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

A Possible Relation of Pacific Decadal Oscillation with Weakened Tropical Cyclone Activity over South Korea

장민희 ( Minhee Chang ) , 박두선 ( Doo-sun R. Park ) , 김다솔 ( Dasol Kim ) , 박태원 ( Tae-won Park )
  • : 한국지구과학회
  • : 한국지구과학회지 43권1호
  • : 연속간행물
  • : 2022년 02월
  • : 23-29(7pages)
한국지구과학회지

DOI


목차

서 론
자료 및 방법
결 과
결론 및 토의
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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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43권3호(2022년 06월) 수록논문
최근 권호 논문
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1제2형 세이퍼트 은하 Mrk 1의 [O III]와 Hβ선의 시선 속도와 FWHM 공간 분포 연구

저자 : 형식 ( Siek Hyung ) , 이성재 ( Seong-jae Lee ) , 조지은 ( Ji Eun Cho )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 351-366 (16 pages)

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우리는 CFHT에 부착된 OASIS 분광기, MR 1 그리즘으로 관측한 방출선 중, Hβ와 [O III] 5007 방출선을 분석하여, 제 2형 세이퍼트 은하 Mrk 1의 운동학적 특성을 파악하였다. [O III] 금지선의 가우시안 선 윤곽 분석을 통해 초과하는 청색 이동 성분의 방출 영역이 비대칭적으로 보이는데, (1) 은하 중심부 약 960 pc거리에서 플럭스는 최대를 보이고, (2) 은하 중심부에서 NS 방향으로 ~900 km s-1인 큰 선폭 지역이 있음을 확인하였다. 두 원소의 분광 영상에서 보이는 시선 속도의 특징은 NE 방향에서 접근하는 가스의 흐름이, SW 방향으로 적색 이동, 즉 멀어지는 가스의 흐름이 나타나 반시계 방향 은하의 회전 경향성을 보여준다. 시선 속도 자료로부터 은하 중심은 우리를 향해 접근하는 먼지 가스가 가리고 있음을 파악하였다.


We investigated the kinematic activity of the Type II Seyfert galaxy Mrk 1 based on Hβ and [O III] 5007 extracted from the MR 1 grism spectra observed with the OASIS attached to the CFHT 3.6 m telescope. The [O III] forbidden Gaussian line profiles exhibited asymmetric features with an excess of the blue component: (1) strongest at a distance of about 960 pc from the galaxy center, and (2) a wider line width of about ~900 km s-1 in the NS direction of the center. The velocity distributions in the spectral images showed blue or approaching flow motion in the NE zone, while receding in the SW zone, implying the counter-clockwise rotation. The radial velocity data showed that the center of the AGN region appears to be blocked by gas-dust approaching toward the Earth.

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2HadGEM3-RA 지역기후모델을 이용한 CORDEX 동아시아 2단계 지역의 기온과 강수 모의 평가

저자 : 변재영 ( Jae-young Byon ) , 김태준 ( Tae-jun Kim ) , 김진욱 ( Jin-uk Kim ) , 김도현 ( Do-Hyun Kim )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 367-385 (19 pages)

