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한반도 주변해역 일별 위성 해수면온도 합성장 스펙트럼 특성

Characteristics of Spectra of Daily Satellite Sea Surface Temperature Composites in the Seas around the Korean Peninsula

우혜진 ( Hye-jin Woo ) , 박경애 ( Kyung-ae Park ) , 이준수 ( Joon-soo Lee )
  • : 한국지구과학회
  • : 한국지구과학회지 42권6호
  • : 연속간행물
  • : 2021년 12월
  • : 632-645(14pages)
한국지구과학회지

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목차

서 론
자료 및 방법
연구 결과
토의 및 결론
사 사
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위성 해수면온도 합성장은 수치예보모델의 입력 자료 및 지구온난화와 기후 변화 연구에 활용되는 중요한 자료이다. 본 연구에서는 2007년부터 2018년까지 6종류의 위성 해수면온도 합성장 자료를 수집하여 한반도 주변 해역에서 각 해수면온도 합성장 자료의 공간 분포 특성을 분석하였다. 기상청 해양기상부이 실측 수온 자료와 해수면온도 합성장 자료의 시계열을 비교하고 오차의 최대값 및 최대값이 나타나는 시기를 분석하였다. 황해 연안에 위치한 덕적도와 칠발도 부이에서 위성 해수면온도 합성장과 실측 수온의 차는 1년주기 또는 반년주기의 높은 변동성을 보였다. 포항 부이에서는 강한 용승에 의해 냉수대가 발생한 2013년 여름철에 높은 수온 차가 나타났다. 해수면온도 자료의 시계열을 활용하여 스펙트럼 분석을 수행한 결과, 일별 위성 해수면온도 합성장은 약 1개월 이상의 주기에서는 실측 자료와 유사한 스펙트럼 에너지를 보였다. 반면 위성 해수면온도 합성장과 실측 수온의 스펙트럼 에너지의 차는 시간 주파수가 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 이는 위성 해수면온도 합성장 자료가 연안 부근 수온의 시간적 변동성을 적절하게 표현하지 못하였을 가능성을 시사한다. 위성 해수면온도 영상의 해양 전선은 공간 구조와 강도의 측면에서 위성 해수면 온도 합성장 자료 간 차이점을 보였다. 해수면온도 합성장에서 표현되는 공간 규모 또한 공간 스펙트럼 분석을 통해 조사하였다. 그 결과 고해상도 해수면온도 합성 영상이 저해상도 해수면온도 영상보다 상대적으로 중규모 해양 현상의 공간 구조를 더 잘 표현하였다. 따라서 실제 중규모 해양 현상을 보다 구체적으로 표현할 수 있는 위성 해수면온도 합성장 생산을 위한 고도의 기술 개발이 필요하다.
Satellite sea surface temperature (SST) composites provide important data for numerical forecasting models and for research on global warming and climate change. In this study, six types of representative SST composite database were collected from 2007 to 2018 and the characteristics of spatial structures of SSTs were analyzed in seas around the Korean Peninsula. The SST composite data were compared with time series of in-situ measurements from ocean meteorological buoys of the Korea Meteorological Administration by analyzing the maximum value of the errors and its occurrence time at each buoy station. High differences between the SST data and in-situ measurements were detected in the western coastal stations, in particular Deokjeokdo and Chilbaldo, with a dominant annual or semi-annual cycle. In Pohang buoy, a high SST difference was observed in the summer of 2013, when cold water appeared in the surface layer due to strong upwelling. As a result of spectrum analysis of the time series SST data, daily satellite SSTs showed similar spectral energy from in-situ measurements at periods longer than one month approximately. On the other hand, the difference of spectral energy between the satellite SSTs and in-situ temperature tended to magnify as the temporal frequency increased. This suggests a possibility that satellite SST composite data may not adequately express the temporal variability of SST in the near-coastal area. The fronts from satellite SST images revealed the differences among the SST databases in terms of spatial structure and magnitude of the oceanic fronts. The spatial scale expressed by the SST composite field was investigated through spatial spectral analysis. As a result, the high-resolution SST composite images expressed the spatial structures of mesoscale ocean phenomena better than other low-resolution SST images. Therefore, in order to express the actual mesoscale ocean phenomenon in more detail, it is necessary to develop more advanced techniques for producing the SST composites.

UCI(KEPA)

I410-ECN-0102-2022-400-000936372

간행물정보

  • : 자연과학분야  > 지질
  • : KCI등재
  • :
  • : 격월
  • : 1225-6692
  • : 2287-4518
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1979-2022
  • : 2206


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43권1호(2022년 02월) 수록논문
최근 권호 논문
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1원격 유성 분광 관측 시스템 구축과 관측 사례 연구

저자 : 최동열 ( Dong-yeol Choi )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 1-22 (22 pages)

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운장산 천문대에 있는 원격 유성 분광 관측 시스템의 설치 및 운영에 대해 자세히 설명한다. 총 3대의 고감도 CCD 카메라가 설치되었으며 2대의 CCD 카메라에는 렌즈 전면에 회절 격자를 부착하였다. 시스템은 2019년 11월에 설치되었고, f/1.2 렌즈와 결합된 고감도의 “Watec-902H2” 카메라가 사용되었다. 스펙트럼 관찰을 위한 회절 격자는 500 l/mm이 사용되었다. 관측은 2019년 11월부터 2020년 6월까지 진행되었다. 유성 탐지 및 후속 분석을 위해 SonotaCo UFO 소프트웨어 제품군을 사용했으며, 유성 스펙트럼을 분석하기 위해서는 RSpec 소프트웨어를 사용하였다. 관측영상을 활용하기 위해 Astronomical Calibration과 Photometric Calibration을 수행하였고, 최종적으로 유성의 화학성분을 분석하였다. 우리는 유성 분광 관측 시스템의 설치와 설정/운영 경험을 설명하고 첫 번째 관측 결과를 제시한다. 또한 결과를 통해 유성의 기원에 대한 간략한 정보를 제공하고자 한다.


We provide a detailed description of the installation and operation of a remote spectroscopic meteor observation system at Unjangsan optical astronomy observatory. Three light-sensitive charge-coupled device cameras were installed, and two cameras had a diffraction grating attached to the front of the lens. Station employ sensitive “Watec-902H2” cameras in combination with f/1.2 lenses were installed in November 2019. Diffraction gratings for spectral observations were used at 500 l/mm. Observations were conducted from November 2019 to June 2020. We employed the SonotaCo UFO software suite for meteor detection. Subsequently, meteor spectra were analyzed using field-tested RSpec software. To analyze the observation images, astronomical calibration and photometric calibration were performed, and the chemical elements of the meteor were determined. The study results are presented along with the system setup installation and operation experience. Brief information regarding the origin of the meteor was also provided based on the results.

