생태계 모형을 이용한 아문젠 해 순군집생산 변동성 이해

Abstract

해양의 순군집생산(Net Community Production; NCP)은 순일차생산(Net Primary Production; NPP)에서 종속영양단계생물의 호흡(Heterotrophic Respiration)을 제한 값으로, 유광층에 고정된 유기탄소의 회전률(turnover rate)을 가늠하는 중요한 척도이다. 이 연구에서는 생산성이 높은 남극 폴리냐 해역 여름철 NCP의 경년변동과 계절변동의 주요 원인을 생태계 모형을 이용하여 이해하고자 하였다. 2011년에서 2018년에 걸친 총 5회의 연구항해를 통해 서남극 아문젠 해 폴리냐의 여름철(1-3월) 표층 산소와 아르곤 비(ΔO2/Ar)를 관측하였다. ΔO2/Ar 관측을 통해 추정한 NCP와 1차원 연직 혼합-하위생태계 모형(ERSEM-GOTM; European Regional Seas Ecosystem Model-General Ocean Turbulence Model)이 재현한 NCP를 비교한 결과, 여름철 대부분의 NCP 는 1월에 집중되어 일어나고 2-3월로 갈수록 NCP 가 감소하는 현상이 모형에서 잘 재현되었으며 여름철 총 순군집생산량(Cumulative seasonal NCP)또한 현장관측 및 위성관측으로 추정된 값과 비슷한 범위로 나타났다. 반면, 같은 1월에 관측되었음에도 2011년에 비해 두 배 정도 높았던2014 년의NCP 증가는 모형에서 재현되지 않았다. 이것의 원인을 찾기 위해 두 해의 일사량, 철 농도, 해빙 농도, 혼합층 두께, 생물의 대사량 등의 차이가 모형 입력자료에 적절히 반영되어 있는지 다각도에서 분석하였다. 모형이 재현한 NCP의 계절 변동 또한 관측된 결과와 다소 차이를 보였다. 최대 번성시기인 1월 NCP는 과대평가 되어있고, 번성 종료시기인2-3월NCP는 과소평가 되었다. 모형 NPP가 관측과 비슷한 결과를 보였다는 점에서, 동물플랑크톤 혹은 박테리아 대사율이 실제와 다르게 재현되고 있을 가능성에 초점을 두고 이들의 생리에 관한 모형실험을 추가적으로 수행하였다. 이번 연구를 통해 광합성이 활발히 일어나는 남극 연안에서 고정된 유기탄소의 경로(Pathway)와 이를 좌우하는 메커니즘을 이해하고 나아가 미래 남극 연안 탄소 순환을 정량적으로 추정하기 위한 통찰을 얻고자 하였다.