반분석적 해수반사도 모델의 역추산을 통한 남해 탁한 해수에서의 엽록소 농도 추정: 통영 인근 해역 자료에 대한 사례 분석

Abstract

해수 내의 엽록소 농도는 식물성 플랑크톤의 생체량(biomass)를 대표하는 지표로서, 탄소순환, 해양생산성, 어장환경 등의 연구에 중요한 역할을 하는 변수이다. 해수내의 엽록소 농도를 광학 관측을 이용하여 원격으로 추정하는 연구는, 초기에는 주로 식물성 플랑크톤이 그 광학적 특성을 좌우하는 “대양” 위주로 수행이 되었고, 위성으로 추정 시 대양에 대해서는 평균 30~35%의 추정 불확도를 나타냄이 확인되었다. 최근에는 식물성 플랑크톤 외에 부유퇴적물, 용존 유기물이 독립적으로 변하는 연안 해수에 대해 많은 연구가 이루어지고 있지만 정확한 추정을 위해서는 아직 많은 해결해야 할 문제들이 남아 있는 것으로 인식되고 있다. 본 연구에서는 반분석적 방법을 통해 해수 원격반사도를 해수 구성성분과 관측기하에 대한 생광학적으로 모델링한 후 (bio-optical modelling), 이를 최적화기법을 통해 역추산(inversion)하여 해수반사도로부터 해수 구성성분을 추정하는 연구를 수행하였다. 우선, 생광학 모델에 사용된 각 해수 구성성분의 광학특성 모델이 사례해역인 통영 인근 해역에 적합한 지 보기 위하여, 현장에서 획득한 구성성분의 광특성 자료를 이용하여 모델 적합성 분석을 수행하였다. 이어서, 현장에서 관측된 해수반사도에 대하여 역추산 알고리즘을 적용하여 추정된 추정치와, 각 구성성분의 현장 측정값을 비교 분석을 수행하여 역추산 알고리즘의 성능을 도출하였다.성 플랑크톤이 그 광학적 특성을 좌우하는 “대양” 위주로 수행이 되었고, 위성으로 추정 시 대양에 대해서는 평균 30~35%의 추정 불확도를 나타냄이 확인되었다. 최근에는 식물성 플랑크톤 외에 부유퇴적물, 용존 유기물이 독립적으로 변하는 연안 해수에 대해 많은 연구가 이루어지고 있지만 정확한 추정을 위해서는 아직 많은 해결해야 할 문제들이 남아 있는 것으로 인식되고 있다. 본 연구에서는 반분석적 방법을 통해 해수 원격반사도를 해수 구성성분과 관측기하에 대한 생광학적으로 모델링한 후 (bio-optical modelling), 이를 최적화기법을 통해 역추산(inversion)하여 해수반사도로부터 해수 구성성분을 추정하는 연구를 수행하였다. 우선, 생광학 모델에 사용된 각 해수 구성성분의 광학특성 모델이 사례해역인 통영 인근 해역에 적합한 지 보기 위하여, 현장에서 획득한 구성성분의 광특성 자료를 이용하여 모델 적합성 분석을 수행하였다. 이어서, 현장에서 관측된 해수반사도에 대하여 역추산 알고리즘을 적용하여 추정된 추정치와, 각 구성성분의 현장 측정값을 비교 분석을 수행하여 역추산 알고리즘의 성능을 도출하였다.