021년 7월 이어도 해양과학기지에서 (a) 옥상데크 관측 기온을 이용하여 10... 34
〈그림 2.1.12〉 태풍 솔릭(2018년 8월 20-24일) 기간 동안 이어도 해양과학기지에서 관측된... 36
〈그림 2.1.13〉 태풍 솔릭(2018년 8월 20-24일) 기간 동안 이어도 해양과학기지에서 (a)... 36
〈그림 2.1.14〉 태풍 링링(2019년 9월 5-8일) 기간 동안 이어도 해양과학기지에서 관측된... 37
〈그림 2.1.15〉 태풍 링링(2019년 9월 5-8일) 기간 동안 이어도 해양과학기지에서 (a)... 38
〈그림 2.1.16〉 태풍 바비(2020년 8월 24-27일) 기간 동안 이어도 해양과학기지에서 관측된... 39
〈그림 2.1.17〉 태풍 링링(2020년 8월 24-27일) 기간 동안 이어도 해양과학기지에서 (a)... 39
〈그림 2.1.18〉 태풍 마이삭(2020년 9월 1-3일) 기간 동안 이어도 해양과학기지에서 관측된... 40
〈그림 2.1.19〉 태풍 마이삭(2020년 9월 1-3일) 기간 동안 이어도 해양과학기지에서 (a)... 40
〈그림 2.1.20〉 강한 풍속에서 풍속과 마찰속도의 산포도 41
〈그림 2.1.21〉 이어도 해양과학기지에서 수집된 난류 자료의 형태 42
〈그림 2.2.1〉 강한 풍속(≥ 40 m/s) 사례의 태풍 경로 45
〈그림 2.2.2〉 COAWST의 구성 모델간 교환하는 변수에 관한 정보 46
〈그림 2.2.3〉 모델 도메인 및 태풍 솔릭 경로 48
〈그림 2.2.4〉 해양-대기-파랑 결합 수치모형 실험안 49
〈그림 2.2.5〉 해표면 거칠기길이 모수화 방안 선정 흐름도 52
〈그림 2.2.6〉 이어도 지점에서 (a) 해표면 거칠기길이, (b) 풍속, (c) 마찰속도... 53
〈그림 2.2.7〉 해표면 거칠기길이와 마찰속도 산점도 54
〈그림 2.2.8〉 태풍 솔릭의 중심에서 강도 변화 55
〈그림 2.2.9〉 태풍 솔릭이 황해저층냉수대 주변을 통과할 때 공간 분포 56
〈그림 2.2.10〉 이어도 지점에서 해수면온도 시계열 57
〈그림 2.2.11〉 이어도 지점에서 연직 수온, 난류운동에너지, 혼합층 깊이 시계열 58
〈그림 2.2.12〉 이어도 지점에서 마찰속도(좌) 해수면 온도(우) 시계열 58
〈그림 3.1.1〉 관측장비 설치 계획 60
〈그림 3.1.2〉 (좌)튜브에 부착된 HOBO 센서 사진 (우)표류하며 관측... 61
〈그림 3.1.3〉 (좌)서미스터 스트링 위에 부착된 HOBO 센서들 (우)계류 완료된... 61
〈그림 3.1.4〉 회수된 튜브에 부착되어 있던 HOBO 사진 1 62
〈그림 3.1.5〉 회수된 튜브에 부착되어 있던 HOBO 사진 2 62
〈그림 3.1.6〉 이어도 해양과학기지 관측 3m 수온(빨간색)과 기온(분홍색)... 63
〈그림 3.1.7〉 서미스터 스트링 관측 수온(파란색 계열 선)과 이어도 해양과학기지 관측... 64
〈그림 3.1.8〉 서미스터 스트링 관측 수온 시계열 그림 64
〈그림 3.1.9〉 서미스터 스트링 자료로부터 추정한 혼합층 깊이(파란색 선)와 수온약층... 65
〈그림 3.1.10〉 FFT 분석을 통해 나타낸 주기 영역의 MLD(파란색 선)와... 66
〈그림 3.1.11〉 3가지 외삽 방법으로 산출한 해표면 수온과 튜브 HOBO 센서 측정... 67
〈그림 3.1.12〉 서미스터 스트링 수중 수온 자료로 산출한 해표면 수온... 68
〈그림 3.1.13〉 서미스터 스트링 수중 수온 자료로 산출한 해표면 수온... 68
〈그림 3.1.14〉 혼합층 깊이(MLD)가 얕을 때(좌)와 깊을 때(우)의 서미스터 스트링과... 69
〈그림 3.1.15〉 2020~2022년 황해동중국해 지역의 수치모델 8월 월평균 표층 염분 분포 70
〈그림 3.1.16〉 기지 내 자료의 생물오손 여부 평가 71
〈그림 3.1.17〉 이어도 인근 해양 현상을 모의한 수치모델 영역 72
〈그림 3.1.18〉 수치모델 4대 분조 검증 결과 73
〈그림 3.1.19〉 조석 혼합에 따른 해표면 수온 변화 비교 시계열 그래프 73
〈그림 3.1.20〉 수치모델의 수평 해표면 수온 분포 74
〈그림 3.1.21〉 조석 혼합에 따른 혼합층 변화 비교 시계열 그래프 75
〈그림 3.1.22〉 2019~2021년 성층 시기 신안가거초 해양과학기지에서 한 조석... 76
〈그림 3.1.23〉 2019~2021년 성층 시기 옹진소청초 해양과학기지에서 한 조석... 77
〈그림 3.1.24〉 2019~2021년 평균 해양과학기지 인근 국립수산과학원... 78
〈그림 3.1.25〉 도르래 방식으로 운용되는 20m 와이어 계류선(좌)과 로프 등 외부 유입... 80
〈그림 3.2.1〉 이어도 기지관측자료와 융합한... 81
〈그림 3.2.2〉 개선된 회귀식으로 추출한 수온과 조밀하게 서미스터... 82
〈그림 3.2.3〉 이어도 해양과학기지 이상 저온 현상 발생 시 열화상카메라 영상 83
〈그림 3.2.4〉 2021년 12월 12~18일의 열화상카메라 표층 수온,... 83
〈그림 3.2.5〉 2021년 12월 12~18일의 이어도 기지관측자료 중... 84
〈그림 3.2.6〉 2021~2022년에 대하여 추출한 이상 저온 현상 발생 시기 85
〈그림 3.2.7〉 열화상카메라와 CCTV 자료를 통해 추정되는 생물체 85
〈그림 3.2.8〉 열화상카메라에 관측된 시간에 따른 물체 수 변화 86
〈그림 3.2.9〉 적응형 임곗값 기법과 객체탐지를 이용한... 87
〈그림 3.2.10〉 이어도 열화상카메라의 공간적 촬영범위 및... 88
〈그림 3.2.11〉 열화상카메라 추출 수온과 LANDSAT 위성 자료 기반 추출... 89
〈그림 3.2.12〉 이어도 해양과학기지 일대의... 89
〈그림 3.2.13〉 2015년 LANDSAT에 관측된 이어도 해양과학기지 주변 표층... 90