2023년 태풍 카눈 통과에 따른 한국 남해 통영해역 수온 변동 연구

황재동,안지숙,김주연,주희태,민병화,남기호,이시우 해양환경안전학회 2024 해양환경안전학회지 Vol.30 No.1

한국 남해 동부 해역인 통영해역에 설치된 연안 수온 분석 결과, 태풍이 남해안에 상륙하기 전에 수온이 급격하게 상승한 것으로 나타났다. 수온 상승은 표층(5m)은 물론 저층(15m)까지 같이 발생하였다. NOAA 위성에서 관측한 표면수온자료 분석 결과, 태풍이 상륙하기 전 한국 남해 동부 해역의 동쪽 해역에 30℃의 수온을 가지는 해수가 존재하였다. 한국 남동해역은 대마난류에 의해 서쪽에서 동쪽으로 해류가 우세한 지역이나 위성 자료 분석 결과, 30℃의 해수는 동쪽에서 서쪽으로 이동한 것으로 나타나 태풍 상륙 전에 태풍에 의한 에크만 수송의 영향을 받은 것으로 나타났다. 또한 남해 동부 해역은 한국 동해 해역과 달리 수심이 깊지 않기 때문에 바람에 의한 연직 혼합으로 인해 전 수층의 수온이 일정하게 나타날 수 있다. 수층별 수온 상승이 같은 날에 발생하였기 때문에 저층 수온 상승은 연직 혼합에 의한 결과라 볼 수 있다. 따라서 한국 남동해역은 태풍의 접근 방향과 고수온의 형성 위치에 따라 에크만 수송에 의해 수온이 급 상승할 수 있는 해역임을 알 수 있다. An analysis of the coastal water temperature in the Tongyeong waters, the eastern sea of the South Sea of Korea, revealed that the water temperature rose sharply before the typhoon made landfall. The water temperature rise occurred throughout the entire water column. An analysis of the sea surface temperature data observed by NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration) satellites, indicated that sea water with a temperature of 30℃ existed in the eastern waters of the eastern South Sea of Korea before the typhoon landed. The southeastern sea of Korea is an area where ocean currents prevail from west to east owing to the Tsushima Warm Current. However, an analysis of the satellite data showed that seawater at 30℃ moved from east to west, indicating that it was affected by the Ekman transport caused by the typhoon before landing. In addition, because the eastern waters of the South Sea are not as deep as those of the East Sea, the water temperature of the entire water layer may remain constant owing to vertical mixing caused by the wind. Because the rise in water temperature in each water layer occurred on the same day, the rise in the bottom water temperature can be considered as owing to vertical mixing. Indeed, the southeastern sea of Korea is a sea area where the water temperature can rise rapidly depending on the direction of approach of the typhoon and the location of high temperature formation.

