해양의 수온전선 정량화를 위한 선밀도 지수개발

Abstract

해양에서 수온의 등온선 밀집 정도를 표준지수로 정량화하기 위해 선밀도 지수(line density index: LDI)를 개발하였다. 지수 값의 범위를 0에서 100까지 제한시킨 LDI의 개발과정에 대한 이론적 배경을 기술하였고, line의 총 길이가 해당 면적의 1/10를 넘지 못한다는 적용조건에 대한 타당성 검증도 수행하였다. LDI의 적용 실험을 위해 남해역에서 관측된 NOAA SST 자료를 이용하였다. GIS를 이용하여 SST 레스터 데이터로 부터 0.1°C 등온선 벡터 데이터를 선형화하고 단위격자 영역을 폴리곤으로 제작한 후 공간중첩을 통해 LDI를 계산하였다. 단위 영역의 크기가 LDI의 분포에 미치는 영향을 분석하기 위해 두 종류의 격자 크기를 설계하여 LDI의 통계량를 산출하고 정규성 검정을 수행하였다. 분석 결과 격자크기에 따라 LDI의 평균과 정규성 같은 고유특징은 변하지 않으나, 통계량 값의 범위, 분산, 표준편차 등은 변하였는데, 이는 수온전선 구조가 복잡하고 전선폭이 격자 영역보다 훨씬 작을 때 발생하는 문제임이 확인되었다. 또한, LDI와 수온 차(ΔT°C)와의 관계성을 분석하고 수온전선역의 수온 수평경도(ΔT°C/km)를 선형회귀모델로부터 계산하여 기존 연구자들의 제시한 수온전선역에서의 수온 수평경도 값과도 비교하였다. 본 연구를 통해 새롭게 개발된 LDI가 지니는 의미는 해양환경에서 시공간적인 변화에 따른 수온전선 형성 지역을 절대적인 지수치로 비교 가능함은 물론, 수온전선과 해양환경 또는 해양생물과의 관계를 정량적으로 분석할 수 있는 기반을 제시했다는 점이다.

Line density index(LDI) was developed to quantify a densely isothermal line rate as standard index in the ocean environment. Theoretical background on the LDI development process restricting index range 0 to 100 was described. And validation test was done for the LDI application condition that total line length is not greater than 1/10 of unit area. NOAA SST(Sea Surface Temperature) data were used for the experimental application of LDI in the South Sea of Korea. Using GIS, 0.1∘C isothermal lines were linearized as vector data form SST raster data, and unit area were built as polygon data. For the LDI calculation, spatial overlapping(line in polygon) was implemented. To analyze the effect of unit area size for the LDI distribution, two cases of unit area size were designed and descriptive statistics was calculated including performing normality test. The results showed no change of LDI's essential characteristics such as mean and normality except for the range of value, variance and standard deviation. Accordingly, it was found that complex structure of thermal front and even smaller scale of front width than unit area size could influence on the LDI distribution. Also, correlation analysis performed between LDI and difference of temperature( ΔT∘C ), and horizontal thermal gradient( ΔT∘C/km ) on the front was obtained from linear regression model. This obtained value was compared with the results from previous researches. Newly developed LDI can be used to compare the thermal front regions changing spatio-temporally in the ocean environment using absolute index value. It is considered to be significant to analyze the relationship between thermal front and marine environment or front and marine organisms in a quantitative approach described in this study.