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2한국에 영향을 미치는 약해진 열대저기압 활동과 태평양 10년 주기 진동과의 관계

저자 : 장민희 ( Minhee Chang ) , 박두선 ( Doo-sun R. Park ) , 김다솔 ( Dasol Kim ) , 박태원 ( Tae-won Park )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 23-29 (7 pages)

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열대저기압이 한반도로 접근할 때 중심최대풍속이 34 knot보다 약해졌더라도(weak tropical cyclone; WTC) 수도권 지역으로 상륙하면 상당한 피해를 일으키지만 WTC만 독립적으로 조사한 학술연구는 거의 없다. 본 연구에 따르면 WTC 활동은 Pacific Decadal Oscillation (PDO)와 관련되어 있는 것으로 보인다. PDO가 음의 위상일 때는 양의 위상일 때보다 95% 신뢰구간에서 유의하게 더 많은 WTC가 한반도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. PDO 양의 위상에 비해 음의 위상 시기에는 북서태평양 북부에서 양의 상대소용돌이 아노말리가 나타난 반면, 북서태평양 남부에서는 강한 연직바람시어와 음의 상대소용돌이 아노말리가 나타났다. 이런 조건 하에서 열대저기압의 발생위치가 보다 북쪽으로, 즉 동아시아 대륙에 더욱 근접할 수 있었던 것으로 보이며 이에 따라 열대저기압의 전체 생애가 짧아졌을 것이다. 게다가 PDO 음의 위상 시기에 일본열도 상공에 자리한 고기압성 아노말리는 열대저기압의 진로를 좀 더 서쪽으로 밀어내어 육지에 의한 마찰과 황해 저층 냉수대의 영향도 증가하였을 것이다. 이에 따라 열대저기압의 생애최대강도와 상륙 시 강도가 약해져 PDO 음의 위상 때 WTC 활동이 한반도에서 증가한 것으로 분석된다.


Although tropical cyclones with wind speeds weaker than 17 m s-1 (weak tropical cyclones: WTCs) can cause significant damage, particularly over the Seoul metropolitan area, only a few studies have focused on WTC activity over South Korea. In this study, we found that WTC activity is likely associated with the Pacific Decadal Oscillation (PDO). During the negative phases of the PDO, landfall frequency of WTCs increased significantly compared to the positive phases at 95% confidence level. When related to the negative phases of the PDO, a positive relative vorticity anomaly is found in the northern sector of the western North Pacific while a negative relative vorticity anomaly and enhanced vertical wind shear prevail in the southern sector of the WNP. These factors are favorable for the northward shift of the genesis location of tropical cyclones on average, thereby reducing the total lifetime of WTCs. Moreover, a high-pressure anomaly over the Japanese islands would shift a tropical cyclone track westward in addition to the landfall location. Consequently, the effects of the topographical friction and the Yellow Sea Bottom Cold Water on a tropical cyclone may increase. These conditions could result in a weaker lifetime maximum intensity and landfall intensity, ultimately resulting in WTCs becoming more frequent over South Korea during the negative phases of the PDO.

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31981-2020년 기간 동아시아 지역 산불 발생 위험도의 변동성 및 변화 특성

저자 : 이준이 ( June-yi Lee ) , 이두영 ( Doo Young Lee )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 30-40 (11 pages)

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전 세계 곳곳에서 산발적이고 불규칙적으로 발생하는 산불은 가연성 식생 지역에서 주요한 자연 변동성의 일환이면서 전 지구 탄소 순환에 중요한 역할을 하고, 공공 비상사태를 야기하는 심각한 자연재해이다. 산불 배출량, 연소 면적 및 산불기상지수를 활용한 산불 발생 위험도의 변동성 및 변화에 대한 연구가 전 세계 많은 지역에서 활발히 진행되고 있지만 동아시아 지역에 대한 연구는 아직 제한적이다. 본 연구는 1981년부터 2020년까지 지난 40년 기간 동안 산불기상지수 자료를 분석해 동아시아 지역 산불 위험도의 변동성 및 장기 변화 특성을 조사하였다. 동아시아 지역 산불 위험도의 첫 번째 주요 변동 모드는 전체 변동성의 29%를 설명하며, 대부분 지역에서 산불 발생 위험이 증가하고 있음을 나타낸다. 지구온난화 및 해양의 수 십년 주기 변동성과 연계되어 지표 기온이 상승하고 있는 것이 주요 원인이며, 이는 토양 수분의 상승 경향에 의해 그 효과가 다소 상쇄되고 있다. 두 번째 변동 모드는 엘니뇨-남방진동과 연계된 경년 변동성을 반영하며 전체 변동성의 17%를 설명한다. 엘니뇨(라니냐) 시기 동아시아 지역 강수량의 증가(감소)는 토양 수분을 증가(감소)시키며, 이에 따라 산불 위험이 감소(증가)하게 된다. 이는 지표 기온 상승(하강)에 의해 그 효과가 다소 상쇄된다. 산불 발생 위험도의 변동성 및 변화에 대한 이해와 예측을 증진하는 것은 그에 따른 피해를 저감하고 대비책을 마련하는 데 기여할 것이다.


Wildfires, which occur sporadically and irregularly worldwide, are distinct natural disturbances in combustible vegetation areas, important parts of the global carbon cycle, and natural disasters that cause severe public emergencies. While many previous studies have investigated the variability and changes in wildfires globally based on fire emissions, burned areas, and fire weather indices, studies on East Asia are still limited. Here, we explore the characteristics of variability and changes in wildfire danger over East Asia by analyzing the fire weather index for the 40 years―1981- 2020. The first empirical orthogonal function (EOF) mode of fire weather index variability represents an increasing trend in wildfire danger over most parts of East Asia over the last 40 years, accounting for 29% of the total variance. The major contributor is an increase in the surface temperature in East Asia associated with global warming and multidecadal ocean variations. The effect of temperature was slightly offset by the increase in soil moisture. The second EOF mode exhibits considerable interannual variability associated with the El Niño-Southern Oscillation, accounting for 17% of the total variance. The increase (decrease) in precipitation in East Asia during El Niño (La Niña) increases (decreases) soil moisture, which in turn reduces (increases) wildfire danger. This dominant soil moisture effect was slightly offset by the temperature increase (decrease) during El Niño (La Niña). Improving the understanding of variability and changes in wildfire danger will have important implications for reducing social, economic, and ecological losses associated with wildfire occurrences.

