Transcript 연구결과 및 토의
서론 연구지역 및 연구자료 연구방법 정착빙과 유빙 분류 정착빙 면적 추출 연구결과 및 토의 정착빙 검출 시기별 정착빙의 면적 변화 결론 연구배경 계절에 따라 분포 면적이 변화하는 해빙은 전 지구적인 기후 및 환경 변화를 분석하는데 매우 중요 특히 해안에 고착되어 있는 정착빙(land-fast sea ice)은 고위도의 대기-해양 상호작용과 동식물 생태 계에 큰 영향을 미침 장보고기지가 건설된 테라노바 만(Terra Nova Bay)에는 연중 대분분 정착빙이 형성되어 있어 해양 생 태계 및 쇄빙선의 운항 및 안정성에도 영향을 미칠 수 있음 우리나라의 극지 현장 활동을 위해서도 테라노바 만의 정착빙에 대한 시공간적 변화 연구가 필요 연구목적 2010년 12월부터 2012년 1월까지 테라노바 만이 촬영된 시계열적 COSMO-SkyMed SAR 영상을 이용 하여 다양한 시간적 기선거리(temporal baseline)를 가지는 간섭도(interferogram)를 생성 간섭도에서 관측되는 해빙 표면의 변위와 긴밀도(coherence)를 이용하여 해빙 유형과 바다를 분류하 고자 함 약 1년간 정착빙의 시간적인 면적 변화를 분석하였고, 면적 변화와 풍속과의 상관관계를 파악 연구지역은 남극 장보고 과학기지(74° 37′ 4" S, 164° 13′ 7" E)에 인접한 동남극 테라노바 만 장보고기지를 기준으로 동쪽에는 Campbell 빙하 와 서쪽에는 Priestly 빙하가 위치 테라노바 만은 연중 9-10개월간 정착빙이 형성 서쪽 해안을 따라 강한 활강풍 연중 -30℃에서 5℃의 기온 변화 평균 적설량은 연간 170 kg/m²로 추정 강한 활강풍과 큰 폭의 기온변화는 정착빙의 면적 변화에 크게 영향을 미칠 수 있음 2011년 11월 11일에 획득된 COSMO-SkyMed SAR 영 상 COSMO-SkyMed SAR 중심 주파수 9.6 GHz, X-band SAR 시스템을 탑재하여 고해상도 영상을 제공 4기의 위성이 영상을 획득하면서 최소 1일의 시간 해상도를 구현 2010년 12월 1일부터 2012년 1월 21일까지 획득된 총 62장의 SAR 영상을 이용 관측폭 : 40 km, 공간해상도 : 3 m, VV 편파, 입사각 : 40° 자동 기상 관측 시스템(Automatic Weather System, AWS) 풍속에 따른 정착빙의 면적 변화를 분석하기 위해 테라노바 만의 AWS로 2010년 12월부터 2012년 1 월까지 매 시간 측정된 풍속자료 사용 SAR 영상으로부터 정착빙을 검출하기 위해서는 정착빙과 유빙, 바다를 구분할 필요가 있음 대부분의 정착빙은 표면이 부드럽고 눈으로 덮여있기 때문에, SAR 영상에서 약한 후방산란을 나타냄 바다와 쉽게 구분되지 않음 유빙은 정착빙과 유사한 표면을 가지는 것으로 관찰되어 해빙 유형 구분이 어려움 정착빙과 유빙, 바다는 InSAR (SAR Interferometry) 영상에서 관측되는 표면변위 특성과 긴밀도를 이 용하여 구분 정착빙은 조위에 의한 수직방향의 변위가 지배적, 수 일 동안 표면의 긴밀도가 유지 유빙은 해류, 바람(수평방향)과 조위(수직방향)에 의한 변위를 모두 나타냄, 정착빙에 비해 변위량이 크기 때문에 간섭도에서 변위가 관측되지 않음 총 62개의 SAR 영상으로부터 최소 1일에서 최대 9일의 시간적 기선거리를 가지는 38개의 간섭도를 생성하여 정착빙을 검출 분류된 정착빙을 제외하고 유빙과 바다의 구분은 SAR amplitude 영상을 이용 얼음 표면에 균열에 의한 특징을 파악 연구에 사용된 SAR 영상은 모두 촬영 범위가 약간 씩 차이가 있어 테라노바 만의 면적이 조금씩 다름 테라노바 만 전체를 포함하고 있지 않아 영상의 범위 내에서만 면적 분석 정착빙의 정량적인 면적 추출을 위해 동일한 기 준을 설정 모든 SAR 영상에서 테라노바 만의 면적이 최소로 관찰되는 2011년 11월 11일 영상 기준 테라노바 만의 정착빙과 