본 보고서는 '북극 해빙 위성관측을 위한 분석기술 개발 연구' 연구과제 '입자추적모델을 이용한 해빙/유빙 추적기술 개발'의 최종보고서로 제출된다. 위탁연구과제명 입자추적모델을 이용한 해빙/유빙 추적기술 개발.
해빙/유빙 추적 연구
북극 해양환경변화 연구
중장기 데이터를 활용한 해빙 이동 분석. PIOMAS의 총 북극 해빙량의 월별 변화.
알고리즘 시뮬레이션에 적합한 해역 자동 설정을 위한 해빙 농도 임계값 설정. 경사 항공사진에서 추출한 해빙 농도 비교 그래프.
해빙/유빙 추적 모델 구축
북극해의 표면 해류는 HYCOM에서 제공하는 일일 표면 속도 데이터를 사용합니다. 유빙의 움직임을 시뮬레이션하기 위해 표면 유속을 통한 움직임을 계산하는 방법으로 RK4 방식이 적용됩니다.
Sea-Viewing Wide Field-of-View Sensor (SeaWiFS), MODerate resolution Imaging
아이스데이터센터에서 제공하는 해양지역 지도(그림 3-2-1)를 NetCDF 형식으로 사용하였다. 입자추적 시뮬레이션에서는 북극해의 대표적인 보퍼트환류(Beaufort Gyre)와 극횡이류(Transpole Drift)가 발생하는 해양지역을 중심으로 시뮬레이션을 수행하였다. 북극진동지수에 따른 해빙/유빙의 움직임 변화.
해빙/유빙의 평균 이동 속도와 온도의 상관 관계. 입자 추적 시뮬레이션에 나타난 해빙/유빙 이동 속도와 해빙 밀도 간의 연간 상관 관계 계산. 북극해 해빙이 있는 해역 중 해안지역에서 상관관계가 높았다.
해빙/유빙의 평균 이동속도와 해빙밀도의 상관관계. 이는 해빙의 낙하 경향이 증가한 것으로 이해될 수 있다.
Optimum Imterpolation Sea Surface Temperature (OISST)
National Sea & Ice Data Center (NSIDC) Regional map
북극 주변 해역은 유라시아와 아메리카 대륙이 만나는 국경 지역이자 태평양과 대서양의 수괴가 섞이는 곳입니다. 국립 눈 및 얼음 데이터 센터에서 제공한 해양 지도.
북극해에서 해류 및 바람 비율에 따른 입자추적 모델
입자 추적 시뮬레이션 결과 중 Beaufort Gyre 영역에서는 평균 이동 속도가 0.15m/s, 극극 표류 영역에서는 평균 0.04m/s로 나타났습니다. 해당 비율이 적용된 모델 데이터를 기반으로 연도별 입자추적 시뮬레이션을 수행하고, AOI(Arctic Oscillation Index)에 따른 해빙/유빙의 이동 추세를 분석합니다.
북극진동지수에 따른 해빙/유빙의 이동 변화
보퍼트 환류가 존재하는 보퍼트 해에서 수행한 입자 추적 시뮬레이션 결과, 겨울 평균 AOI가 가장 큰 양의 값을 보인 2017년의 경우 보퍼트 환류 내 평균 이동 속도는 0.11 m/s로 나타났으며, 보퍼트 환류(Beaufort Gyre) 가장자리의 운동 속도는 평균 0.13m/s로 계산됩니다. 겨울철 평균 AOI가 가장 큰 양의 값을 보인 2017년의 경우, 시뮬레이션 결과에서 보퍼트 환류의 움직임이 매우 느리게 나타났으며, 시뮬레이션에서 구현된 해빙/표류의 대부분이 극지방으로 이동했습니다. 극지방 운동 경로에 존재하는 해빙/유빙의 운동은 평균 표류 속도 0.01m/s 이하로 계산됩니다.
극지방 운동 경로에 존재하는 해빙/표류는 평균 0.06m/s의 속도로 극쪽으로 이동하는 것으로 추정됩니다.
해빙/유빙 이동과 외부 요인들의 상관관계
보퍼트해에서 동시베리아해에 이르는 지역에서는 해빙의 분포와 평균 속도가 증가하는 경향이 있다. 기온의 경우, 태평양에서 북극해로 해류가 흐르는 축치해에서는 기온이 낮을수록 해빙/유빙의 이동 속도가 더 빠르게 나타난다. EOF 분석에 표시된 모드 1의 해빙 밀도 월별 변화.
해빙/유빙이 이동하는 북극해에는 해수면의 압력이 대체로 고르게 분포되어 있습니다.
장기 변화
본 연구는 2년차와 3년차에 지속적으로 수행될 해빙 및 유빙 추적 알고리즘과 관련된 복합 분석에 앞서 북극 해양 환경의 변화 흔적을 살펴보고 다음 단계를 위한 예비 연구이다. . 기존 연구 내용은 해빙/유빙 추적 알고리즘 결과의 메커니즘을 밝히는 데 도움이 될 것으로 판단된다. 상대적으로 최근의 청록색 실선은 지난 30년에 비해 진폭이 더 큽니다.
상대적으로 최근 기간을 나타내는 빨간색 실선은 과거보다 진폭이 크며 계절 신호가 지배적인 모드 1인 지표수온의 상승 추세로 이해할 수 있습니다.
복합적 변화
지역분류 과정은 해역지도를 이용하여 연구지역을 분류하는 단계와 설정해역의 표층수온 및 엽록소 특성을 기준으로 클러스터를 분류하는 두 단계로 진행된다. 중앙 북극해는 베링해, 오호츠크해와 마찬가지로 상당 기간 해빙으로 덮여 있어 엽록소 데이터를 얻는 것이 전혀 불가능하기 때문에 본 연구에서 제외했다. 바다. 북위 60도. 북극해 빙권에 대한 광범위하고 체계적인 데이터는 북극항로 개발에 유용한 데이터를 제공합니다.
본 사업에서 구현된 입자추적모델을 활용한 해빙/부유빙 추적기술 개발 결과는 향후 다음 항목에 활용될 것으로 기대된다. 북극해 빙권에 대한 포괄적이고 체계적인 데이터는 북극 경로 개발에 유용한 데이터를 제공합니다. 태평양으로의 유입: 북극해 해빙 면적의 치명적인 감소에 대한 의미.
1979년-2018년 월별 해빙농도 분포도
1985년-2018년 월별 표층수온 분포도
1998년-2018년 월별 클로로필 농도 분포도