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4온실가스 배출량 시계열 분석과 전망 배출량 및 감축 감재량 추정 - 충북을 중심으로 -

저자 : 정옥진 ( Okjin Jung ) , 문윤섭 ( Yun Seob Moon ) , 윤대옥 ( Daeok Youn ) , 송형규 ( Hyunggyu Song )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 41-59 (19 pages)

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2015년 '파리협정' 및 2021년 '기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법' 제정에 따라 2030년 국가 온실가스 감축목표(NDC, 2018년 대비 40% 감축) 달성을 위해서는 지자체별 적절한 온실가스 감축 목표 설정과 이행 노력이 필수적이다. 이에 이 연구에서는 충청북도 지역을 중심으로 1990-2018년 까지 온실가스 배출 현황을 시계열로 분석하였고, 2030년 국가 온실가스 감축목표와 시나리오를 바탕으로 충청북도의 2030년 온실가스 감축 목표를 제안하였다. 또한 감축 목표 달성을 위해 BAU 대비 장래 배출량을 고려한 2030년까지의 감축 잠재량을 추정하였다. 그 결과, 첫째, 우리나라와 충북의 온실가스 배출량은 1990년 이래 인구 및 경제 성장에 따라 증가해온 것으로 나타났으며, 2018년 국가 대비 충북의 온실가스 배출량은 3.9%로 매우 낮은 편이였고, 시멘트 및 석회 생산, 제조업 및 건설업, 수송업 등 연료연소에 의한 배출이 주를 이루는 것으로 나타났다. 둘째, 2030년 NDC 및 2050 탄소중립 시나리오를 반영한 2030년 충청북도 온실가스 감축 목표는 2018년 대비 40.2%로 설정하였다. 이에 장래 배출량을 고려할 경우 목표 달성을 위한 감축 잠재량은 2018년 대비 46.8%인 것으로 추정되었다. 상기 결과는 국가 및 지자체의 온실가스 감축 목표 달성을 위해서는 분야별 온실가스 감축 수단을 통한 감축 잠재량을 충족하는 것이 중요하다는 것을 의미한다. 또한 2030년 NDC 및 2050 탄소중립 시나리오 달성을 위해 충북을 포함한 국가 및 각 지자체는 온실가스 장래 배출량을 연도별로 추정하여 매년 감축 목표와 감축 잠재량을 구하고 이를 삭감할 수 있는 구체적인 감축 수단을 마련할 필요가 있음을 말해준다.


In accordance with the enactment of 'the Paris Agreement' in 2015 and 'the Framework Act on Carbon Neutrality and Green Growth for Response to the Climate Crisis' in 2021, each local government has set appropriate reduction target of greenhouse gas to achieve the nationally determined contribution (NDC, the reduction target of 40% compared to 2018) of greenhouse gas (GHG) emissions in 2030. In this study, the current distribution of GHG emissions was analyzed in a time series centered on the Chungbuk region for the period from 1990 to 2018, with the aim of reducing GHG emissions in Chungbuk by 2030 based on the 2030 NDC and scenario. In addition, the prospected reduction by 2030 was estimated considering the projected emissions according to Busines As Usual in order to achieve the target reduction of GHG emissions. Our results showed that GHG emissions in Chungbuk and Korea have been increasing since 1990 owing to population and economic growth. GHG emissions in 2018 in Chungbuk were very low (3.9 %) relative to the national value. Moreover, emissions from fuel combustion, such as cement and lime production, manufacturing and construction industries, and transportation industries, were the main sources. Furthermore, the 2030 target of GHG emission reduction in Chungbuk was set at 40.2% relative to the 2018 value, in accordance with the 2030 NDC and 2050 carbon-zero national scenario. Therefore, when projected emissions were considered, the prospected reduction to achieve the target reduction of GHG emissions was estimated to be 46.8% relative to 2018. The above results highlight the importance of meeting the prospected reduction of GHG emissions through reduction means in each sector to achieve the national and local GHG reduction target. In addition, to achieve the 2030 NDC and 2050 carbon zero, the country and each local government, including Chungbuk, need to estimate projected emissions by year, determine reduction targets and prospect reductions every year, and prepare specific means to reduce GHG emissions.

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5리눅스 기반 U.K. 지구시스템모형을 이용한 동아시아 SO2 배출에 따른 기상장 변화

저자 : 윤대옥 ( Daeok Youn ) , 송형규 ( Hyunggyu Song ) , 이조한 ( Johan Lee )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 60-76 (17 pages)

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본 연구는 기상청에서 운용 중인 영국 the United Kingdom Earth System Model (UKESM)을 리눅스 클러스터에 설치하여 과거 28년 기간에 대해 적분을 수행하고, 추가적인 수치 실험을 수행하여 얻은 결과와 비교한다. 설치한 UKESM은 저해상도 버전이지만, 대류권 대기 화학-에어로졸 과정과 성층권 오존 화학 과정을 동시에 모의하는 United Kingdom Chemistry and Aerosol (UKCA) 모듈을 포함하고 있는 최신 버전이다. 본 연구에 사용된 UKCA가 포함된 UKESM (UKESM-UKCA)은 전체 대기에서의 화학, 에어로졸, 구름, 복사 과정이 연동된 모델이다. CMIP5 기존 배출량 자료를 사용하는 UKESM 기준 적분 수치 모의와 함께, 동아시아 지역 이산화황(SO2) 배출이 기상장에 미치는 영향을 평가하기 위하여 CMIP5 SO2 배출량 대신 최신의 REAS 배출자료로 교체한 실험 적분 수치 모의를 수행하였다. 두 수치 모의의 기간은 모두 1982년 1월 1일부터 2009년 12월 31일까지 총 28년이며, 모델 결과는 동아시아 지역 에어로졸 광학 두께, 2-m 온도, 강수 강도의 시간 평균값과 시간 변화 경향의 공간 분포를 분석하고 관측자료와 비교하였다. 모델에서 얻어진 온도와 강수 강도의 공간 분포 패턴은 관측자료와 전반적으로 유사하였다. 또한 UKESM에서 모의된 오존 농도와 오존전량의 공간 분포도 위성 관측 자료와 분포 패턴이 일치하였다. 두 UKESM 실험 적분 모의 결과로 얻어진 온도와 강수 강도의 선형 변화 경향의 비교를 통해, 동아시아 지역 SO2 지면 배출은 서태평양과 중국 북부지역에 대한 온도와 강수량의 변화 경향에 중요한 요인임을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 슈퍼컴퓨터에서만 운용되던 UKESM이 리눅스 클러스터 컴퓨팅 환경에도 설치되어 운용이 가능하다는 점을 제시한다. 대기 환경 및 탄소 순환을 연구하는 다양한 분야의 연구자들에게도 대기-해양-지면-해빙이 상호작용하는 UKESM와 같은 지구시스템모델이 활용될 가능성과 접근성이 높아졌다.


This study presents a software full setup and the following test execution times in a Linux cluster for the United Kingdom Earth System Model (UKESM) and then compares the model results from control and experimental simulations of the UKESM relative to various observations. Despite its low resolution, the latest version of the UKESM can simulate tropospheric chemistry-aerosol processes and the stratospheric ozone chemistry using the United Kingdom Chemistry and Aerosol (UKCA) module. The UKESM with UKCA (UKESM-UKCA) can treat atmospheric chemistryaerosol- cloud-radiation interactions throughout the whole atmosphere. In addition to the control UKESM run with the default CMIP5 SO2 emission dataset, an experimental run was conducted to evaluate the aerosol effects on meteorology by changing atmospheric SO2 loading with the newest REAS data over East Asia. The simulation period of the two model runs was 28 years, from January 1, 1982 to December 31, 2009. Spatial distributions of monthly mean aerosol optical depth, 2-m temperature, and precipitation intensity from model simulations and observations over East Asia were compared. The spatial patterns of surface temperature and precipitation from the two model simulations were generally in reasonable agreement with the observations. The simulated ozone concentration and total column ozone also agreed reasonably with the ERA5 reanalyzed one. Comparisons of spatial patterns and linear trends led to the conclusion that the model simulation with the newest SO2 emission dataset over East Asia showed better temporal changes in temperature and precipitation over the western Pacific and inland China. Our results are in line with previous finding that SO2 emissions over East Asia are an important factor for the atmospheric environment and climate change. This study confirms that the UKESM can be installed and operated in a Linux cluster-computing environment. Thus, researchers in various fields would have better access to the UKESM, which can handle the carbon cycle and atmospheric environment on Earth with interactions between the atmosphere, ocean, sea ice, and land.

