고해상도 동해 10년 재분석 자료 생산과 분서기 2001년부터 2010년까지

Abstract

전지구 해양 예측 모델로 생산한 재분석 자료는 일반적으로 대양에서 높은 정확도를 갖는다고 알려져 있으나, 재분석장의 여름철 대한해협 염분은 현장 관측 염분에 비해 Hybrid Coordinate Ocean Model (HYCOM)은 일관성 있게 높게 그리고 Mercator Ocean Model은 일관성 있게 낮게 생산되어 동해로 유입되는 염분 농도의 재현성이 떨어지는 등의 문제가 있다. 따라서 한국 주변 해양에 대해 높은 재현성을 갖는 모델을 구축하기 위해 Regional Ocean Modeling System (ROMS)을 이용하여 동해 영역의 해양순환 모델(ESROMS 3K)을 구축하였으며, 초기장과 개방경계 자료는 전지구 해양 예측 모델인 HYCOM을 내삽하여 사용하였다. 대한해협 개방경계 자료의 편향 보정은 현장 관측 자료로부터 개방경계 자료의 오차를 계산 후 개방경계 조건의 오차를 최소화하여 적용하였다. 자료동화는 앙상블 칼만 필터 (EnKF) 기법을 적용하여 인공위성의 표층 수온(SST), 해수면 높이(SLA) 그리고 CTD와 Argo float로 관측한 수온과 염분을 하루 간격으로 동화하였다. 동해 해양순환 모델은 2001년 1월 1일부터 2010년 12월 31일까지, 총 10년간 수행되었으며 관측 자료와 국외 해양 재분석 자료를 이용하여 비교하고 검증하였다. 국립수산과학원이 동해 서남부(울릉분지)에서 관측한 수온과 ESROMS 3K, HYCOM, Mercator 해양 수치모델의 수온 평균제곱근오차(RMSE)는 각각 1.71, 1.64, 1.87℃로 HYCOM이 가장 낮았으며 염분 RMSE는 각각 0.31, 0.44, 0.81로 ESROMS 3K가 가장 낮았다. OSTIA 인공위성 표층 수온과 각 해양 수치모델의 표층 수온 RMSE는 각각 0.86, 0.60, 0.97℃로 HYCOM이 가장 낮았다. 따라서 동해의 수온 분포는 HYCOM이 가장 잘 모의하고 있으며 염분 분포는 ESROMS 3K 모델이 가장 잘 모의하고 있는 것으로 사료된다. ESROMS 3K의 모의 성능을 높이기 위해서는 여름철 한국 동쪽 연안에서 저수온, 고염분을 모의하여 발생하는 오차를 줄여야 하며 자료동화를 위한 추가적인 양질의 자료와 자료동화 기법 개선 등이 필요하다.