스펙트럼 분석을 통한 2016년 하계 한국연안의 수온변동 특성에 관한 연구

서호산,정용현,김동선 해양환경안전학회 2020 해양환경안전학회지 Vol.26 No.2

In this study, spectral analysis was conducted to identify environmental factors affecting short-term changes in water temperature in the East, West and South coasts of Korea. The data used in the spectrum analysis is the 2016 summer water temperature, air temperature, tide level and wind data provided by Korea Hydrographic & Oceanographic Agency. In power spectrum results, peaks of water temperature and tide level were observed at same periods in West Sea (Incheon, Pyeungteak, Gunsan and Mokpo) and South Sea (Wando, Goheung, Yeosu, Tongyeong and Masan) where mean tidal range was more than 100 cm. On the other hand, periodicity of water temperature did not appear in East Sea and Busan where the mean tidal range was small. Coherence analysis showed that water temperature was highly correlated with tide in West Sea and three stations(Wando, Goheung and Tongyeong) of South Sea. Especially, correlation between water temperature and tide level in Wando and Tongyeong presented 0.96 at semi-diurnal period. Water temperature in Yeosu seems to have influenced by tide and inflow of fresh water. In Masan, water temperature is influenced by south wind, tide and inflow of fresh water. In East Sea, influence of tide on water temperature is small due to current and small tidal range. As a result of comparing the time series graph, stations where the correlation between water temperature and tide is high show that relatively cold water was inputted at flood tide and flow out at ebb tide. short-term variation of water temperature was affected by tide, but long-term variation over a month was affected by air temperature. 본 연구에서는 한국의 동해, 서해 및 남해안에서 하계 수온의 단기적인 변화에 영향을 주는 환경 요인을 파악하기 위해 국립해양조사원에서 제공하는 2016년 하계 조위관측소의 수온, 기온, 조위 및 바람자료를 이용하여 스펙트럼 분석을 실시하였다. Power spectrum 분석 결과, 평균조차가 100 cm 이상인 서해안(인천, 평택, 군산 및 목포)과 남해안(완도, 고흥, 여수, 통영 및 마산)에서는 수온, 조위가 동일한 주기에서 peak가 나타났다. 반면에 서해안과 남해안에 비해 평균조차가 상대적으로 작은 동해안(묵호, 포항 및 울산)과 부산에서는 수온의 주기성이 나타나지 않았다. Coherence 분석에서 서해안과 남해안의 3개 정점(완도, 고흥, 통영)은 수온과 조위의 상관성이 높게 나타났다. 특히 완도와 통영에서 수온과 조위의 상관성은 반일주기에서 0.96으로 높았다. 여수는 조석과 담수의 유입이 수온에 영향을 주는 것으로 보인다. 한편 마산의 수온은 남풍의 바람 영향이 가장 크지만 조석과 담수의 영향도 받는 것으로 판단된다. 그리고 동해안은 조차가 작고 해류의 영향이 크기 때문에 수온에 대한 조석의 영향이 작은 것으로 사료된다. 환경 요인의 시계열그래프를 비교한 결과, 수온과 조위가 상관성이 높게 나타난 정점은 창조 시 비교적 저수온의 외해수가 유입되고 낙조 시 빠져나가는 것으로 판단된다. 일주기의 수온 변화는 조석의 영향이 크지만 전체적인 수온의 상승과 하강은 기온의 영향이 큰 것으로 보인다.

급격한 수온변화에 따른 잉어 (Cyprinus capio)와 붕어 (Carassius auratus)의 생리적 반응

문정숙(Jeong Suk Moon),허준욱(Jun Wook Hur) 응용생태공학회 2022 Ecology and resilient infrastructure Vol.9 No.2