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6한국의 고농도 PM10 연무 사례일 발생에 대한 대기 블로킹의 영향과 장거리 수송 기여도 분석

저자 : 정재은 ( Jae-eun Jeong ) , 조재희 ( Jae-hee Cho ) , 김학성 ( Hak-sung Kim )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 77-90 (14 pages)

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최근 동아시아 지역에서 인위적 배출량의 감소에도 불구하고, 봄철에 한국에서는 잦은 연무 사례가 발생하고 있다. 북동 태평양에서 자주 발생하는 대기 블로킹은 지구 규모 대기 변동과 동아시아 지역의 서풍 기류를 정체시키기도 한다. 2019년 3월 동아시아 지역의 온난하고 정체적인 종관 기상 특성이 알래스카 대기 블로킹이 발생한 6-7일 후에 일어나고 있었다. 특히, 2019년 3월 18-24일에 발생한 알래스카 대기 블로킹은 3월 25-28일 동안 한국에서 일평균 미세먼지(particulate matter; PM10) 질량농도가 50 μg m-3을 넘는 고농도 PM10 연무 사례가 발생하는 데 영향을 미치고 있었다. 한편, WRF-Chem 모델을 활용하여 한국의 고농도 PM10 연무 사례에 대한 인위적 배출의 장거리 수송 기여도는 30-40%를 나타내고 있었다. PM10 에어로졸 구성 성분인 황산염, 질산염, 암모늄, 블랙 카본, 유기 탄소, 기타 무기물의 장거리 수송 기여도는 각각 10-15, 20-25, 5-10, 5-10, 5-10, 15-20%를 나타내었다. 질소 산화물이 온난하고 정체적인 대기에서 암모늄과의 광화학 반응으로 형성된 질산암모늄은 한국의 고농도 PM10 연무 사례에 대한 장거리 수송 기여도가 PM10 에어로졸 중 가장 큰 비중을 나타내고 있었다.


Despite the decreasing trend of anthropogenic emissions in East Asia in recent years, haze days still frequently occur in spring. Atmospheric blocking, which occurs frequently in the northeastern Pacific, leads to persistent changes in large-scale circulation and blocks westerly flow in the East Asian region. During March 2019, frequent warm and stagnant synoptic meteorological conditions over East Asia were accompanied 6-7 days later by the Alaskan atmospheric blocking. The Alaskan atmospheric blocking over the period of March 18-24, 2019 led to high particulate matter (PM10) severe haze days exceeding a daily average of 50 μg m-3 over the period of March 25-28, 2019 in South Korea. Although the high-PM10 severe haze days were caused by warm and stagnant meteorological conditions, the regional contribution of anthropogenic emissions in eastern China was calculated to be 30-40% using the Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry (WRF-Chem). The major regional contributions of PM10 aerosols in the period of high-PM10 severe haze days were as follows: nitrates, 20-25%; sulphates, 10-15%; ammonium, 5-10%; and other inorganics, 15-20%. Ammonium nitrate generated via gas-to-aerosol conversion in a warm and stagnant atmosphere largely contributed to the regional transport of PM10 aerosols in the high-PM10 severe haze days in South Korea.

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7우리나라 주변 바다의 산성화 현황과 영향 요인 분석

저자 : 김태욱 ( Tae-wook Kim ) , 김동선 ( Dongseon Kim ) , 박근하 ( Geun-ha Park ) , 고영호 ( Young Ho Ko ) , 모아라 ( Ahra Mo )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 91-109 (19 pages)

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해양은 대기로 배출된 이산화탄소의 30% 가량을 흡수하여 대기 중 이산화탄소 농도를 감소시키는 역할을 하였으나, 이 때문에 해양의 pH와 탄산염 이온(CO32-)이 감소하는 해양산성화 현상을 겪고 있다. 본 논문에서는 황해 연안역의 신규 관측자료를 타 해역에서 획득된 기존 연구자료와 합쳐서 우리나라 주변 해역의 해양산성화 현황을 파악하고자 하였다. 우리나라 주변의 황해, 동해, 동중국해(남해 포함)는 대기 중 이산화탄소를 흡수하고 있으나, 외해 대부분의 해역에서 해양산성화의 지표인 아라고나이트 포화도가 1 이상인 것으로 나타났다. 남해 동부 연안역에서는 담수 공급으로 인한 희석과 성층 형성, 생물에 의한 유기물 생성과 분해가 표층과 저층의 계절적 해양산성화 변동에 큰 영향을 끼쳤다. 진해만은 빈산소화 현상, 광양만은 담수로 인한 희석으로 여름철 광범위한 해역에서 아라고나이트 포화도가 1 미만으로 감소하여, 탄산칼슘 패각(CaCO3 shell)을 가진 생물들에게 잠재적 위협이 될 것으로 보고되었다. 하지만 담수 유입이 많은 황해 연안역에서는 진해만과 광양만과 같이 뚜렷하고 광범위한 산성화는 발견되지 않았기 때문에, 연안역에서는 각 해역별 특성에 따라 해양산성화의 양상을 진단해야 할 필요가 있었다. 우리나라 동해 남서부 해역의 계절적 용승 현상 역시 해양산성화에 영향을 미칠 수 있다. 이런 계절적 요인과 더불어, 대기 중의 이산화탄소 및 산성물질이 해양으로 계속 유입되면서, 우리나라 바다의 아라고나이트 포화도가 지속적으로 감소할 것으로 예상된다. 따라서 해양 산성화로부터 수산자원과 해양생태계를 보호하기 위해 향후 체계적인 해양산성화 모니터링을 강화해야 할 것이다.


The ocean is a significant sink for atmospheric anthropogenic CO2, absorbing one-third of the total CO2 emitted by human activities. In return, oceans have experienced significant declines in seawater pH and the aragonite saturation state also called ocean acidification. This study evaluates the distribution of aragonite saturation state, an indicator to assess the potential threat from ocean acidification, by combining newly obtained data from the west coast of South Korea with previous datasets covering the Yellow Sea, East Sea, northern South China Sea, and southeast coast of South Korea. In general, offshore waters absorb atmospheric CO2; however, most of the collected water samples show aragonite oversaturation. On the southeast coast, the aragonite saturation state was significantly affected by river discharge and associated variables, such as freshwater input with nutrients, seasonal stratification, biological carbon fixation, and bacterial remineralization. In summer, hypoxia and mixing with relatively acidic freshwater made the Jinhae and Gwangyang Bays undersaturated with respect to aragonite, possibly threatening marine organisms with CaCO3 shells. However, widespread aragonite undersaturation was not observed on the west coast, which receives considerable river water discharge. In addition, occasional upwelling events may have worsened the ocean acidification in the southwestern part of the East Sea. These results highlight the importance of investigating site-specific ocean acidification processes in coastal waters. Along with the above-mentioned seasonal factors, the dissolution of atmospheric CO2 and the deposition of atmospheric acidic substances will continue to reduce the aragonite saturation state in Korean waters. To protect marine ecosystems and resources, an ocean acidification monitoring program should be established for Korean waters.

