한반도 주변 해수면 온도의 시공간 분석을 위한 NOAA/AVHRR 위성 데이터 처리 알고리즘의 구축

Abstract

조화분해에 의한 8년간의 평균 해수면온도는 10~25℃의 분포를 보였고, 연진폭은 4~11℃의 전체적인 경향을 보였으며, 연위상은 210~240℃ (8월)의 분포를 보였다. 연진폭은 서해해역(9~11℃), 동해북부해역(8~9℃), 동해남부해역(6~8℃), 남해해역(6~7℃), 동중국해해역(4~7℃)의 분포를 보였고 연위상은 동중국해해역(210~235°, 8월1일~25일), 서해해역(220~230°, 8월10일~20일), 동해북부해역(225~235°, 8월15일~25일), 동해남부해역(235~240°, 8월25일~30일)로 나타났다. 연진폭과 연위상은 쿠로시오 해류가 지나는 동중국해해역을 제외한 다른 해역에서는 전부 반대의 순서를 보였다. 즉, 수온 변화가 큰 해역 (연진폭 높음)은 최고 수온을 보이는 시기가 빨랐고 (연위상 낮음), 수온 변화가 작은 해역(연진폭 낮음)은 최고 수온을 보이는 시기가 느렸다(연위상 높음). 이와는 다르게 동중국해 해역은 최고수온을 보이는 시기는 빨랐지만 수온 변화는 가장 작게 나타났다. 이는 동중국해 해역을 제외한 네 해역들이 대륙 기후의 영향을 받는 것에 비하여 동중국해 해역은 쿠로시오 해류에 의해서 해양 기후의 영향을 더욱 받음을 보여주는 결과라고 생각된다. EOF 분석에서 첫째 모드가 분산값이 97.6%으로 연구해역의 변화를 설명하기에 충분하였고, 일정한 연변화를 보이면서 공간적으로는 조화분해의 연진폭의 분포와 비슷하게 대륙에 가까울수록 해수면 변화가 커지는 분포를 보여주었다. 둘째모드는 그 영향력은 미약하였지만 한국 주변 해역의 엘리뇨 영향을 설명할 수 있는 간접적인 결과를 산출하였다. 연구 해역에서 네종류의 수온 전선, 아극전선대, 쿠로시오전선, 남해연안전선, 서해조석전선을 추출할 수 있었고, EOF 분석을 통하여 아극전선대와 남해연안전선은 3월과 10월에 강하게 발생하였고, 쿠로시오 전선은 3월과 5월에 강하게 나타남을 발견 할 수 있었다. 수온 전선이 발생하는 해역은 수심의 변화가 큰 경사면과 해수면온도의 연진폭과 연위상의 변화가 일어나는 경계와 흡사한 것으로 나타났다. 8년간의 동북아시아 해역에 대한 위성영상을 이용하여 해수면온도 자료를 구축하고 조화분해와 EOF 분석하여 해수면 온도자료의 시·공간 변화를 연구하였다. 또한 Sobel edge detection method를 이용하여 해양 전선을 추출하고 이를 EOF 분석하여 해양 전선의 변동사항을 정량적으로 제시하였다. 본 연구는 위성영상을 통한 동북아시아 해역의 해양 전선 연구에 대한 응용 가능성을 제시하였고 더욱 나아가 실 관측 어장 자료와 SeaWiFs MODIS, Topex/Poseidon 등과 같이 다른 특성을 지닌 위성 센서로 관측된 클로로필, 부유물질, 해수면높이 자료를 통해 해양 전선에서의 물리·화학적 특성솨 변동을 분석하고 구체적인 어장 위치 추출을 통해 수산업에도 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

NOAA/AVHRR data were used to analyze sea surface temperatures(SST) and thermal fronts (TF) in the North East Asia Seas. Temporal and spatial analyses were based in data from 1993 to 2000. Harmonic analysis revealed mean SST distributions of 10~25→. Annual amplitudes and phases were 4~11→ and 210~240→, respectively. Inverse distributions of annual amplitudes and phases were found for the study seas, with the exception of the East China Sea, Which is affected by the Kuroshio Current. Areas with high amplitudes (large variations in SST) showed "low phases" (early maximum SST); areas with low amplitudes (small variations in SST) had "high phases" (late maximum SST). Empirical orthogonal function (EOF) analyses of SST revealed a first-mode variance of 97.6%. Annually, greater SST variations occurred closer to the continent. Temporal components of the second mode showed higher values in 1993, 1994, and 1995. These phenomena seemed to the effect of El Ni㉭o. The Sobel edge detection method (SEDM) delineated four fronts: The Subpolar Front (SPF) separating the northern and southern parts of the East Sea; The Kuroshio Front (KF) in the East China Sea, the South Sea Coastal Front (SSCF) in the South Sea, and a Tidal Front (TDF) in the West Sea. Thermal fronts generally occurred over steep bathymetric slopes. Annual amplitudes and phases were bouned within these frontal areas. EOF analysis of SST gradient values revealed the temporal and spatial variations in the TF. The SPF and SSCF were most intense in March and October; The KF was most significant in March and May.