잉어 (Cyprinus carpio)와 붕어 (Carassius auratus)를 대상으로 수온 20℃ (대조구)에서 26 및 32℃로 급격하게 증가하였을때의 혈액 및 생리학적 변화를 분석하였다. 수온 20℃로부터 6시간 이내에 26℃ 및 32℃에 각각 도달하였으며, 대조구는 실험기간동안 20℃로 유지하였다. 각 실험구에서 수온상승 후 3, 12, 24 및 48시간마다 혈액을 채취하여 적혈구수, 헤모글로빈, 헤마토크리트, Na⁺, K⁺, Cl⁻, 코티졸, 글루코스, AST 및 ALT 함량을 분석하였다. 수온 32℃로 상승한 붕어 실험구의 경우, 수온상승 후 3시간에 코티졸, 글루코스, aspartate aminootransferase (AST) 및 alanine aminotransferase (ALT) 농도가 증가하였으며, 48시간까지 농도가 감소하지 않았다 (P<0.05). 잉어의 코티졸, 글루코스, AST 및 ALT 농도는 수온상승 후 3시간째에 유의하게 높아졌다가(P<0.05), 수온상승 후 48시간째에 수온상승 이전 (20℃)의 값으로 감소하였다 (P>0.05). 대조구와 26℃로 상승한 실험구는 잉어와 붕어 모두에서 코티졸, 글루코스, AST 및 ALT는 수온 상승 후 3시간째 증가하였으며 (P<0.05), 48시간째에 수온상승전의 값으로 낮아졌다 (P<0.05). 수온 32℃로 상승한 실험구의 잉어와 붕어의 Na⁺, K⁺ 및 Cl⁻ 농도는 20 및 26℃ 실험군에 비해 높게 나타났다. 대조구를 포함한 모든 실험구의 혈액성상 반응은 잉어와 붕어 모두에서 수온상승 후 12시간까지 증가하다가 수온상승 후 48시간째에 감소하는 경향이 공통적으로 나타났다. 본 연구로 도출된 결과를 이용하여 어류가 스트레스에 노출시 생리학적 반응을 명확하게 구명할 수 있는 방안으로 활용 가능할 것이다. 또한 최근 하천 및 호소에서 어류 폐사가 빈번하게 발생되고 있어서 이에 대한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. The blood and physiological changes of common carp (Cyprinus carpio) and crucian carp (Carassius auratus) were analyzed when the water temperature was rapidly increased from 20℃ (control) to 26 and 32°C. The water temperature reached 26℃ and 32℃ within 6 hours from the water temperature of 20℃, and the control was maintained at 20℃ for the duration of the experiment. From each experimental group, blood was collected every 3, 12, 24 and 48 hours after the water temperature rise, and the red blood cell count, hemoglobin, hematocrit, Na⁺, K⁺, Cl⁻, cortisol, glucose, aspartate amino transferase (AST) and alanine amino transferase (ALT) contents were analyzed. In the case of the crucian carp experimental group where the water temperature was raised to 32℃, the concentrations of plasma cortisol, glucose, AST and ALT increased 3 hours after the water temperature rise, and the concentrations did not decrease until 48 hours (P<0.05). Plasma cortisol, glucose, AST, and ALT in both C. carpio and C. auratus in the control group and the experimental group raised to 26℃ increased at 3 hours after the water temperature rise (P<0.05), and decreased to the value before the water temperature rise at 48 hours (P<0.05). The plasma Na⁺, K⁺ and Cl⁻ concentrations of C. carpio and C. auratus in the experimental group where the water temperature was raised to 32℃ were higher than in the 20 and 26℃ experimental groups. The blood reaction of all experimental groups including the control group showed a common trend in both C. carpio and C. auratus increasing up to 12 hours after the water temperature rise and then decreasing at 48 hours after the water temperature rise. The results derived from this study would be useful for investigating the physiological response of fish stress in future. In addition, as fish mortality has recently occurred frequently in rivers and lakes, it is judged that it can be used as basic data.