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8가뭄으로 인한 농업용 저수지의 수질 변화 연구

저자 : 조성현 ( Sunghyen Cho ) , 황순호 ( Soonho Hwang ) , 이동근 ( Dongguen Lee ) , 이군택 ( Guntaek Lee ) , 최정훈 ( Jung-hoon Choi )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 110-118 (9 pages)

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빈번한 가뭄의 피해는 수자원의 양극화를 초래하고 있다. 국내에서는 2011년부터 2017년 사이에 국지적이고 주기적인 이상 가뭄이 지속되어 10년 가뭄 빈도로 설계된 소규모 저수지의 저수율이 감소하였다. 이러한 저수율의 감소는 수질을 떨어트릴 수 있고 이미 확보된 용수의 사용마저 제한할 수 있다. 따라서 가뭄에 대비하고 극복하기 위해서는 수질관리와 가뭄 빈도의 재산정이 필요하다. 이 연구는 저수지에서 수질 변화의 원인인 잠재적 오염물질을 추정하고, 가뭄 기간 동안 저수지의 저수율 감소와 그에 따른 수질 변화를 검토한 것이다.


Frequent drought damage has resulted in the polarization of water resources. In Korea, local periodic abnormal droughts continued to occur between 2011 and 2017, resulting in decreased water storage rates of small-scale reservoirs designed with a frequency of 10-year droughts. This decrease can degrade water quality and limit the use of already secured quantities. Therefore, to prepare for and overcome drought, quality management and recalculation of drought frequency are required. This study estimates the potential pollutants causing quality changes in the reservoir. In addition, it reviews the decrease in storage and consequent changes in the quality of a reservoir during drought.

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9태풍으로 인한 폐광산 하류 지역에서 환경피해 연구

저자 : 조성현 ( Sunghyen Cho ) , 이동근 ( Dongguen Lee ) , 이군택 ( Goontaek Lee ) , 권오경 ( Ohkyung Kwon ) , 김태승 ( Tae Seung Kim )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 119-127 (9 pages)

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최근 들어 기후변화로 인한 태풍의 강도는 강력해졌다. 광산지역의 광미와 폐석은 수해로 인해 환경에 악영향을 미쳤을 것으로 추정된다. 강릉지역은 3,693호(1936), 루사(2002), 매미(2003), 메기(2004) 등의 국내 최대 태풍의 영향은 받았다. 이번 연구는 태풍으로 인한 수해 이후 하천을 따라 그 주변에 높은 농도의 비소가 검출된 사례를 기초로 하였다. 환경피해 관련 법은 오염 원인자의 책임을 명확히 하고 있지만, 잠재적인 자연재해 지역에서는 세심한 적용이 필요하다. 이러한 지역에서 자연재해의 영향을 최소화하기 위해서 관련 법들의 개선과 연계가 필요하다. 이 연구가 하류 지역에서 혼재된 오염물질 대응에 도움이 되길 기대한다.


In recent years, the intensity of typhoons has increased due to climate change. It is presumed that the tailings and waste rock in the mining area harm the environment owing to flood damage. The Gangneung area has been affected by the largest typhoons in Korea, including No. 3,693 (1936), Rusa (2002), Maemi (2003), and Megi (2004). This study was based on a case in which high concentrations of arsenic were detected in the surroundings along a stream after floods caused by typhoons. Although the environmental damage-related law clarifies the responsibility of polluters, careful implementation is required in potential natural disaster areas. The pollutants from abandoned mines can be widely exposed due to typhoons as artificial causes may be mixed. To minimize the impact of natural disasters in these areas, it is necessary to improve and link relevant laws. This study is expected to help cope with mixed pollutants in downstream areas.

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10백두산 화산의 지체구조 추론을 위한 지구화학적 데이터를 이용한 기초 평가

저자 : 윤성효 ( Sung-hyo Yun ) , 장철우 ( Cheolwoo Chang ) , 판보 ( Bo Pan )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 1호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 128-139 (12 pages)

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백두산 성층화산체와 천지 칼데라 외륜산 정상부에 분포하는 홀로세에 분화한 규장질 화산암 시료와 플라이스 토세 개마용암대지와 장백산순상화산체의 고철질 화산암 시료의 암석화학적 특징 분석을 통해 지체구조적 위치를 알아 보았다. 백두산 화산지대에서 초기 고철질 분출물들은 개마용암대지와 장백산순상화산체를 형성하였으며, 대부분 알칼리계열의 현무암에서 조면현무암 또는 서브-알칼리(쏠레이아이트) 현무암에서 현무암질안산암의 성분이며, 백두산 성층화산체와 천지 칼데라 정상부 부근의 홀로세 분출물은 대부분 규장질의 조면암에서 유문암 성분이다. 고철질 화산암류와 규장질 화산암류 사이의 SiO2 54-62 wt.%가 결핍된 쌍모식 조성을 나타낸다. 이는 마그마작용이 지각내 신장형 지체구조적 위치에서 발생하였음을 지시하는 단서가 될 수 있다. 지구조판별도에서 고철질 화산암류들은 판내부 또는 판내부 알칼리암과 쏠레이아이트암의 영역에 구분되어 도시되는데 이는 TAS성분도의 결과와 잘 일치한다. 규장질 화산암류들은 규장질 화강암류에 적용하는 판별도에서 판내부화강암(WPG)의 지체구조적 위치에 도시된다. 지구조 판별도에서 판의 섭입과 관련한 도호 또는 대륙연변호의 영역에는 도시되지 않으며, 모두 판내부 영역에 도시된다. 미량원소 함량을 원시맨틀값으로 표준화한 거미도에서 섭입대 화산암류에서 특징적으로 나타나는 Nb, Ti 의 부(-) 이상을 나타내지 않으며, OIB와 유사한 패턴을 나타낸다. 미량원소 함량 조성은 섭입대에서 유래된 마그마 작용에 연관된 의미있는 증거를 나타내지 않는다. 이는 백두산화산지대의 마그마작용이 판내부 환경에서 있었음을 지시한다. 이들 화산암류의 판내부 지체구조 위치는 이 지역에서 발생하는 천발지진의 진원 깊이와도 조화적이다. 백두산화산지대의 화산암석들은 신생대 동안 맨틀 물질의 용승에 의한 판내부 화산활동의 결과로 해석된다.