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본 연구는 영국기상청에서 개발된 지역기후모델 Hadley Centre Global Environmental Model version 3 regional climate model (HadGEM3-RA)로부터 모의된 동아시아 지역의 기온과 강수 결과를 평가하였다. HadGEM3-RA는 Coordinated Regional climate Downscaling Experiment-East Asia (CORDEX-EA) Phase II 영역에서 15년 (2000-2014년) 모의되었다. 동아시아 여름 몬순에 의한 HadGEM3-RA 강수대 분포는 Asian Precipitation Highly Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation of water resources (APHRODITE) 자료와 잘 일치한다. 그러나, 동남아시아 강수는 과대 모의하며 남한에서는 과소 모의한다. 특히 모의된 여름철 강수량과 APHRODITE 강수량은 남한 지역에서 가장 낮은 상관 계수와 가장 큰 오차크기(RMSE)를 보인다. 동아시아 기온 예측은 과소 모의하며 겨울철 오차가 가장 크다. 남한 기온 예측은 봄 동안 가장 큰 과소 모의 오차를 나타냈다. 국지적 예측성을 평가하기 위하여 서울기상관측소 ASOS 자료와 비교한 기온과 강수의 시계열은 여름철 강수와 겨울철 기온이 과소 모의하는 공간 평균된 검증 결과와 유사하였다. 특히 여름철 강수량 증가시 과소 모의 오차가 증가하였다. 겨울철 기온은 저온에서는 과소 모의하나 고온은 과대 모의하는 경향이 나타났다. 극한기후지수 비교 결과는 폭염은 과대 모의하여, 집중호우는 과소 모의하는 오차가 나타났다. 수평해상도25km로 모의된 HadGEM3-RA는 중규모 대류계와 지형성 강수 예측에서 한계를 보였다. 본 연구는 지역기후모델 예측성 개선을 위한 초기 자료 개선, 해상도 향상, 물리 과정의 개선이 필요함을 지시한다.


This study evaluates the temperature and precipitation results in East Asia simulated from the Hadley Centre Global Environmental Model version 3 regional climate model (HadGEM3-RA) developed by the UK Met Office. The HadGEM3-RA is conducted in the Coordinated Regional climate Downscaling Experiment-East Asia (CORDEX-EA) Phase II domain for 15 year (2000-2014). The spatial distribution of rainbands produced from the HadGEM3-RA by the summer monsoon is in good agreement with the Asian Precipitation Highly Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation of water resources (APRODITE) data over the East Asia. But, precipitation amount is overestimated in Southeast Asia and underestimated over the Korean Peninsula. In particular, the simulated summer rainfall and APRODITE data show the least correlation coefficient and the maximum value of root mean square error in South Korea. Prediction of temperature in Southeast Asia shows underestimation with a maximum error during winter season, while it appears the largest underestimation in South Korea during spring season. In order to evaluate local predictability, the time series of temperature and precipitation compared to the ASOS data of the Seoul Meteorological Station is similar to the spatial average verification results in which the summer precipitation and winter temperature underestimate. Especially, the underestimation of the rainfall increases when the amounts of precipitation increase in summer. The winter temperature tends to underestimate at low temperature, while it overestimates at high temperature. The results of the extreme climate index comparison show that heat wave is overestimated and heavy rainfall is underestimated. The HadGEM3-RA simulated with a horizontal resolution of 25 km shows limitations in the prediction of mesoscale convective system and topographic precipitation. This study indicates that improvement of initial data, horizontal resolution, and physical process are necessary to improve predictability of regional climate model.

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32011년 5월 관측된 고농도 황사 사례 연구

저자 : 안보영 ( Bo-yeong Ahn ) , 임병환 ( Byunghwan Lim )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 386-404 (19 pages)

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2011년 4월 29일부터 30일까지 몽골에서 발원한 황사의 영향으로 우리나라는 4일간 전국적으로 고농도의 황사가 관측되었다. 본 연구는 몽골의 황사발원지에서 황사 발생 시 기상 조건과 고농도 황사 사례의 원인 및 특성을 알아보기 위한 것으로, 황사 일기도 자료, 황사감시기상탑 자료, 위성 자료, 후방공기궤적 자료, 관측자료(PM10 및 광학입자계수기 자료), ECMWF 재분석 자료를 이용하였다. 분석 결과, 종관 분석에서는 몽골 중부지역에 등압선의 간격이 조밀하게 분포하고 기압경도력이 강해지면서 강풍에 의해 황사가 발원하였다. 황사 발원과 기상 조건의 관계에서 황사 발원 직전에는 10℃ 이상으로 비교적 높은 기온을 나타내다 황사 발원과 동시에 급감하였으며, 상대습도는 약 40% 이하의 낮은 값을 지속적으로 나타내다 황사 발원 후에는 50% 이상으로 급격히 높아지며 황사의 발생이 줄어드는 경향을 보였다. COMS에서 관측된 황사지수는 황사발원지에서는 25 이상을 나타내면서 고농도의 황사가 탐지되었고, 실황에서 목측으로 관측된 지점과 일치하였다. 72시간 후방공기궤적에서는 모두 북서 기류가 한반도로 유입되었고, 5월 2일 흑산도에서는 PM10의 시간평균농도가 1,025 μg m-3으로 최고 농도를 보였다. 특히 운동학적 연직 분석에서, 상층에서 발달한 기압골과 저기압성 소용돌이도에 의해 지상 저기압이 강화되고 동시에 상승 기류의 발달이 고농도의 황사 발생에 큰 역할을 한 것으로 판단된다.


