황해 동부에서 다섯 가지 대표적 Level 4 전지구 표층 수온 자료 세트들의 검증과 개선 방안 연구

Abstract

바다 표층 수온(Sea Surface Temperature; SST)은 해양 및 대기 예측 시스템과 기후 변화 연구에 필수적인 자료이며 이러한 SST 자료는 해양자료동화에서 가장 기본적으로 사용된다. 다섯 가지 전지구에 대하여 격자화된(gridded) SST 자료를 2010년부터 2013년까지 황해 동부에서 독립적인 현장 관측 SST 자료를 사용하여 평가하고, 격자화된 SST 자료 세트들에 나타나는 계절별 오차의 원인을 조사했다. 현장 관측 SST 자료와 비교하여 격자화된 최적보간 Level 4 (L4) 자료세트로부터의 SST는 황해 동부에서 평균적으로 1℃ 미만의 평균제곱근오차(RMSD)를 가졌다. 그러나 6월과 7월에 얕은 연안 해역에서 RMSD가 상대적으로 높았으며 (2.3℃), 이 상대적으로 큰 RMSD는 주로 큰 고온 편향(bias) (> 2℃)에 기인했다. 그 고온 편향 (warm bias)의 원인을 찾기 위해서 Level 3 (L3) SST 자료의 특성을 조사하였다. L3 SST 자료는 황해 동부에서 조석 혼합이 강하여 표층 수온이 낮고 조석 전선이 형성되어 초여름에 잦은 바다 안개의 형성과 조석 혼합 전선역에서 강한 공간적 수온구배(> 1.2℃ / 12km)로 인해 자주 쓸모없는 자료(bad data)로 간주되어 L4 SST 자료를 만드는 데 누락되어 사용되지 못했다. 이들 누락된 자료들 중에는 실제로 좋은 자료들도 포함되어 있었다. L3 자료 세트에 SST가 누락된 연안 해역의 SST 자료들은 외해역 고온수 해역의 SST 자료와 SST 기후장(climatology) 자료에서 최적 보간(optimal interpolation)되었다. 이 과정에서 L4 SST 자료에 큰 고온 편향이 포함되어 오차가 커졌다. L4 격자화 SST 자료의 정확도를 근본적으로 개선하기 위해서는, 연직적으로 잘 혼합 된 영역에서 SST 관측 자료의 수를 증가시켜야한다. 황해 동부에서 격자화된 SST 자료 세트에서 고온 편향에 대한 임시 처방으로, 최적 보간에 사용되는 SST 기후장 자료를 장기 현장 관측 표층 수온 자료를 기반으로 편향을 보정하여 개선할 수 있다. 이 연구에서는 격자화된 L4 SST 자료 세트에서 고온 편향을 줄이기 위해 두 가지 편향 보정 방법을 제안하고 비교했다. 간단한 수학적 함수를 사용한 보정 방법과 4년간의 현장 관측 자료 기후장을 사용한 편향 보정 방법의 결과 L4 SST 자료 세트의 RMSD를 각각 19∼28%와 37∼41% 줄였다.