This study aimed to investigate the tectonic setting of the volcanic edifice at Mt. Baekdu by analyzing petrochemical characteristics of Holocene felsic volcanic rocks distributed in the Baekdusan stratovolcano edifice and summit of the Cheonji caldera rim, as well as Pleistocene mafic rocks of the Gaema lava plateau and Changbaishan shield volcano edifice. During the early eruption phases, mafic eruption materials, with composition ranging from alkali basalt to trachybasalt, or from subalkaline (tholeiitic) basalt to basaltic andesite formed the Gaema lava plateau and Changbaishan shield volcanic edifice, whereas the Baekdusan stratovolcano edifice and Holocene tephra deposits near the summit of the Cheonji caldera comprises trachytic and rhyolitic compositions. Analysis results revealed bimodal compositions with a lack of 54-62 SiO2, between the felsic and mafic volcanic rocks. This suggested that magmatic processes occurred at the locations of extensional tectonic settings in the crust. Mafic volcanic rocks were plotted in the field of within-plate volcanic zones or between within-plate alkaline and tholeiite zones on the tectonic discrimination diagram, and it was in good agreement with the results of the TAS diagram. Felsic volcanic rocks were plotted in the field of within-plate granite tectonic settings on discrimination diagrams of granitic rocks. None of the results were plotted in the field of arc islands or continental margin arcs. The primitive mantle-normalized spider diagram did not show negative (-) anomalies of Nb and Ti, which are distinctive characteristics of subduction-related volcanic rocks, but exhibited similar patterns of ocean island basalt. Trace element compositions showed no evidence of ,magmatic processes related to subduction zones, indicating that the magmatic processes forming the Baekdusan volcanic field occurred in an intraplate environment. The distribution of shallow earthquakes in this region supports the results. The volcanic rocks of the Baekdusan volcanic field are interpreted as the result of intraplate volcanism originating from the upwelling of mantle material during the Cenozoic era.

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1Multivariable Integrated Evaluation of GloSea5 Ocean Hindcasting

저자 : Hyomee Lee , Byung-kwon Moon , Han-kyoung Kim , Jieun Wie , Hyo Jin Park , Pil-hun Chang , Johan Lee , Yoonjae Kim

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 605-622 (18 pages)

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Seasonal forecasting has numerous socioeconomic benefits because it can be used for disaster mitigation. Therefore, it is necessary to diagnose and improve the seasonal forecast model. Moreover, the model performance is partly related to the ocean model. This study evaluated the hindcast performance in the upper ocean of the Global Seasonal Forecasting System version 5-Global Couple Configuration 2 (GloSea5-GC2) using a multivariable integrated evaluation method. The normalized potential temperature, salinity, zonal and meridional currents, and sea surface height anomalies were evaluated. Model performance was affected by the target month and was found to be better in the Pacific than in the Atlantic. An increase in lead time led to a decrease in overall model performance, along with decreases in interannual variability, pattern similarity, and root mean square vector deviation. Improving the performance for ocean currents is a more critical than enhancing the performance for other evaluated variables. The tropical Pacific showed the best accuracy in the surface layer, but a spring predictability barrier was present. At the depth of 301 m, the north Pacific and tropical Atlantic exhibited the best and worst accuracies, respectively. These findings provide fundamental evidence for the ocean forecasting performance of GloSea5.

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2초분광 원격탐사 기반 위험·유해물질 톨루엔 탐지

저자 : 박재진 ( Jae-jin Park ) , 박경애 ( Kyung-ae Park ) , Pierre-yves Foucher , 김태성 ( Tae-sung Kim ) , 이문진 ( Moonjin Lee )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 623-631 (9 pages)

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국내외 해상 위험·유해물질(HNS, Hazardous and Noxious Substances) 물동량 증가와 함께 HNS 유출 사고가 빈번히 발생하고 있다. HNS는 전 세계적으로 약 6,000여 종으로 대부분 유독한 성질을 가지므로 이러한 유출 사고 발생은 해양 생태계 파괴를 비롯하여 폭발 및 화재 등으로 인한 인명 및 재산피해를 유발한다. 따라서 해상 HNS 유출 사고를 대비하여 파장에 따른 HNS 분광 라이브러리 구축 및 탐지 알고리즘을 개발해야 한다. 본 연구에서는 프랑스 현지에서 지상 HNS 유출 실험을 진행하였다. 초분광센서 관측을 통해 파장에 따른 톨루엔 라이브러리 스펙트럼을 구축하였으며, 분광혼합 알고리즘을 활용하여 초분광 HNS를 탐지하였다. 전처리 과정으로 주성분 분석을 적용하여 노이즈 제거 및 차원 압축을 수행하였으며, N-FINDR 기법을 통해 영상을 대표하는 톨루엔과 해수의 엔드멤버 스펙트럼을 추출하였다. 스펙트럼 기반의 톨루엔 및 해수의 점유비율을 계산함으로써 모든 픽셀의 HNS 탐지 정확도를 확률로 제시하였다. 최대 탐지 정확도를 가지는 점유비율 선정을 위해 418.15 nm 파장의 복사도 영상과 비교하였으며, 그 결과 약 42%의 비율에서 99% 이상의 정확도를 나타내었다. 해상 HNS 유출은 높은 위험성으로 인해 사람이 쉽게 접근할 수 없는 한계를 지닌다. 본 HNS 실험과정 및 탐지 결과는 초분광 원격탐사에 기반한 HNS 오염 해역 추정에 도움이 될 것이다.

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3한반도 주변해역 일별 위성 해수면온도 합성장 스펙트럼 특성

저자 : 우혜진 ( Hye-jin Woo ) , 박경애 ( Kyung-ae Park ) , 이준수 ( Joon-soo Lee )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 632-645 (14 pages)

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위성 해수면온도 합성장은 수치예보모델의 입력 자료 및 지구온난화와 기후 변화 연구에 활용되는 중요한 자료이다. 본 연구에서는 2007년부터 2018년까지 6종류의 위성 해수면온도 합성장 자료를 수집하여 한반도 주변 해역에서 각 해수면온도 합성장 자료의 공간 분포 특성을 분석하였다. 기상청 해양기상부이 실측 수온 자료와 해수면온도 합성장 자료의 시계열을 비교하고 오차의 최대값 및 최대값이 나타나는 시기를 분석하였다. 황해 연안에 위치한 덕적도와 칠발도 부이에서 위성 해수면온도 합성장과 실측 수온의 차는 1년주기 또는 반년주기의 높은 변동성을 보였다. 포항 부이에서는 강한 용승에 의해 냉수대가 발생한 2013년 여름철에 높은 수온 차가 나타났다. 해수면온도 자료의 시계열을 활용하여 스펙트럼 분석을 수행한 결과, 일별 위성 해수면온도 합성장은 약 1개월 이상의 주기에서는 실측 자료와 유사한 스펙트럼 에너지를 보였다. 반면 위성 해수면온도 합성장과 실측 수온의 스펙트럼 에너지의 차는 시간 주파수가 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 이는 위성 해수면온도 합성장 자료가 연안 부근 수온의 시간적 변동성을 적절하게 표현하지 못하였을 가능성을 시사한다. 위성 해수면온도 영상의 해양 전선은 공간 구조와 강도의 측면에서 위성 해수면 온도 합성장 자료 간 차이점을 보였다. 해수면온도 합성장에서 표현되는 공간 규모 또한 공간 스펙트럼 분석을 통해 조사하였다. 그 결과 고해상도 해수면온도 합성 영상이 저해상도 해수면온도 영상보다 상대적으로 중규모 해양 현상의 공간 구조를 더 잘 표현하였다. 따라서 실제 중규모 해양 현상을 보다 구체적으로 표현할 수 있는 위성 해수면온도 합성장 생산을 위한 고도의 기술 개발이 필요하다.