From April 29 to 30, 2011, under the influence of Asian dust originated from Mongolia, a high concentration of Asian dust was observed nationwide for 4 days in Korea. This study investigated the causes and characteristics of and weather conditions associated with Asian dust at high concentrations at its source in Mongolia. For analysis, Asian dust weather data, Asian dust monitoring tower data, satellite data, backward trajectory data, observation data (PM10 and OPC data), and ECMWF reanalysis data were used. In the synoptic analysis, it was observed that the intervals of isobars were densely distributed in the central region of Mongolia and the pressure gradient force was strong. It could be inferenced that Asian dust occurred due to strong winds. The temperature was relatively high, above 10℃, just before the occurrence of Asian dust, and it decreased sharply at the onset of the dust. The relative humidity had a low value of less than approximately 40%. After the occurrence of Asian dust, it increased sharply to over 50% and then showed a tendency to decrease. In the aerosol index shown by the COMS satellite, a high concentration value of over 25 was detected in Inner Mongolia, and it was consistent with the observations made with naked eyes. In the 72-hour backward trajectory, the northwest airflow streamed into Korea, and on May 2, Heuksando showed the highest PM10 concentration of 1,025 μgm-3 (times the average). Especially, in kinematic vertical analysis, it was observed that low pressure on the ground was strengthened by cyclonic relative vorticity developed in the upper layer. Also, the vertical velocity development is considered to have played a major role in the occurrence of high concentration Asian dust.

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4백악기 구례분지 구례층군의 쇄설성 저어콘 U-Pb 연대: 퇴적시기와 퇴적물 기원지에 대한 의미

저자 : 김유희 ( Youhee Kim ) , 채용운 ( Yong-un Chae ) , 하수진 ( Sujin Ha ) , 최태진 ( Taejin Choi ) , 임현수 ( Hyoun Soo Lim )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 405-429 (25 pages)

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백악기 구례분지 구례층군에 대한 쇄설성 저어콘 레이저삭박 다검출기 유도결합플라즈마 질량분석기(LA-MCICP-MS) U-Pb 연대측정을 수행하였다. 구례층군은 하부로부터 수평리층, 금정리층, 토금층, 오봉산층으로 구성되며, 이번 연구에서는 연대측정을 위해 총 5개의 시료를 채취하였다. 그 결과 구례층군의 최하부 지층인 수평리층과 최상부지층인 오봉산층에서는 각각 선캄브리아시대와 후기 백악기 저어콘들만이 산출되어 비교적 좁은 연대 분포 범위를 보였다. 그러나, 금정리층 상하부와 토금층에서는 선캄브리아시대부터 백악기까지의 비교적 넓은 저어콘 연대 분포를 나타냈다. 백악기 저어콘이 산출되지 않은 수평리층을 제외한 각 퇴적층의 가장 젊은 쇄설성 저어콘 U-Pb 연령은 금정리층 하부에서 약 107.4 Ma, 금정리층 상부에서 약 104.6 Ma, 토금층에서 약 97.7 Ma, 오봉산층에서 약 88.5 Ma로 계산되었다. 이는 구례층군의 퇴적시기가 대략 전기 백악기 말의 알바절(Albian)에서 후기 백악기의 코냑절(Coniacian)로 제한될 수 있음을 지시한다. 또한 각 지층별 쇄설성 저어콘 연령 분포에 근거한 구례층군 퇴적물 기원지는 분지의 진화 과정 동안 인근의 영남육괴에서부터 옥천대의 일부까지 확장되어 변화했을 것으로 해석되며, 구례층군을 구성하는 퇴적층들의 백악기 저어콘 산출 양상은 백악기 동안 고태평양판의 슬랩 퇴각 작용을 잘 반영하는 것으로 보인다.