태풍 이동시 한반도 해역별 수온 변동 분석

김주연,윤석현,박명희 해양환경안전학회 2024 해양환경안전학회지 Vol.30 No.1

본 연구는 8월에 한반도를 우회하며 동해상으로 빠져나간 2018년 제 19호 태풍 Soulik과 서해상으로 북진하여 통과한 2020년 제 8호 태풍 Bavi을 통해 태풍 유입 전‧후에 따른 한반도 해역별 수온 변동성을 분석하였다. 분석자료는 국립수산과학원 실시간 수온 자료와 수온관측소 근처 AWS의 바람자료 및 NOAA/AVHRR 위성 수온자료를 활용하였다. 분석 결과 이동경로가 다른 태풍이 한반도를 통과할때 동해에서는 풍속과 풍향에 따라 수온의 상승(북풍)과 하강(남풍)이 반복적으로 발생하였는데 특히 태풍 Soulik 유입 시 10 ℃ 안팎의 급격한 수온 하강을 보였다. 서해는 태풍 Bavi의 중심부가 통과되면서 서해 일부 해역에서 수온이 상승되었고, 차가운 물덩어리가 존재했던 남해 일부 해역에서도 태풍 Bavi의 이동으로 따뜻한 수온이 유입되어 평년 수온으로 회복된 것으로 나타났다. 또한 태풍 유입시 서해와 남해는 지형적‧환경적 조건으로 인해 각 해역별 특성에 맞게 수온 변동이 다르게 나타났다. 본 연구를 통해 태풍으로 인한 한반도 해역별 수온 변동을 해석함으로써 이상기후에 따른 양식 생물의 부정적인 영향을 최소화하고 해역별 수산재해의 피해대응 전략을 수립하는데 기여할 것으로 사료된다. In this study, we analyzed the water temperature variability in the sea area of the Korean Peninsula in August, before and after the typhoon inflow through Typhoon Soulik, the 19th in 2018 that turned right around the Korean Peninsula and passed through the East Sea, and Typhoon Bavi, the eighth in 2020 that advanced north and passed through the Yellow Sea. The data used in this study included the water temperature data recorded in the real-time information system for aquaculture environment provided by the National Institute of Fisheries Science, wind data near the water as recorded by the automatic weather system, and water temperature data provided by the NOAA/AVHRR satellite. According to the analysis, when typhoons with different movement paths passed through the Korean Peninsula, the water temperature in the East Sea repeatedly upwelled (northern winds) and downwelled (southern winds) depending on the wind speed and direction. In particular, when Typhoon Soulik passed through the East sea, the water temperature dropped sharply by around 10 °C. When Typhoon Bavi passed through the center of the Yellow Sea, the water temperature rose in certain observed areas of the Yellow Sea and even in certain areas of the South Sea. Warmer water flowed into cold water regions owing to the movement of Typhoon Bavi, causing water temperature to rise. The water temperature appeared to have recovered to normal. By understanding the water temperature variability in the sea area of the Korean Peninsula caused by typhoons, this research is expected to minimize the negative effects of abnormal climate on aquaculture organisms and contribute to the formulation of damage response strategies for fisheries disasters in sea areas.

고빈도 자료기반 유입 수온 예측모델 개발 및 기후변화에 따른 대청호 성층강도 변화 예측

한종수 ( Jongsu Han ),김성진 ( Sungjin Kim ),김동민 ( Dongmin Kim ),이사우 ( Sawoo Lee ),황상철 ( Sangchul Hwang ),김지원 ( Jiwon Kim ),정세웅 ( Sewoong Chung ) 한국환경영향평가학회 2021 환경영향평가 Vol.30 No.5

