위성자료를 이용한 남극해 (남위 50도 이하 해역)의 일차생산력 추정

Abstract

본 연구에서는 1997년 이후부터 현재까지의 위성자료를 이용하여 최근 약 7년간의 남극해 일차생산력을 추정하여 보았다. 계산에 사용된 모델은 Behrenfeld and Falkowski (1997)의 VGPM (vertically generalized production model)로서, 단위수주의 일차생산력 의 식으로 표현된다. 여기서, 는 표층 일사량, 는 유광층의 깊이, 는 표층 엽록소 농도, D는 낮의 길이이며, 는 광적응 매개변수로서 경험식에 의해 표층수온으로부터 계산되어진다. 자료처리를 위해서, 우선, 표층 엽록소 농도와 일사량은 9 km 해샹력을 갖는 SeaWiFS 레벨-3 8일 합성자료를 사용하였다. SeaWiFS 자료는 미국 NASA의 데이터센터에서 1997년 9월부터 현재까지의 자료가 제공되고 있으며, 연구해역인 남위 50도～남위 80도 해역의 SeaWiFS 레벨-3 자료의 전체 픽셀은 4096×343 픽셀로서 약 140만 픽셀이 된다. 남위 80도 이하부터는 남극대륙으로 해양이 차지하는 부분이 없어 자료처리에서 제외되었다. 표층 수온은 2002년 7월부터 2004년 4월까지는 MODIS-Aqua 9 km 자료를 사용하였고, 2000년 1월부터 2002년 6월까지는 MODIS-Terra 4 km 자료를 9 km 해상력으로 변환하여 사용하였으며, 2000년 이전의 자료는 Pathfinder 9 km 자료를 사용하였다. 유광층의 깊이는 Morel and Berthon (1989)의 관계식을 사용하여 표층엽록소 농도로부터 추정하였으며, 낮의 길이는 자료처리 시 위도와 율리우스일 (Julian Day)에 따른 각 픽셀의 일조시간을 계산하여 사용하였다. 또한, 남위 50도 이하 해역의 육지를 제외한 전체 해양 표면적은 약 45조 평방미터로 추정되었으며, 앞서 계산된 8일 평균 일 일차생산력을 위도별로 나누어 해양 표면적에 대입하여 남극해의 전체 연간 일차생산력을 산출하였다. 결과로, 남위 50도 이하 남극해의 연간 일차생산력은 3.25 Gt C yr-1 (2000년)에서 3.47 Gt C yr-1 (2003년)으로 추정되었다. 이는 과거 Antonine et al. (1996)이 CZCS 자료를 이용해 얻은 4.0～ Gt C yr-1와 Arrigo et al. (1998)이 CZCS 자료를 이용해 얻은 4.41 Gt C yr-1보다 다소 낮은 수준이며, 최근 Moore and Abbott (2000)이 SeaWiFS 자료를 이용해 얻은 2.85 Gt C yr-1보다는 다소 높은 수준이다. 또한, 7년간의 자료에서 일차생산력의 연변동을 살펴보았다.