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4이란 자그로스 습곡대의 백악기 중기-마이오세 초기 석유 시스템에 대한 고찰

저자 : 우주환 ( Juhwan Woo ) , 이철우 ( Chul Woo Rhee )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 646-661 (16 pages)

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자그로스 습곡대는 신생대 시기에 아라비아 판과 유라시아 판이 충돌하며 형성되었다. 이 습곡대는 터키에서 호르므즈 지역까지 북서-남동 방향으로 2,000 km 이어진 산맥을 이룬다. 전세계 석유의 약 8%가 자그로스 산맥(충상단층)의 전면부에 발달한 습곡으로 이루어진 배사구조에 집적되어 있다. 지금까지 알려진 자그로스 지역의 5개 석유시스템 가운데 백악기 중기-마이오세 초기 석유 시스템의 원시 자원량이 가장 많다. 백악기 중기-마이오세 초기 석유 시스템의 근원암은 Kazhdumi층과 Pabdeh층으로 석유 생성 이상으로 숙성되었으며, 저류암은 Bangestan층군(Sarvak, Ilam 층)과 Asmari층이며, 덮개암은 증발잔류암층인 Gachsaran층과 셰일 층인 Gurpi층이다. Bangestan층군과 Asmari층에 트랩되어 있는 원유는 90%이상이 Kazhdumi층에서 기원하였고 그 외 나머지 원유는 Pabdeh층에서 기원하였다. 데즈풀만 지역에서 고각의 배사구조를 이루고 있는 Asmari, Sarvak, Khami층은 이미 많은 부분이 탐사된 반면 좀더 깊은 곳에 위치한 퇴적층과 저각의 소규모 배사구조는 아직 탐사되지 않았다. 그러므로 이 지역의 개발 잠재력은 자그로스 습곡대 석유시스템의 이해를 필요로 한다.

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53D 사진측량법을 이용한 여수 사도 공룡발자국 화석산지 조사 및 교육자료 활용방안

저자 : 조혜민 ( Hyemin Jo ) , 홍민선 ( Minsun Hong ) , 손종주 ( Jongju Son ) , 이현영 ( Hyun-yeong Lee ) , 박경범 ( Kyeong-beom Park ) , 정종윤 ( Jongyun Jung ) , 허민 ( Min Huh )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 662-676 (15 pages)

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여수 사도 공룡발자국 화석지는 많은 수의 공룡발자국 화석과 함께 공룡의 집단행동에 대한 연구로 잘 알려진 지역이다. 또한 다양한 종류의 지질유산 및 지형유산이 분포하고 있어 지질관광과 지질교육의 장으로 주목받고 있다. 그러나 지리적 위치에 따른 접근성, 조차에 의한 시간적 제약, 지속적인 풍화 및 훼손에 의해 학생들의 교육을 위한 야외조사는 매우 제한적으로만 이루어지고 있다. 따라서 이번 연구는 최근 다양한 분야에서 이용되고 있는 사진측량법을 이용하여 사도의 공룡발자국 화석들의 3D 모델과 이미지를 생성한 후 이를 통해 과거에 확인하지 못한 화석에 대한 세부적인 정보를 확인함과 동시에 이를 교육자료로 활용 할 수 있는 방안에 대하여 제안하고자 한다. 획득한 3D 이미지를 통해 확인한 결과 기존에 육안이나 사진으로 확인하지 못하였던 일부 발자국 화석들의 존재를 확인할 수 있었고 기존에 발견된 화석이라도 사진이나 해석 드로잉으로 표현하지 못하였던 세부를 이미지로 나타낼 수 있었다. 또한 발자국 화석의 3D 모델은 향후 반영구적인 데이터로 보존할 수 있어 여러 형태로의 활용과 보존이 가능하다. 이번 연구에서는 사진측량법으로 얻어진 3D 모델을 활용하여 3D 프린팅 및 가상야외조사에 활용할 모바일 증강현실 콘텐츠를 구현하였으며 향후 3D 모델이 필요한 다양한 교육 콘텐츠 분야에서 사진측량법을 활용할 수 있을 것으로 보인다.

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6로스해 Iselin Bank에서 규조를 이용한 고해양 환경변화 해석

저자 : 박영숙 ( Young-suk Bak ) , 김성한 ( Sunghan Kim ) , 이재일 ( Jae Il Lee ) , 유규철 ( Kyu-cheul Yoo ) , 이민경 ( Min Kyung Lee )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 677-687 (11 pages)

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로스해의 Iselin Bank 인근에서 채취한 RS15-GC41코어로부터 규조를 분석한 결과 총 24속 35종의 규조를 감정하였으며, 규조 개체수 농도는 0.2-28.6×106/g 범위에 해당하였다. 규조 군집 조성에 의해 4개의 규조 군집대를 설정하였으며 규조 군집의 변화는 거의 10만년을 주기로 변화 하였다. Marine Isotope Stages 1-11 시기에 RS15-GC41이 퇴적되는 동안 간빙기(Interglacial)에는 open ocean을 지시하는 Rhizosolenia styliformis, Fragilariopsis kerguelensis와 Thalassionema nitzschioides등이 풍부하게 산출되며, 빙기(Glacial)에는 sea-ice종인 Actinocyclus actinocyclus의 산출이 풍부하게 나타난다. MIS 7, 9와 11의 간빙기 동안 MIS 1, 3과 5 시기보다 sea-ice의 분포가 더 넓고 지속 기간이 더 오래 계속되었음을 알 수 있다. Paralia sulcata는 이 시기(MIS 7, 9와 11) 동안 해류에 의한 ice-rafted debris의 유입과 함께 연안지역으로부터 재이동 되었음을 뒷받침 해 준다.