댐 저수지 수온성층은 수직혼합을 억제하여 저층의 빈산소층 형성과 퇴적물 영양염류 용출을 일으키는 원인이므로 미래 기후변화에 따른 저수지 성층구조의 변화는 수질 및 수생태 관리 측면에서 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 대청댐 저수지를 대상으로 고빈도 자료기반의 통계적 저수지 유입 수온 예측 모델을 개발하고, RCP(Representative Concentration Pathways) 기후변화 시나리오를 고려한 미래 유입수온변화와 대청호 성층구조의 변화를 예측하는 데 있다. 대청호 유입 수온 예측을 위해 개발한 Random Forest 회귀 예측모델(NSE 0.97, RMSE 1.86℃, MAPE 9.45%)은 실측 수온의 통계량과 변동성을 적절히 재현하였다. 지역 기후 모델(HadGEM3-RA)로 예측된 RCP 시나리오별 미래 기상자료를 Random Forest 모델에 입력하여 유입 수온을 예측하고 3차원 저수지 수리 모델을 이용하여 기후변화에 따른 대청호의 미래(2018~2037, 2038~2057, 2058~2077, 2078~2097) 수온성층 구조 변화를 예측하였다. 예측결과, 미래 기후 시나리오별로 대기 온도와 저수지 유입 수온의 증가속도는 각각 0.14~0.48℃/10year와0.21~0.43℃/10year의 범위로써 지속적으로 증가하였다. 계절별 분석 결과, RCP 2.6 시나리오의 봄과 겨울철을 제외한 모든 시나리오에서 유입 수온은 증가 경향이 통계적으로 유의하였으며, 탄소저감 노력이 약한 기후 시나리오로 갈수록 수온의 증가속도가 빨랐다. 저수지 표층 수온의 증가속도는 0.04~0.38℃/10year 범위였으며, 모든 시나리오에서 성층화 기간이 점진적으로 증가되었다. 특히 RCP 8.5 시나리오 적용 시 성층일수는 약 24일 증가하는 것으로 전망되었다. 연구 결과는 기후변화가 호소의 성층강도를 강화하고 성층형성 기간을 장기화한다는 선행연구 결과와 일치하며, 수온성층의 장기화는 저층 빈산소층 확대, 퇴적물-수체간 영양염류 용출량 증가, 수체 내 조류 우점종의 변화 등 수생태계 변화를 유발할 수 있음을 시사한다. Since the thermal stratification in a reservoir inhibits the vertical mixing of the upper and lower layers and causes the formation of a hypoxia layer and the enhancement of nutrients release from the sediment, changes in the stratification structure of the reservoir according to future climate change are very important in terms of water quality and aquatic ecology management. This study was aimed to develop a data-driven inflow water temperature prediction model for Daecheong Reservoir (DR), and to predict future inflow water temperature and the stratification structure of DR considering future climate scenarios of Representative Concentration Pathways (RCP). The random forest (RF)regression model (NSE 0.97, RMSE 1.86°C, MAPE 9.45%) developed to predict the inflow temperature of DR adequately reproduced the statistics and variability of the observed water temperature. Future meteorological data for each RCP scenario predicted by the regional climate model (HadGEM3-RA) was input into RF model to predict the inflow water temperature, and a three-dimensional hydrodynamic model (AEM3D) was used to predict the change in the future (2018~2037, 2038~2057, 2058~2077, 2078~2097) stratification structure of DR due to climate change. As a result, the rates of increase in air temperature and inflow water temperature was 0.14~0.48°C/10year and 0.21~0.41°C/10year,respectively. As a result of seasonal analysis, in all scenarios except spring and winter in the RCP 2.6, the increase in inflow water temperature was statistically significant, and the increase rate was higher as the carbon reduction effort was weaker. The increase rate of the surface water temperature of the reservoir was in the range of 0.04~0.38°C/10year, and the stratification period was gradually increased in all scenarios. In particular, when the RCP 8.5 scenario is applied, the number of stratification days is expected to increase by about 24 days. These results were consistent with the results of previous studies that climate change strengthens the stratification intensity of lakes and reservoirs and prolonged the stratification period, and suggested that prolonged water temperature stratification could cause changes in the aquatic ecosystem, such as spatial expansion of the low-oxygen layer, an increase in sediment nutrient release, and changed in the dominant species of algae in the water body.

