델 반사도에서 보였던 특징과는 일치하지 않았다. 이것은 흡광의 증가로 인하여 대기보 정 과정에서 오류가 발생하면서 청색부근의 파장에서 문제를 일으켰기 때문으로 보인 다. 이 문제에 대한 개선 방안이 앞으로 필요하다.
그림 6-2-8. 2015년 9월 8일 적조 발생에서 관측된 (a) MODIS Aqua RGB 영상, (b) 엽록소 a 농 도, (c) 적조 추정되는 위성 반사도와 현장관측 반사도, (d) 위성 반사도와 모델 반사도, (e) 위성- 현장-모델 반사도를 547 nm로 normalize한 스펙트럼
있기 때문이다. 하지만 그림 6-2-9처럼 적조종들이 고농도(30 )로 번성했을 때의 반사도 스펙트럼임에도 불구하고 400 ~ 700 파장대에서 큰 차이를 보이지 않았다.
와편모조류에 속하는 네 가지 적조종은 유사한 색소 구성으로 인해 흡광 스펙트럼도 상 당히 유사한 형태를 보였다(그림 6-1-2(a)). 네 종의 반사도 모두 청색-녹색 파장대에서 함몰된 형태 때문에 매우 낮은 반사도를 나타내며 편평한 스펙트럼 기울기를 보였다.
이와 같은 적조종들이 혼합된 적조가 발생하게 되면 광학적으로 매우 유사한 특성을 보 이기 때문에 원인 종을 정확하게 탐지해내기에는 어려움이 있을 것으로 예상된다.
그림 6-2-9. 엽록소 농도 30 에서의 와편모조류 적조 종의 반사도 스펙트럼
반면에, C. polykrikoides 적조와 적조가 아닌 일반적인 해수의 반사도 스펙트럼은 엽록소 농도가 30 일 때, 청색-녹색 파장대에서 큰 차이를 보였다. 이 차이는 그림 6-2-10에서 확인할 수 있다. 엽록소 농도가 5, 15, 30 순서로 증가함에 따 라 적조인 경우와 아닌 경우의 반사도 스펙트럼의 변화를 나타냈다. 적조가 아닌 경우 의 스펙트럼은 5 에서 30 으로 증가하더라도 청색-녹색 파장대에서 아주 미세한 감소를 보였지만 적조인 경우에서 엽록소 농도가 5 일 때와 30 일 때 비교를 해보면 급격하게 스펙트럼이 함몰된 형태를 보이면서 두 경우에 같은 엽 록소 농도라고 가정한다면 반사도 광특성을 이용해 구별이 가능할 것으로 판단된다.
그림 6-2-10. 엽록소 농도 변화에 따른 C. polykrikoides 적조 인 경우와 아닌 경우의 반사도 스펙트럼(빨간 선: C.
polykrikoides 적조, 초록 선: 적조가 아닌 경우)
C. polykrikoides의 반사도 스펙트럼의 특성을 좀 더 면밀히 분석하기 위해 세 가지 적조종과 적조가 아닌 경우의 반사도 스펙트럼과 C. polykrikoides 인 경우의 반사도 스 펙트럼의 유사도(Similarity index) 분석을 실시하였다. 유사도가 1에 가까울수록 비교하는 두 스펙트럼이 거의 일치하는 것을 의미한다. 그림 6-2-11(a)은 반사도 스펙트럼들의 유 사도를 나타낸 그래프이다. 엽록소 농도가 증가함에 따라서 C. polykrikoides와 적조가 아닌 경우의 스펙트럼 유사도는 급격하게 감소하지만 적조종 사이의 반사도 유사도는 여전히 높은 값을 나타냈다. 와편모조 적조종간에는 유사한 반사도 특성이 보이기 때문 에 구분하기 어렵지만, C. polykrikoides 적조 반사도와 적조가 아닌 경우의 반사도는 작 은 유사성을 보이면서 뚜렷한 차이를 나타냈다. 적조가 아닌 경우 반사도 스펙트럼의 400 ~ 700 의 파장에서 가장 차이를 보이는 파장을 선택하여 적조 탐지 알고리듬에 적용하기 위해 특정 파장 밴드에서의 반사도 유사성을 비교하였다. 추후 이 알고리듬을 위성자료 분석에 적용할 것을 고려해 밴드는 MODIS 밴드(443, 488, 531, 555 )를 기 준으로 선택하였다(그림 6-2-11(b)). 그 결과 30 에서 선택 된 밴드 별 반사도 유 사도는 앞선 결과와 같이 적조가 아닌 경우와의 유사도가 모든 밴드에서 작은 값을 나 타냈고 그 중에서 488 밴드에서 0.65인 최소값을 보였다.
