제주 근해의 수온역전층 발생과 거동 특성에 관한 연구

Abstract

In-situ observations were carried out in April 2015 to investigate the occurrence of the water temperature inversion in the western part of Jeju Island. In order to investigate the behavioral characteristics of the water temperature inversion layer, we used data from areas near Jeju Island from 1995 to 2016. Analysis of field observations in the western part of Jeju Island showed that cold water moved to the southeast from the surface to the middle layer and warm water moved from the middle to the lower layer in the northwest direction. In result, the water temperature inversion layer occurred at 84 stations (63.1%) out of 133 stations. The shape of the water temperature inversion layer was depending on region. At the boundary, the water temperature inversion occurred in the middle layer and then disappeared. In the region in which the water temperature inversion layer was strongly formed, it was started forming from the middle layer to the lower layer. The shape of the water temperature inversion layer was different. As a result of horizontal water temperature slope analysis of the water temperature inversion zone, maximum 0.227 ℃/km was obtained and the mean was 0.057 ℃/km. We confirmed the role of the water temperature inversion layer as an indicator to determine the formation of the water temperature front. As a result of the water mass analysis, JWC and TWC of high water temperature and high salinity intruded from the middle to the bottom layers. Inversion in the middle layer occurred as the YSCW of low water temperature and low salinity expanded. The characteristics of the water temperature inversion layer occurring offshore of Jeju Island were analyzed. Water temperature and salinity surveys were conducted 8,820 times over 22 years (1995 to 2016). Of these, 1,589 water temperature inversion layer occurred, and the probability of occurrence was 17.9%. In Gageo island (312 line), winter was 24.8 times higher than summer. On the other hand, in the south of Jeju Island (314 line), summer was 3.7 times higher than winter. Cluster analysis showed that there were four groups. G1, G2, G3, and G4, in the ranges of TWC, JWC, YSCW, and CCC, respectively. T-S diagram analysis showed the components of the water temperature inversion layers. YSCW was mainly found in winter, and JWC and TWC in summer. The correlation between the probability of occurrence of monthly water temperature inversion layer and the amount of seawater volume transported into the study area was analyzed. On the one hand, the correlation coefficient was higher than r = 0.8 in parts of southern Jeju Island. On the other hand, the correlation coefficient was r = -0.6 in Gageo island. The spatial correlation index of the seawater volume transport and the water temperature inversion layer is presented.

주 근해의 수온역전층 발생 기작과 거동 특성에 관한 연구를 위하여 2015년 4월에 제주도 서부해역에서 현장관측을 수행하였고, 국립수산과학원의 정선 자료 중 1995 ～ 2016년의 제주 근해 정점별 자료를 이용하였다. 제주 서부해역의 현장관측 자료 분석 결과 표층부터 중층까지 냉수가 남동방향으로 이동하고, 중층부터 저층까지 난수가 북서방향으로 이동하면서 133개 정점 중 84개 정점(63.1 %)에서 수온역전층이 나타났다. 수온역전층의 경계 부근에서는 수온역전층이 중층에서 형성되어 중층에서 소멸되었고, 수온역전이 강하게 형성된 해역에서는 수온역전층이 중층에서 시작하여 저층까지 형성되는 형태별 차이를 보였다. 제주도 서부해역에서 정점별 관측한 수온을 이용한 수온 수평기울기 분석 결과 최대 0.227 °C/km까지로 나타났고, 평균은 0.057 °C/km이었다. 수온역전층이 수온전선의 형성 유무를 판단할 수 있는 지표로서의 가능성을 확인하였다. 수온역전층 내의 수괴를 T-S diagram을 이용하여 분석한 결과 중층부터 저층까지 고온고염의 제주난류와 대마난류가 침투하였고, 중층에는 저온저염의 황해저층냉수가 확장하는 수온역전층의 발생 기작을 밝혔다. 제주 근해에서 발생하는 수온역전층 거동 특성 분석 결과 1995 ～ 2016년간 8,820회 조사되었고, 이 중 수온역전층은 1,589회 나타났으며, 발생 확률은 17.9 %이었다. 가거도 부근의 312정선의 경우는 겨울이 여름보다 24.8배 높았으며, 제주도 남쪽해역 중 314 정선의 경우 여름이 겨울보다 3.7배 높게 나타났다. 클러스터 분석(cluster analysis) 결과 총 4개의 그룹으로 분류되었으며, G1의 경우는 대마난류의 범위였고, G2는 제주난류, G3의 경우는 대부분 황해저층냉수 내에 존재하였으며, G4는 중국연안수로 구분되었다. 수온역전층 내의 T-S diagram 분석 결과 겨울에는 주로 황해저층냉수의 성분이 높게 나타났고, 여름에는 제주난류와 대마난류 성분이 높게 나타났다. 월별 수온역전층 발생 확률과 연구해역으로 유입되는 해수 수송량의 상관성 분석 결과 제주도 남쪽해역에서 상관계수가 0.8 이상으로 높게 나타났다. 이와는 반대로 가거도 부근(312정선)의 경우는 상관계수가 –0.6으로 나타났다. 해수 수송량과 수온역전층의 공간적 상관성 지표를 제시하였으며, 수온역전층의 시공간적 거동 특성을 밝혔다.