취수 수심이 합천호의 수온성층과 방류 수온에 미치는 영향 모델링

정선아,김혜지,이혜숙 한국환경영향평가학회 2023 환경영향평가 Vol.32 No.6

1970~1980년대 준공된 우리나라의 다목적댐 저수지에는 발전방류를 위한 고정식 취수구가 심층에설치되어 있어 일부 댐 하류에서는 냉수 방류에 의한 농작물 냉해, 안개 일수 증가 등의 문제점이 제기된 바있다. 본 연구에서는 고정식 취수구를 통해 심층 취수가 이루어지고 있는 합천호를 대상으로 취수 수심이저수지의 수온 성층 구조와 방류 수온에 미치는 영향을 분석하였다. 3차원 수리수질모형인 AEM3D를 이용하여 합천호의 연직 수온 분포를 재현하고 계절별 수온성층 구조를 분석하였으며, 수문 조건에 따른 수온성층 변화를 비교 분석하기 위하여 풍수해와 갈수해를 대상으로 모델링 하였다. 또한 취수심 변경 시나리오를적용함으로써 취수 수심이 수온성층 구조에 미치는 영향을 분석하였다. 모의 결과 심층 취수를 표층 취수로변경할 경우 수온약층의 형성 위치가 풍수해 6.5 m, 갈수해 6.8 m 감소하여 더 얕은 수심에 형성될 것으로분석되었다. 또한 수체 안정도 지수인 Schmidt Stability Index (SSI)와 Buoyancy frequency (N2 )가 증가하여 수온성층 강도가 증가하는 것으로 나타났다. 표층 취수시 연평균 방류수온이 풍수해 3.5℃, 갈수해5.0℃ 증가하여 하류하천의 영향은 감소하나, 호내의 저수온층 수체적과 수온성층 강도가 증가하므로 추후 수질관리를 위해 취수심을 댐 운영의 주요인자로 고려해야 할 것으로 판단된다. Korea’s multi-purpose dams, which were constructed in the 1970s and 1980s, have a single outlet located nearthe bottom for hydropower generation. Problems such as freezing damage to crops due to cold water discharge and an increase the foggy days have been raised downstream of some dams. In this study, we analyzed the effect of water intake depth on the reservoir’s water temperature stratification structure and outflow temperature targeting Hapcheon Reservoir, where hypolimnetic withdrawal is drawn via a fixed depth outlet. Using AEM3D, a three-dimensional hydrodynamic water quality model, the vertical water temperature distribution of Hapcheon Reservoir was reproduced and the seasonal watertemperature stratification structure was analyzed. Simulation periods were wet and dry year to compare and analyze changes in water temperature stratification according to hydrological conditions. In addition, by applying the intake depth change scenario, the effect of water intake depth on the thermal structure was analyzed. As a result of the simulation, it was analyzed that if the hypolimnetic withdrawal is changed to epilimnetic withdrawal, the formation location of the thermocline will decrease by 6.5 m in the wet year and 6.8 m in the dry year, resulting in a shallower water depth. Additionally, the water stability indices, Schmidt Stability Index (SSI) and Buoyancy frequency (N2 ), were found to increase, resulting in an increase in thermal stratification strength. Changing higher withdrawal elevations, the annual average discharge watertemperature increases by 3.5℃in the wet year and by 5.0℃in the dry year, which reduces the influence of the downstream river. However, the volume of the low-water temperature layer and the strength of the water temperature stratification within the lake increase, so the water intake depth is a major factor in dam operation for future water quality management.

시계열 분석 및 수치실험을 통한 완도의 하계 수온분포

장찬일,정다운,김동선 해양환경안전학회 2018 海洋環境安全學會誌 Vol.24 No.2

본 연구에서는 완도 해역에서 단기적인 수온의 변화에 영향을 주는 요인을 파악하기 위하여 시계열 분석을 실시하였다. Power spectrum 결과에서 기온은 약 24hr에서 peak를 보였으나 수온과 조위는 약 12hr 및 24hr에서 peak가 나타났다. 수온과 조위의 상관성을 파악하기 위해 coherence 분석을 실시한 결과, 두 변수는 반일주기에서 0.92로 높은 상관성을 보였다. 또한 수온의 시·공간적인 분포를 파악하기 위하여 수치실험을 실시하였다. 대조기에는 최강 낙조와 최강 창조 시의 평균 수온차가 0.3℃인 반면, 소조기에는 평균 수온차가 0.13℃로 작았다. 대조기의 수온차가 큰 이유는 비교적 수온이 낮은 외해수가 강한 조류에 의해 창조 시 유입되고 낙조 시 빠져나가기 때문인 것으로 판단된다. 전반적으로 수온은 외해보다 연안에서 높게 나타났다. 외해보다 연안은 수심이 얕기 때문에 일사량에 의해 수온이 빠르게 증가하기 때문인 것으로 사료된다. Time series analysis was conducted to identify the factors affecting short-term variation of water temperature in Wando. Spectrum analysis showed that air temperature peaks at diurnal period, while water temperature and tide level peak at both semi-diurnal and diurnal periods. Coherence between water temperature and the tide level presented 0.92 at semi-diurnal period. Numerical experiment were carried out to understand the spatio-temporal distribution of water temperature in the study area. Average water temperature difference between maximum ebb and flood was 0.3℃ in spring tide, but 0.13℃ in neap tide. The reason for the large difference in spring tide is that relatively cold water entered with strong tidal currents at flood tide and flowed out at ebb tide. Water temperature on coasts was higher than out at sea. This is because the depth in the coast is shallower than at sea, and water temperature increases rapidly due to solar radiation.

