선밀도 지수를 이용한 남해 수온전선의 정량화

Abstract

GIS 응용 분야에서는 단위 넓이당 선의 길이 또는 선의 갯수를 주로 선밀도로 사용하는데, 본 연구에서는 선의 길이를 선밀도로 사용하여 단위 공간영역에 포함된 등온선 길이의 합을 단위 공간영역의 넓이로 나누어 계산하였다. 이러한 시도는 해양의 수온전선역을 수치화 또는 지수화 시킴으로 이 지역에서 관측한 해양생물 및 해양화학적 요소와의 관계를 정량적으로 분석 가능하도록 하기 위해서이다. 실험적 연구 대상지역은 수온전선이 빈번하게 발생하는 제주도 동부와 대마도 사이의 남해역 으로 설정하였으며, 2001년부터 2005년까지 3월 중에 촬영한 NOAA SST 위성자료를 이용하였다. 선 밀도 계산을 위한 단위 공간영역의 격자 크기는 10km x 10km로 설정하여 GIS 폴리곤 데이터로 만들고, NOAA SST의 point 자료는 보간법을 이용하여 raster 데이터를 만들고 raster로부터 0.1℃ 등온선을 구하는 선형화 작업을 통해 GIS line 데이터로 만들었다. 길이 속성을 가지는 line 데이터와 격자구조 polygon의 공간 중첩을 통해 각 격자내의 등온선 line 길이의 합을 계산한 후, 단위 격자면적(100km2)으로 나누어 선밀도를 계산하였다. 이렇게 구한 선밀도 값은 이론상 0에서부터 ∞까지 이므로 수온전선 지역을 정량화하는 표준 지수로로 사용하기 어렵게 된다. 따라서, 등온선의 선밀도 범위를 0에서 1까지 제한시키는 선밀도 지수(line density index)를 추출하는 알고리즘을 개발하고 선밀도 지수를 계산하였다. 이러한 처리 방법에 따라 5년간 3월달의 SST자료에 의한 선밀도 값의 범위는 0.2915 ∼ 0.5132로 나타났다. 이 값이 높을수록 등온선이 밀집되어 있는 특성을 가지지만 어디서 부터가 수온전선에 해당하는 값이라 정의할 수 는 없다. 따라서, 과거 수온전선역이라 정의되었던 지역(0.186℃/mile)에 해당하는 선밀도 지수를 역으로 구하고, 가시적인 판단에 의한 수온전선역에 해당하는 선밀도 지수값을 추출하여 비교하였다. 또한, 수온범위와 선밀도 지수값의 선형회귀 분석결과 예측식으로부터 95% 신뢰구간을 벗어나는 일부 자료에 대한 원인분석을 수행하여 선밀도 지수를 수온전선 지수로의 사용가능성을 높이고자 하였다.