인도양 쌍극진동 변동에 따른 위성에서 추정된 표층 클로로필-a 농도 변화 연구

Abstract

To understand the temporal and spatial variations of surface chlorophyll-a concentration (Chl-a) distribution in the Indian Ocean ( 30°E∼120°E , 30°S∼30°N ) by the Indian Ocean Dipole (IOD), we conducted EOF and K means analyses of monthly satellite-derived Chl-a data in the region during 1998~2016 periods. Chl-a showed low values in the central region of the Indian Ocean and relatively high values in the upwelling region and around the marginal regions of the Indian Ocean. It also had a strong seasonal variation of Chl-a, showing the lowest value in the spring and the highest value in summer due to the change of the monsoon and current system. The EOF analysis showed that Chl-a variation in EOF mode 1 is related to ENSO (El Nin~o /Southern Oscillation) and that of mode 2 is linked to IOD. Both modes explained spatially opposite trends of Chl-a in the east and west Indian Ocean. From K means analysis, the Chl-a variation in the east and west Indian Ocean, and around India have relatively good relationship with IOD while that in the tropical and middle Indian Ocean closely associated with ENSO. The spatial and temporal distribution of Chl-a also showed distinct spatial and temporal variations depend on the different types of IOD events. IOD classifies two patterns, which occurred during the developing ENSO (First Type IOD) and the year following ENSO event (Second Type IOD). Chl-a variation in the First Type IOD started in summer and peaked in fall around the east and west Indian Ocean. Chl-a variation in the Second Type IOD occurred started in spring, peaked in summer and fall, and disappeared in winter. In the Chl-a variation related to IOD, developing process appearing in the Chl-a difference between the east and west Indian ocean was similar. Chl-a variation in the northern Indian Ocean were opposite trend with changing developing phase of IOD.

본 연구는 2017년부터 "이사부호"를 활용하여 인도양에서 본격적으로 수행되는 관측에 앞서 위성을 활용하여 인도양 쌍극진동(Indian Ocean Dipole, IOD) 변동에 따른 위성에서 추정된 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 이해하는데 목적이 있다. 특히 단기적인 변화보다는 장기 변화에 초점을 두고 1998년부터 2016년까지 해색위성에서 계산된 월평균 클로로필-a 농도 자료를 이용하여 인도양 전 해역( 30°E∼120°E , 30°S∼30°N )을 대상으로 분석했다. 클로로필-a 농도는 중앙 인도양에서 낮고, 용승해역 및 대륙 주변 해역에서 증가되었다. 계절풍과 해류 시스템의 영향으로 클로로필-a 농도는 봄에 가장 감소하고 여름에 최대를 나타냈다. Empirical Orthogonal Function(EOF) 분석 결과, 첫 번째 모드의 클로로필-a 농도 변화는 엔소(El Nin~o /Southern Oscillation, ENSO)의 변화와 높은 관계를 보이고, 두 번째 모드의 클로로필-a 농도 변화는 엔소에 의한 영향보다는 인도양 쌍극진동의 변화와 상대적으로 높은 관계를 나타냈다. 클로로필-a 농도는 두 개의 모드에서 공통적으로 동 인도양과 서 인도양에서 서로 상반된 변화를 나타냈다. 클로로필-a 농도 변화는 동 인도양, 서 인도양 및 인도 주변 해역에서는 인도양 쌍극진동과 밀접한 관계를 보이고, 열대 중앙 인도양 중에서는 상대적으로 엔소의 변화와 높은 관계를 나타냈다. 그러나 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화는 인도양 쌍극진동의 발생 기작에 따라 다른 반응을 나타냈다. 클로로필-a 농도 변화는 첫 번째 타입 인도양 쌍극진동(엔소 발생시기와 동일)은 여름철에 동 인도양과 서 인도양에서 클로로필-a 농도 차이가 생기고, 최대는 가을에 발생했다. 두 번째 타입 인도양 쌍극진동(엔소 발생 후 그 다음 해 또는 소멸되는 시기)은 봄에 동 인도양과 서 인도양 클로로필-a 농도 차이가 생기고, 여름과 가을에 증가되어, 겨울에 감소되었다. 인도양 쌍극진동의 변동에 따른 클로로필-a 농도 변화는 동 인도양과 서 인도양의 클로로필-a 농도 차이를 발생시키는 과정은 유사하지만, 북부 인도양은 쌍극진동 발생 기작에 따라 상반된 클로로필-a 농도 변화를 나타냈다.