Detrital zircon LA-MC-ICP-MS U-Pb dating of the Cretaceous Gurye Group, Gurye Basin, was carried out. Gurye Group consists of Supyeongri, Geumjeongri, Togeum, and Obongsan formations in ascending order, and five samples were collected for age dating. Based on the dating results, the lowermost Supyeongri and the uppermost Obongsan formations show narrow age ranges. Only Precambrian and Late Cretaceous zircons were found in the Supyeongri and Obongsan formations, respectively. However, the upper and lower Geumjeongri, and Togeum formations show wide age ranges from the Precambrian to Cretaceous. The youngest detrital zircon U-Pb ages of each formation except the Supyeongri Formation, which lacks Cretaceous zircon, were calculated to be ca. 107.4Ma in the lower Geumjeongri Formation, ca. 104.6Ma in the upper Geumjeongri Formation, ca. 97.7Ma in the Togeum Formation, and ca. 88.5Ma in the Obongsan Formation. Such results indicate that the depositional age of the Gurye Group can be constrained from the Lower Cretaceous Albian to the Upper Cretaceous Coniacian. Based on the distribution of the detrital zircon ages from each formation, the source area of the Gurye Group is interpreted to have been extended from the adjacent Youngnam Massif to the Okcheon Belt throughout the basin evolution. The increase of the Cretaceous zircon with time is thought to reflect the slab roll-back of the proto-Pacific plate during the Cretaceous.

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5'광물과 암석' 관련 야외지질학습에서 초등학생들의 학습 효과에 대한 탐색 - 생소한 경험 공간을 중심으로 -

저자 : 최윤성 ( Yoon-sung Choi ) , 김종욱 ( Jong-uk Kim )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 430-445 (16 pages)

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이 연구는 광물과 암석을 주제로 진행된 야외지질학습에 참여한 초등학생들의 학습 효과를 생소한 경험 공간(Novelty space) 개념을 중심으로 탐색하는 것을 목적으로 한다. 방과 후 자율 동아리 활동 형식으로 서울의 한 공립 초등학교에서 진행된 본 프로그램에 6학년 학생 총 10명이 참여하였다. 학생들은 교실 학습 환경에서 광물과 암석 표본을, 야외 학습 환경에서 노두에 노출되었거나 정원석 등으로 쓰이고 있는 광물과 암석을 각각 관찰하였다. 저자들은 각 차시별 연구 참여자들이 작성한 활동지(글, 그림), 연구자 참여 노트, 연구 참여자의 활동이 담긴 영상 및 음성 자료와 사후 인터뷰 자료를 수집하였다. 인지적 영역에서 학생들의 학습 효과를 분석하기 위해 Remmen and Frøyland (2020)의 암석 분류를 위한 관찰 분석틀과 Oh (2020)의 암석 기술어 분석틀을 활용하였다. 또한 심리 및 지리적 영역의 학습 효과를 탐색하기 위해 학생들의 그림과 담화 및 면담 자료를 귀납적으로 분석하였다. 연구 결과 학생들은 교실 학습 환경에서 '일상적', '과도기적' 관찰 양상을 보였으며 야외 학습 환경에서(학교 운동장, 지역사회)는 '과도기적' 및 '과학적' 관찰 단계까지 발전하는 모습을 나타냈다. 덧붙여 과학적 관찰 단계로 갈수록 더 많은 종류의 암석 기술어가 사용되는 것 또한 확인되었다. 심리, 지리적 측면에서 학생들은 익숙한 야외 학습 환경으로의 답사 장소 선정, 야외 지질학습에 대한 긍정적인 인식, 심미적 감상 등을 표현하였다. 끝으로 이 연구는 학생들의 학습 효과 분석을 위한 도구로써 생소한 경험 공간 개념이 유용한 도구가 될 수 있음을 강조하며 아울러 가상야외지질학습과 같은 새로운 학습 환경을 고려하는 학술적인 접근이 필요함을 제안하는 바이다.