그림 6-2-11. (a) 엽록소 농도에 따른 반사도 스펙트럼의 유사 도, (b) 특정 밴드에서의 443, 488, 531, 555 에서의 반사도 유사성
이처럼 위성 밴드를 기반으로 적조가 아닌 해역으로부터 적조 해역을 광학적으로 구 별할 수 있는 간단한 밴드 비 알고리듬을 개발하였다. 시뮬레이션 된 반사도 스펙트럼 빅데이타에서 R1: 과 R2: 의 두 가지 밴드 비를 계 산하였으며 엽록소 농도에 따른 R1과 R2의 분포 변화를 살펴보았다. 그림 6-2-12은 다 양한 엽록소 농도, 용존유기물질 및 부유물질의 농도에서 시뮬레이션 된 적조인 경우와 아닌 경우의 반사도 밴드 비 분포를 보여준다. 동일한 엽록소 농도 일 때 반사도 시뮬 레이션에 입력된 다른 해수 구성요소 농도 조건은 동일하기 때문에 밴드 비의 분포는 식물플랑크톤 종에 의해서면 영향을 받는다. 반사도 밴드 비의 분포는 공통적으로 엽록 소 농도가 증가함에 따라서 두 가지 경우 모두 R1이 증가하는 패턴을 보이고 있으며 점
들의 분포가 점점 밀집되는 형태를 보였다. C. polykrikoides 적조 반사도 밴드 비는 적 조가 아닌 경우보다 항상 큰 R1 값을 보이며 엽록소 농도가 증가함에 따라 적조인 경우 의 R1은 급격한 증가를 보이면서 적조가 아닌 경우의 반사도로부터 분리되는 것을 확인 할 수 있었다.
그림 6-2-12. 엽록소 농도가 증가(5, 10, 15, 20, 30 )함에 따른 반사도 밴 드 비 분포 변화(빨간 원: 적조인 경우(C. polykrikoides 80% 우점), 초록 세모: 적조 가 아닌 경우)
엽록소 농도가 5 ~ 30 로 증가함에 R1은 적조인 경우 약 0.4, 적조가 아닌 경 우는 약 0.2 정도의 증가를 보였다. 증가한 정도가 차이 나는 것에 의해 적조와 적조가 아닌 경우가 분리 간극을 보였다.
동일한 엽록소 농도의 반사도 밴드 비의 분포는 R2의 값의 범위가 매우 넓은 것을 알 수 있다(그림 6-2-12). 엽록소 농도가 증가함에 따라 R2의 범위는 줄어드는 듯하지만 30 에서도 여전히 넓은 값의 범위를 보이고 있다. R2분포에 영향을 미치는 요인 을 분석하기 위해 시뮬레이션의 또 다른 입력 자료인 용존유기물의 농도에 따른 R2 값 의 변화를 살펴보았다. 그림 6-2-13은 엽록소 농도 15 에서의 용존유기물질 농 도에 따른 반사도 밴드 비 분포를 보여주는 그림이다. 일반적으로 용존유기물질 농도가 증가함에 따라 값도 증가하게 되는데 동일한 엽록소 농도에서 이 증가 함에 따라 R2가 증가하는 패턴을 보여주고 있다. 결론적으로 용존유기물의 농도가 낮은 해역의 반사도는 주로 작은 R2 값을 가지게 된다.
그림 6-2-13. 엽록소 농도가 일정할 때, 용존유기물질 농도에 따른 반사 도 밴드 비 분포