연안해역 기온과 수온의 상관관계 및 이력현상 분석

조홍연(Cho, Hong-Yeon),이길하(Lee, Khil-Ha),조경준(Cho, Kyung-Jun),김준성(Kim, Jun-Sung) 한국해안해양공학회 2007 한국해안해양공학회 논문집 Vol.19 No.3

전지구적으로 지구 온난화 문제가 대두되고 있는 현 상황에서, 기온변화에 수반되는 수온변화 반응을 파악하기 위하여 해양수산부에서 제공하는 마산만 연안해역의 기온 및 수온 관측자료를 이용하여 기온과 수온의 관계를 분석하였다. 수온과 기온의 무차원 자기상관함수와 교차상관함수 변화를 분석한 결과, 지체시간 10일 이내에서는 상관계수가 0.9 이상으로 매우 크게 나타났으며, 지점별로 수온의 상관계수보다 기온의 상관계수가 크게 나타나는 것으로 파악되었다. 마산만 기온 및 수온자료를 수온상승기, 수온하강기로 구분하여 분석한 결과, 수온상승기에는 MA1 지점, MA2 지점의 기울기가 각각 0.829, 0.774로 나타났으며, 수온하강기에는 MA1 지점, MA2 지점의 기울기가 각각 1.385, 1.444로 기온상승기에 비하여 기온하강기의 기울기가 약 1.75배 정도 크게 나타나고 있으며, 명확한 이력현상으로 파악되었다. 따라서, 마산만 연안해역의 기온-수온 상관관계를 보다 정확하게 결정하기 위해서는 기온-수온의 계절적인 이력현상을 포함하여야 하며, 이 경우 기온을 이용한 수온 추정결과의 정확도가 향상되는 것으로 파악되었다. In response to anthropogenic global warming due to a buildup greenhouse gas, the effect of the air temperature on water temperature has been noticed and some efforts have been made to build an air/water temperature relationship at the Masan Bay area by the Ministry of Maritime Affairs & Fisheries (MOMAF). As a result of analyzing the auto- and cross-correlation coefficient between air/water temperature, high correlation ~0.9) is shown and the correlation coefficient of air temperature is higher than that of water temperature at the lag time less than approximately 10 days. Separate functions are fitted to the air/water relationship at the Masan Bay to take hysteresis into account. The slopes of the straight line for the rising limb are 0.829 and 0.774 for MA1 and MA2 station respectively, while 1.385 and 1.444 (∼1.75 times larger) for the falling limb. Consequently, the seasonal hysteresis should be considered in order to determine an air/water relationship and accurately estimate the water temperature using the air temperature at Masan Bay.

