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북서태평양-태풍 상호작용 연구 프로젝트. 기후변화와 태풍 변동성에 관한 연구.

[그림 1] 2003년 난수성 소용돌이 해역에서 태풍 매미 강화 (Lin et al., 2005) (본문 [그림 1-1-1])에 태풍나리 포함 개념도)

나. 연차별 연구목표

1단계 북서태평양 최대 강도 지역의 태풍 예보 기술을 개선한다. 태풍예측요인모형/통합모형 연구Ⅱ.

다. 연구추진 방향

태풍 특성(규모, 이동속도, 시기, 빈도)에 따른 한반도 주변 해역의 탄소순환 및 해양생태계 변화 정량화 걸프글라이더는 pCO2 센서를 장착하여 태풍 통과 시 지표 해수 이산화탄소 분압을 지속적으로 측정하였다.

[그림 8] 북서태평양 태풍이 급격히 강화되는 난수 소용돌이 해역 조사정점도 (본문 [그림 3-3-1]).

라. 연구추진 체계

기대효과 및 활용방안

가. 기대효과

태풍이 해양 생산성에 미치는 영향을 평가할 수 있습니다. 세계 최초 태풍유발 휴면포자묘 연구결과.

나. 활용방안

연차별 소요예산

경제성 분석

가. 경제사회적 기대효과

나. 경제성(비용-효과) 분석

예측 모델링 시스템 SW의 '개선/개발'을 제공하여 성능의 질을 향상시키는 것을 목표로 하고 있으며 그 가치는 SCI 논문 수십 편에 해당하는 것으로 추정됩니다. 또한 사업으로 창출된 성과물에 대하여 5건의 기술이전(기상청 등)이 예정되어 있어 과학기술 성과물의 활용 범위가 더욱 확대될 것으로 기대된다.

목차

기획 연구의 개요

Ⅰ 기획 연구의 개요

• 기획의 목적

태풍에 의해 유발되는 해양혼합/중규모 소용돌이의 변화 메커니즘에 관한 연구. 기후변화 및 태풍 변동성 분야의 주요 연구 내용은 다음과 같다.

[그림 1-1-2] 최근 15년 한반도에 상륙, 큰 피해를 유발한 강한 태풍의 난수괴 통과진로.

• 국내 연구 동향
• 국외 연구 동향

최근 연구 수온약층과 장기 변동성에 대한 태풍의 영향을 보여주는 연구 결과는 Bueti et al. 2010)은 고해상도 기후모델을 이용하여 해양의 열구조 변화에 따른 지구온난화 환경에서 태풍 발생지역이 중앙태평양으로 이동하고 있음을 시사하고 있다.

[그림 2-2-1] 2005-2008년 13개 태풍에 대한 해양초기조건별(NCODA:미해군자료, NWPROM: 해양과기원산출자료) 평균경로 오차(좌) 및 평균 강도 오차(우).

또한 북태평양 서부 아열대 극지방의 중규모 맴돌이 발생 메커니즘, 맴돌이 구조 및 기후 특성을 연구하였다. 관측장비 개발/개선 분야에서는 차세대 해양관측로봇인 Wave Glider를 수용할 수 있는 장비를 개발하였으며, 관측확대 및 개선으로 태풍 등 악천후시 실시간 현장관측능력을 향상시켰습니다. 태풍 전후의 물체.

추진전략

태풍에 의한 해양/중규모 맴돌이 혼합 변동 메커니즘에 관한 연구. 해양 변동성과 관련된 태풍 활동의 중장기 변동성에 관한 연구.

기술개발 로드맵

태풍으로 인한 해양-대기 CO2 플럭스 정량화. 퇴적 입자 플럭스 및 표면 영양 플럭스의 정량화. 태풍에 의한 부유생태계 기능 및 구조변화 관측/예측 모델 구축

연구의 필요성

• 국내외 연구 동향 .1. 국내 동향
• 국외 동향

태풍 산바와 에위니아는 더 남쪽으로 최대 범위까지 강화됐다. 태풍 산바와 에위니아는 남쪽으로 갈수록 최대 범위로 강화된다.

[그림 4-1-2] 2000-2015년 사이 한반도에 태풍등급 1-2로 크게 영향을 준 태풍(사 모아이, 매미, 에위니아, 나리, 콤파스, 볼라벤, 산바, 너구리)이 북서태 평양 난수괴 해역을 통과하며, 급격히 강화되는 (RI) 태풍임

• 연구 목표 및 내용 1. 연구 목표
• 연구 내용
• 단계별 목표 및 내용
• 추진전략
• 기대성과

북태평양 서부의 수온약층 수온 구조 변화를 모니터링하고 태풍 전후의 구조적 변화를 평가합니다. 계류장 측량, 단면 수온 조사, 기상자료 조사를 통해 태풍의 강화 모니터링

[그림 4-1-9] 관측장비 계류지점(M1-M14)와 NDBC 부이(42040) 위치 및 허리케인 Ivan 궤적. Inset은 NOAA위성(GOES-12)위성이 태풍크기를 보여줌 (Teague et al., 2007).

• 연구의 필요성
• 국내외 연구 동향
• 연구 목표 및 내용 1. 연구 목표
• 연구 내용
• 단계별 목표 및 내용
• 추진전략
• 기대성과

여름에 이 해역을 통과할 수 있는 최대 태풍 예측은 매년 여름 북태평양 서태평양의 태풍 강화 지역에 대한 연구 자료를 바탕으로 한다. 태풍에 의한 전 세계 해양 혼합 정량화.