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72020년 9월 23일 서천 화구 폭발 관측 연구

저자 : 제일영 ( Il-young Che ) , 김인호 ( Inho Kim )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 688-699 (12 pages)

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2020년 9월 23일 새벽 1시 39분경 전국 여러 곳에서 목격된 서천 화구는 대기권에 진입 후 두 차례 폭발했음이 전천 카메라 영상에 확인되었으며, 충격파는 한반도 서남부 지역 지진 및 인프라사운드 관측소에 기록되었다. 17개 관측소에서 측정된 화구 지진파 및 음파의 도달 시간 정보와 베이지안에 기초한 격자탐색법으로 화구 발생 위치를 추정하였다. 위치결정에는 대기권 바람 분포에 따른 음파 속도 변화를 반영하여 계산 결과의 신뢰도를 높였다. 화구 발생 위치는 36.050°N, 126.855°E, 고도 35 km로 전천 카메라 영상에서 관측된 두번째 화구 위치와 유사하였다. 서해 상공에서 한반도 내륙으로 입사하며 발생한 두 차례의 폭발이 근거리 인프라사운드 관측소에서 확인되었다. 또한 서천 화구 폭발 충격음은 장거리를 전파하여 최대 ~266 km에 위치하는 관측소에서도 기록되었으며 파형 모델링이 관측 결과를 뒷받침하였다. 인프라사운드 5개 관측소에서 측정된 두번째 화구 폭발 신호의 평균 주기는 ~0.4 s이며, 주기-폭발 에너지 관계식을 적용했을 때 서천 화구의 폭발 에너지는 약 0.3 ton TNT 폭발에 상응한다.

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8천문 현상을 포함하는 예술 작품에 대한 중학생의 탐색 분석

저자 : 최하늘 ( Haneul Choi ) , 신동희 ( Donghee Shin )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 700-716 (17 pages)

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본 연구는 현대 과학 교육의 탐구 활동에서 관찰 또는 탐색의 역할이 강조되고 있는 것과 과학 탐구 소재 확장의 필요성에 의해 진행되었다. 이에 본 연구는 예술 작품을 활용한 탐구 프로그램을 개발, 적용하여 귀추 과정 중 학습자들의 탐색 특징을 자세히 분석했다. 동양화, 서양화, 신화, 관현악, 전통 가옥을 소재로 한 '미술관으로 간 과학자' 프로그램이 개발되었으며, 방과 후 과학 교실에 다니는 중학생 5명이 참여했다. 연구 결과, 작품 속 주목할 만한 현상을 탐색한 학습자들은 탐색 특징에 따라 크게 세 유형으로 나뉘었다. 과학 개념에 쉽게 연결할 수 있는 내용을 관찰, 기술한 학습자가 있는 반면, 과학 개념과 상대적으로 거리가 먼 일상적 요소를 주로 관찰한 학습자도 있었다. 자신들의 주관적 평가와 의견을 바탕으로 작품을 탐색한 학습자도 있었는데 이들은 자신의 감상 의견을 중심으로 작품을 탐색하는 특징을 보였다. 연구의 결론 및 시사점으로 탐구 활동에서 시각적으로 관찰할 수 없는 소재의 비적합성, 학습자들의 선지식이 탐색 활동에 미치는 영향, 지구과학 탐구 소재의 확장 가능성 등을 제시했다. 본 연구는 천문학을 중심으로 한 귀추 탐구에서 학습자들의 탐색 특징을 살펴봄으로써 다양한 내용과 방법의 지구과학 학습을 제시하고, 특히 귀추가 천문 학습에 적절히 활용될 수 있는 가능성을 제시한다.

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9초·중·고등학생들의 극지에 대한 인식

저자 : 정수임 ( Sueim Chung ) , 최하늘 ( Haneul Choi ) , 김민지 ( Minjee Kim ) , 신동희 ( Donghee Shin )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 717-733 (17 pages)

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이 연구는 극지 연구의 중요성을 확산하고자, 극지 소양 교육 방향을 설정하는 기초 자료를 제공하기 위해 수행되었다. 초·중·고등학생들의 극지 인식을 극지 정보 획득 현황, 극지에 대한 인상, 극지 문제 인식 측면에서 조사했다. 초·중·고 9개교 학생 975명이 선택형과 서답형이 포함된 16문항에 대한 설문 조사에 참여했다. 연구 결과, 학생들은 시청각 매체를 중심으로 한 극지 경험이 많았고, 학교 교육에서 극지에 대한 학습 경험이 상대적으로 적었다. 극지에 대한 인상은 지구 온난화로 빙하가 녹으면서 위기에 처한 북극곰과 같은 이미지가 대부분이었다. 학생들은 시청각 매체에서 본 장면을 정서와 결합하면서 이미지를 형성했다. 극지 문제 인식 측면에서 학생들은 공통적으로 생물과 자연 환경, 기후 변화에 관심이 많았지만, 학교급 및 진로 희망에 따라 관심 분야가 달랐다. 학생들은 극지 문제를 해결하는 주체로서 과학자의 위상을 높게 평가했으며, 극지 문제에 대해 실용적 가치보다는 세계 시민적 가치를 우선했다. 이상의 결과를 바탕으로 학교 교육과정에서 극지 내용 수용 및 체계화, 극지 과학자와 교육자의 협력에 의한 차별화된 학습 경험 마련, 여러 교과에 생성력 있는 빅아이디어 중심의 극지 소양 설정, 지구계 중심의 학습 접근법, 후속 연구의 방향 설정, 다양한 가치를 수용하는 과학 교육의 필요성 등을 시사점으로 제시했다.

KCI등재

10초·중등학교 교사들의 극지 소양

저자 : 정수임 ( Sueim Chung ) , 최하늘 ( Haneul Choi ) , 김민지 ( Minjee Kim ) , 신동희 ( Donghee Shin )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 734-751 (18 pages)

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이 연구는 극지 소양 교육을 학교 교육과정에 반영하기 위한 기초 자료를 마련하고자 수행되었다. 교육과정을 현장에서 구현하는 교사들이 지닌 극지 인식과 교수 경험, 극지 관련 인지적·정의적 특성을 조사했다. 대도시 및 중소도시 10개교의 초·중·고등학교 교사 56명을 대상으로 극지 관련 인식, 교수 현황, 극지 지식, 극지와 기후 변화에 대한 신념 및 태도를 포함한 설문을 실시했다. 그 결과, 교사들은 극지 정보에 대한 효능감은 낮은 편이나, 극지와 기후 변화 문제 해결에 있어 교육자의 위상을 긍정적으로 평가하고 있으며 세계 시민적 가치를 실용적 목적보다 우선했다. 학교에서 극지와 기후 변화 문제를 교수한 경험은 교과와 비교과에 걸쳐 다양했지만, 완성된 형태의 교수-학습 자료를 제공받기 원하는 등 교수 개발에 있어 수동적인 면모를 보였다. 인지적 측면에서 교사들은 극지 변화와 기후가 영향을 주고받는 작동 원리와 과정에 대해 다소 모호한 이해를 드러냈다. 정의적 측면에서 대부분 교사들은 학교급을 초월해서 극지 관련 문제에 대한 신념과 태도에서 높은 경향이 나타났지만, 행동 선택은 근소하게 낮았다. 이상의 결과를 바탕으로 극지 소양을 증진시키기 위한 기회 및 자료 제공, 가치 및 태도 형성을 위한 다양한 맥락의 교육 소재 발굴, 극지 연구 자료를 활용한 교육 자료 개발, 학생과 교사를 포함한 극지 지식에 대한 오개념 파악, 초등 교사의 극지 소양 강화, 정의적 태도와 가치관 함양 등의 시사점을 제안했다.

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