유빙을 디지타이징 (digitizing)하여 면적을 추출 약 1년간 정착빙의 면적 변화를 분석 정착빙의 형성과 소멸 시기 파악 면적 변화에 바람이 미치는 영향을 분석 2011년 11월 11일에 획득된 COSMO-SkyMed SAR 영상 정착빙 면적 추출을 위한 기준 면적(흰색 영역) : 175.86 km² 정착빙은 1일의 시간적 기선거리를 가지는 간섭도 에서 간섭띠가 관찰 유빙에 비해 시공간적 변화가 작아 긴밀도가 높 음 유빙은 정착빙과 달리 고정되어 있지 않아 바람, 해 류, 조위와 같은 힘에 의해 시공간적 변화가 큼 정착빙에 비해 변위량이 크기 때문에 긴밀도가 낮음 1일의 시간적 기선거리를 가지는 간섭도에서 간 섭띠가 나타나지 않음 정착빙 표면에서는 9일의 시간적 기선거리를 가지 는 간섭도에서도 변위에 의한 간섭띠가 관찰됨 간섭띠가 관찰되는 영역만을 정착빙으로 정의함으 로써 효과적으로 검출 2011년 6월 3일과 4일의 간섭도 정착빙(흰색 영역)과 유빙(녹색 영역)을 구분 적색 영역에서 간섭띠가 나타나는 정착빙의 경계(흰색 선)와 녹색 선의 경계가 잘 일치 정착빙이 물리적인 힘에 붕괴된 것으로 판단 얼음 표면에 균열(청색 화살표)이 나타남 - 바다에서 는 나타나지 않음 이러한 영역을 유빙으로 분류 2011년 6월 4일의 SAR 영상 일반적으로 남극의 3월은 해빙이 서서히 형성되는 시기, 10월은 해빙이 서서히 감소하는 시기 정착빙의 면적 감소는 2010년 12월 이전부터 시작 면적이 최소인 시기는 1-2월, 최대인 시기는 7월 (170.65 km²)로 나타남 3-6월은 면적이 불규칙적으로 증가 또는 감소하는 시기 6-9월은 면적이 큰 감소없이 증가하는 시기 10월부터 서서히 감소하는 시기 정착빙의 형성 및 소멸은 계절 변화에 의해 매년 반복 가장 중요한 형성 및 소멸 시기가 다름 시기에 대한 정밀한 분석을 위해서는 장기간의 자료가 필요 정착빙이 최대 면적을 나타내기 이전인 4월과 6월에 일시 적인 면적 감소가 관찰됨 면적 감소 및 붕괴에 바람이 영향을 미치는지 검토 약 1년간의 테라노바 만 주변 정착빙의 시기 별 면적 변화 약 1년간의 풍속과 정착빙의 면 적을 시계열적 비교한 그래프 실선 : 풍속의 변화 점선 : 정착빙의 면적 변화 4월과 6월에 나타난 정착빙의 면적 감소 시기에 풍속은 최대 약 14 m/s로 나타남 반면 3월과 5월에도 약 12-14 m/s 이상의 풍속이 나타남 정착빙의 두께가 비교적 얇은 시기인 3-6월에는 바람, 해류, 조위와 같은 힘의 영향을 받아 얼음이 쉽 게 붕괴될 수 있다고 판단 정착빙이 최대 면적을 보이는 6-9월에는 비교적 얼음의 두께가 두껍기 때문에 붕괴가 발생하지 않아 일시적 면적 감소가 관찰되지 않은 것으로 추측 2010년 12월에서 2012 1월까지 테라노바 만의 정착빙 분포지역이 촬영된 총 62개의 COSMOSkyMed SAR 영상을 이용하여 해빙 분류 및 정착빙의 시간적인 면적 변화를 분석 최소 1일 – 최대 9일의 시간적 기선거리를 가지는 38개 간섭도를 생성 1일의 시간적 기선거리를 가지는 간섭도에서 유빙은 간섭띠가 관찰되지 않은 반면, 정착빙은 9일의 시간적 기선거리를 가지는 간섭도에서도 간섭띠가 관찰 간섭도에서 간섭띠가 나타나는 영역만을 정착빙으로 정의 간섭도로부터 정의된 정착빙의 면적을 추출하였고, 약 1년간 정착빙의 정착빙의 면적 변화를 분석 6-9월에 최대 면적(약 170 km²)을 보였고, 1-2월에 최소로 나타남 4월과 6월에 나타난 정착빙의 일시적인 면적 감소는 바람, 해류와 같은 영향인자로 인해 붕괴가 발생 된 것으로 판단 최대 면적을 보이는 6-9월에는 얼음의 두께가 두꺼워 견고하기 때문에 붕괴가 일어나지 않음 반면 두께가 얇은 시기인 3-6월에는 쉽게 붕괴되는 것으로 추측 향후 정착빙의 변위 및 붕괴 원인을 파악하기 위해서는 바람, 해류, 조위, 기온변화와 같은 요소들이 정착빙에 미치는 영향을 정밀하게 분석해야 할 것으로 사료됨