기후변화에 따른 미래 하천 수온 예측을 위한 비선형 기온­수온 상관관계 구축

이길하 ( Khil Ha Lee ) 한국환경정책평가연구원 2014 환경정책연구 Vol.13 No.2

지구의 온난화로 인하여 기온이 상승하고 이에 대응하여 수온 증가가 감지되고 있다. 하천의 수온 변화는 수질과 생태계, 특히 용존산소변화와 생물체의 이동으로 이어진다. 기온 변화가 하천의 수질과 생태 환경에 미치는 영향을 추정하기 위해서 수온 상승의 시기와 하천 어종에 대한 이해가 필요한데 이를 위하여 미래의 수온을 예측할 필요가 있다. 환경부 산하 국립환경과학원에서 설치한 국가수질관측망 자료와 기상청 기상관측소의 기온 자료를 활용하여 기온-수온 비선형 상관관계모형을 구축하였다. 기온-수온 대표 관계인 비선형 로지스틱(Logistic) 함수에 포함된 4개의 매개변수를 결정하기 위하여 SCE최적화 기법을 이용하였다. 기온-수온 상관관계는 시간규모에 따른 최대 온도와 최소 온도에 차이가 있으나 수질 또는 생태 반응의 적당한 시간규모에 해당하는 주 평균 온도를 이용하여 분석하였다. 전반적으로 우리나라 하천의 기온-수온 관계는 선형보다는 비선형 모형에서 NSC와 RMSE가 더 우수하여 비선형 모형이 적합한 것으로 나타났다. 연구 결과는 미래의 기온 상승 변화에 반응하는 수질, 수문 및 생태반응에 대비하여 공학기술자 또는 정책입안자에게 적절한 기후변화 대책 방향을 설정하는 데 지침을 제공할 것이다. In response to global warming, the effect of the air temperature on water temperature has been noticed. The change in water temperature in river environment results in the change in water quality and ecosystem, especially Dissolved Oxygen (DO) level, and shifts in aquatic biota. Efforts need to be made to predict future water temperature in order to understand the timing of the projected river temperature. To do this, the data collected by the Ministry of Environment and the Korea Meteororlogical Administration has been used to build a nonlinear relationship between air and water temperature. The logistic function that includes four different parameters was selected as a working model and the parameters were optimized using SCE algorithm. Weekly average values were used to remove time scaling effect because the time scale affects maximum and minimum temperature and then river environment. Generally speaking nonlinear logistic model shows better performance in NSC and RMSE and nonlinear logistic function is recommendable to build a relationship between air and water temperature in Korea. The results will contribute to determine the future policy regarding water quality and ecosystem for the decision-driving organization.

기온 변화에 따른 팔당호 수온 영향 및 이력현상

유순주 ( Soonju Yu ),임종권 ( Jongkwon Im ),이보미 ( Bomi Lee ) 한국환경영향평가학회 2020 환경영향평가 Vol.29 No.5

국내 최대 상수원인 팔당호를 대상으로 기온과 수온의 변화를 살펴보고 장기간 기온과 수온의 연속자료를 활용하여 이력 현상을 살펴보았다. 계절 Mann-Kendall을 적용한 팔당호 인근 양평의 기온 변화추세는 지난 47년간(1973~2019) 증가(0.048 °C/yr)에 비하여 최근 27년간(1993~2019) 기온의 증가(0.060 °C/yr)가 컸다. 팔당호와 유입 하천에서 수온은 기온과의 상관성이 높으나(R > 0.9, p < 0.005) 호소인 팔당댐앞 지점에서의 수온은 하천 수온 상승에 비하여 느리고 기온 하강기에 들어서 수온이 서서히 감소하였고 수심 평균 수온도 상승기와 하강기 모두 호소 표층보다 변화가 더디게 나타났다. 이는 호소가 하천보다 수체 규모 면에서 크고 체류시간이 길기 때문에 열에너지를 흡수하고 감소하는데 시간이 걸리는 수온의 이력 현상이 크게 작용하는 것으로 판단된다. Abstract: Long-term continuous data were used to investigate changes in air and water temperature and temperature hysteresis at Lake Paldang, the largest source of drinking water in South Korea. Based on the temperatures at Yangpyeong, near Lake Paldang, using a seasonal Mann-Kendall test, the rate of change of increase in temperature over the last 27 years (0.060°C/yr, 1993-2019) was higher than that of during 47 years (0.048°C/yr, 1973-2019). The air and water temperatures in Lake Paldang and its influent rivers had a high correlation (R > 0.9, p < 0.005); however, the water temperature increased at rate slower than the river water temperature, and the water temperature decreased slowly as the air temperature fell. The depth-averaged water temperature also changed more slowly than the surface water of the lake both when the air temperature was high and when it was low. This is likely because the lake has a larger area and a longer heat retention time than rivers, resulting in a greater hysteresis of water temperature at lake.