The purpose of this study was to explore the learning effects in elementary school students who participated in a geological field trip conducted under the theme 'minerals and rocks', focusing on novelty space. A total of 10 sixthgrade students participated in this program held at a public elementary school in Seoul as part of after-school club activities. Students observed mineral and rock samples in a classroom and outdoor learning environment. The authors collected activity papers (texts, drawing), researchers' participation notes, video and audio recordings containing the study participants' activities, and post-interview data To analyze the learning effects in the cognitive domain of students, the observation analysis framework for rock classification of Remmen and Frøyland (2020) and the rock description analysis framework of Oh (2020) were used. Additionally, to explore the learning effects of psychological and geographic areas, students' drawings, texts, discourses, and interview data were inductively analyzed. The results showed that the students demonstrated 'everyday' and 'transitional' observations in the classroom learning environment, while in the outdoor learning environment (school playground, community-based activities), they demonstrated 'transitional' and 'scientific' observations. Moreover, as the scientific observation stage progressed, more types of descriptive words for rocks were used. In terms of psychological and geographic aspects, students showed their selection of places to explore familiar outdoor learning environments, positive perceptions of outdoor learning, and aesthetic appreciation. Finally, this study not only discussed novelty space as a tool for analyzing students' learning effects but also suggested the need for an academic approach considering new learning environments, such as learning through virtual field trips.

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6고등학생들의 극지 소양 평가 결과 분석 및 극지 교육에의 시사점

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

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 446-463 (18 pages)

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이 연구는 전 지구적 환경 변화에 대응하려는 인류 공동의 노력에 발맞추어 과학교육 측면에서 기후 변화를 설명하는 효과적 개념 체계로서 극지 소양 교육의 필요성을 제안한다. 이를 위해 현재 고등학생들의 극지 소양 현황을 양적 검사와 질적 면담을 통해 조사하고 시사점을 논의했다. 연구에 참여한 대상은 2개 고등학교 2학년 학생 329명으로 극지 소양 원리를 참조해 개발한 진위형 25문항으로 이루어진 검사에 참여했고, 이들 중 13명이 면담에 참여했다. 연구 결과, 극지 소양 원리의 일부 영역에서 다소 미흡한 이해와 함께 개념적 공백이 나타났다. 극지의 지리적 특징에 대한 지식이 견고하지 못하고, 빙권의 구성 요소와 주요 특성을 거의 알지 못했다. 이러한 개념의 결손으로 극지 변화와 전 지구적 기후 변화의 작동 기작을 잘 연결하지 못했다. 학교 교육과정에서 충족되지 못한 개념을 학교 밖 매체로부터 비판 없이 수용하면서 기후 변화의 기작을 다소 단조롭거나 왜곡되게 인식했다. 한편, 극지와 기후 변화에 대한 모호한 이해와 함께 이를 보완하기 위한 인지 전략으로 언어 정보, 비유, 시각적 관찰 등을 활용했다. 이상의 연구 결과를 바탕으로 학교 과학 교육과정에 기후 변화를 체계적, 종합적으로 이해할 수 있는 새로운 지식 체계로서 극지 소양 교육을 도입할 것을 주장했다. 이밖에도 타교과의 극지 소양 관련 지식의 일관성 검토, 기후 변화를 다루는 학교 밖 매체 정보에 대한 비판적 기준 제공, 학생들의 오개념 점검 및 사고 전략 파악 등을 시사점으로 제시했다.