• 연구의 필요성
• 국내외 연구 동향
• 연구 목표 및 내용 1. 연구 목표
• 연구 내용
• 단계별 목표 및 내용
• 추진전략
• 기대성과
• 태풍-해양 예측모델링 분야

3 무인해양관측장치를 이용한 최적 통합 해양관측 기술 개발: 중규모 와류변동 메커니즘 연구. 중규모 맴돌이의 추적 관찰을 통한 변이 메커니즘 연구.

[그림 4-3-1] (a) 인공위성 해표면 고도 자료에서 나타난 mesoscale eddy의 위치 추적 결과 (b) warm eddy 의 변동과 관련되어 관측된 식물플랑크톤 번성

1 태풍-해양 결합모형을 이용한 태풍예측 정확도 개선

연구의 필요성

세부과제 Ⅰ] 북서태평양환류권 태풍예보 기술향상 연구: 2. 태풍해양예측모형에 의한 태풍예측기술 향상 연구: 2.

[그림 5-1-1a] 태풍에 의한 위험 빈도와 사망 위험도 분포 (2010년 기준) (From Peduzzi et al., 2012).

태풍-해상 결합 모델을 결합한 파도 모델 개발. 해상 경계 SST 조건에 따른 태풍 예측 기술 개발 I.

[그림 5-1-4] 표층조건(SST)에 따른 태풍경로 및 강도예측 결과

Ⅵ [세부과제Ⅱ] 기후변화와 태풍변동성 연구

1 태풍의 중장기 변동성 및 중규모 순환 모델링 연구

기후모델을 이용한 중장기 태풍 변동성 이해. 북서태평양 태풍 코어 중규모 지역의 와류진동 특성 모의해석.

[그림 6-1-1] 지난 15년간 태풍진로빈도와 과거 15년간의 차이(등고선)와 과거 태풍진로빈도의 기후값(채색역)

위상 데이터를 사용하여 화학장 농도의 변화를 관찰했습니다. 표층 영양분 농도의 변화는 지표수 온도의 변화를 가져온다.

또한 태풍에 의해 지면에 공급되는 양분 플럭스는 겨울 표층 혼합에 의해 지면에 공급되는 양분 플럭스의 2.5~5.0% 수준인 것으로 보고되었다.

[그림 7-1-2] Sargasso Sea에서 표층수온과 염분의 시간변화 (a), 대기와 표층해수 이산화탄소 분압의 시간변화 (b), 혼합층 깊이와 용존무기탄소 농도의 시간변화 (c), 해양-대기 이산화탄소 플럭스의 시간변화 (d)

화학 분야

• 연구 목표 및 내용
• 연구 목표

태풍 전후의 해양 대기 이산화탄소 플럭스와 표면 영양분 농도 계산. 태풍 통과 시 해양 대기 중 이산화탄소 플럭스와 표면 영양염 농도 계산.

생태 분야

태풍 전후 1차 생산, 식물성 플랑크톤 종 구성 및 군집 구조 변화 관찰. 태풍이 지나는 해역의 산란 및 동물플랑크톤의 수평분포 특성.

[그림 8-1-4] 태풍 전(좌)과 후(우)의 엽록소(Chl-a)와 어류 종 수 변화 (Yu et al., 2013)

Ⅸ [세부과제Ⅳ] 장비 개발/개선 분야

Argo 연구의 필요성

차세대 해양관측로봇 웨이브글라이더 탑재장비 개발 웨이브 글라이더를 수용하기 위한 연속 플랑크톤 수집기 개발.

[그림 9-1-1] Wave Glider의 추진 원리

탄소순환과 부유생태계(생산성)에 대한 태풍의 역할 진단. 북서태평양 태풍 전후 해양대기 이산화탄소 및 퇴적물 입자(탄소) 플럭스 정량화 및 부유생태계 변화 분석을 통해 태풍에 의한 해양생태계 반응 평가 및 예측 및 대기 중 이산화탄소 및 입자탄소 조절 . 기후변화, 태풍, 해양생태계의 역학관계.

1 연차별 연구목표 및 연구내용

4 NWP 와류지역조사 IV/태풍계절 기후대응연구 및 태풍예측인자/복합모델링 연구 IV. 탄소순환 및 해양생태계(생산성)에 대한 태풍의 역할 진단에 관한 연구.

2 연차별 소요예산

수온 프로파일 등 해양관측자료를 확보하여 해양혼합층 변화와 태풍 발달의 상관관계 규명 웨이브글라이더에 pCO2 센서를 장착하여 태풍이 지나갔을 때 해수면의 이산화탄소 분압을 지속적으로 측정하여 데이터의 신뢰도를 높였습니다.

[그림 10-3-1] 세부과제/핵심기술간 연계도.

분석 목적

Ⅺ 경제성 분석

경제성 분석

• 분석 방법
• 비용 내역
• 총괄 투자계획
• 소요재원별 투자계획
• 예산 산출근거
• 비용의 적정성 검토
• 원가계산서의 적절성 검토
• 유사과제 대비 과제당 규모 비교
• 해양수산부 R&D 예산 증가의 적절성 검토
• 사업 목표성과
• 해수부 R&D성과와 비교
• 국가 기초 R&D사업 성과와 비교
• 유사과제 성과비교
• 소결
• 경제사회적 기대효과
• 정책적 기대효과
• 과학기술적 기대효과

R&D 단계별 과제수(해양수산부) SCI급 논문. 본 프로젝트 및 8개 유사 프로젝트의 과학기술 성과에 대한 비용 효율성 분석을 실시하였다.

[표 11-2-1] 총괄투자 계획

참고문헌

Ⅻ 참고문헌

Kim (2014) Variation of the southern subtropical counter current related to sea surface height and eddies in the Northwest tropical Pacific. Biological and hydrographic responses to tropical cyclones (typhoons) in the continental shelf of the Taiwan Strait.