This study suggests the need for polar literacy education as an effective conceptual system to explain climate change in terms of science education in line with the common effort of humankind to respond to global environmental changes. To this end, we investigated the status of polar literacy in high school students through quantitative tests and qualitative interviews and discussed the resulting implications. A total of 329 high school sophomore students from two high schools participated in a test consisting of 25 true and false questions developed by referring to the Polar Literacy Principles, while 13 students agreed to be interviewed. The results showed that a somewhat insufficient understanding and conceptual gaps appeared regarding several areas of the Polar Literacy Principles. Knowledge of the geographic features of the polar regions was weak, and little was known about the components and key characteristics of the cryosphere. The lack of understanding of these concepts results in the inability of students to link the operational mechanisms of polar and global climate change sufficiently. While accepting unsatisfactory concepts in the school curriculum without criticism from outside media, students perceived the mechanism of climate change as somewhat monotonous or distorted. Moreover, linguistic information, analogies, and visual observation were used as cognitive strategies to compensate for the ambiguous understanding of polar and climate change. Based on the abovementioned results, we argue that polar literacy education should be introduced as a new knowledge system that can be used to aid a systematic and comprehensive understanding of climate change within the school science curriculum. Additionally, we suggest the following implications: review the consistency of knowledge related to polar literacy in other subjects, provide critical standards for out-of-school media information related to climate change, examine students' misconceptions, and identify improved thinking strategies.

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7전북 군산시 일대 야외지질학습을 위한 지질명소와 교육적 활용 논의

저자 : 정동권 ( Dong-gwon Jeong ) , 조규성 ( Kyu-seong Cho )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 43권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 464-479 (16 pages)

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본 연구에서는 군산시 옥서면, 산북동, 비응도와 야미도, 신시도, 선유도 일대를 중심으로 야외지질학습을 위한 적절한 지질명소를 탐색하고 교육적 활용 방안을 논의하였다. 이를 위하여 2015 개정 교육과정의 지질 학습요소를 분석하고 연구 지역에 관한 선행 연구를 바탕으로 현장 답사를 통해 7곳의 지질명소를 선정하였다. 이 일대는 중생대 쥐라기부터 백악기 무렵 한반도 화성 활동의 결과로 형성된 화성암류와 백악기 퇴적암류, 공룡 발자국 및 식물 화석, 연흔, 습곡 등 한반도 중생대 지질을 이해하는데 교육적 가치를 지니고 있다. 지질명소의 학습요소를 교육과정과 비교한 결과, 초등학교 고학년 수준에서 고등학교 수준의 학습요소를 내포하고 있으며 특히 고등학교에서 다루어지는 학습요소를 두루 갖추고 있었다. 이에 따라 군산시 일대 지질명소와 각 장소에서 이루어질 수 있는 교육 활동을 제안하였다.


In this study, appropriate geosites for geological field trips were explored and measures for their effective utilization in education were discussed, focusing on Okseo-myeon, Sanbuk-dong, Bieung-do, Yami-do, Sinsi-do, and Seonyu-do areas in Gunsan City, Korea. To this end, we analyzed the geological learning elements of the curriculum that were revised in 2015 and selected 7 geosites through field work based on prior research on the study areas. These areas have immense potential as a rich source of information on the Mesozoic geology of the Korean Peninsula, including igneous rocks formed as a consequence of Jurassic and Cretaceous igneous activities, Cretaceous sedimentary rocks, dinosaur footprints, plant fossils, ripple marks, and folds. When the learning elements available at the geosites were compared to those of the curriculum, they contained essentials used in high grade of elementary school and high school, and in particular, they had most of the learning elements used in high school. Accordingly, educational activities that can be carried out in each of the geosites in Gunsan City were proposed.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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자료제공: 네이버학술정보
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