• Journal of the Korean earth science society
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• v.45 no.3
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• pp.192-202
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• 2024

Ocean reanalysis data are extensively used in ocean circulation and climate research by integrating observational data with numerical models. This approach overcomes the spatial and temporal limitations of observational data and provides high-resolution gridded information that considers the physical interactions between ocean variables. In this study, I extended the previously produced 12-year (2011-2022) Northwest Pacific regional ocean reanalysis data to create a long-term reanalysis dataset (K-ORA22E) with a horizontal resolution of 1/24° spanning 30 years (1993-2022). These data were analyzed to diagnose long-term ocean climate change in the Korean marginal seas. Analysis of the K-ORA22E data revealed that the axis of the Kuroshio extension has shifted northward by approximately 6 km per year over the past 30 years, with a significant increase in sea surface temperature north of the Kuroshio axis. Among the waters surrounding the Korean Peninsula, the East Sea exhibited the most significant temperature increase. In the East Sea, the temperature increase was more pronounced in the middle layer than in the surface layer, with the East Korea Warm Current showing a rate two to three times higher than the global average. In the central Yellow Sea, where the Yellow Sea Bottom Cold Water appears, temperatures increased over the long-term, but decreased along the west and south coasts of the Korean Peninsula. These spatial differences in long-term temperature changes appear to be closely related to the heat transport pathways of warm water from the Kuroshio Current. High-resolution regional ocean reanalysis data, such as the K-ORA22E produced in this study, are essential foundational data for understanding long-term variability in the Korean marginal seas and analyzing the impacts of climate change.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.142-146
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• 2016

최근 저해상도 기상자료를 바탕으로 한 단기간에 내린 폭우나 극심한 가뭄 등과 같은 국지적인 기상 예보는 한계가 있기 때문에 고해상도 기상자료에 대한 수요가 증대되고 있으며, 특히 지형이 복잡한 한반도의 경우 지형적인 영향을 고려한 고해상도 기상자료가 요구되고 있다. 하지만 현재 기상청에서 제공하는 남한 지역의 지상 관측 자료는 약 10km의 불규칙한 간격으로 분포하고 있으며 이는 복잡한 남한지역의 지형 특성을 고려하기에는 해상도가 낮아 상세한 기상 현상을 예측하기 힘들다. 또한, 북한의 경우 사용가능한 관측 자료가 부족하여 한반도 전체를 대상으로 한 기상 예보 및 기후 특성 분석에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 정량적 강수 예측 모형인 QPM(Quantitative Precipitation Model)을 이용하여 3시간 간격의 현재기후(2000-2014년)에 대한 한반도 지역의 1km 강우 자료를 복원하였다. 관측 자료가 부족한 북한의 경우 재분석 자료를 이용하여 1km 해상도의 강우 자료를 복원하였다. 이를 위해 몇 가지 특정한 강우 Case를 선별하였고, QPM 수행 시 필요한 강수, 상대습도, 지위고도, 연직 기온, 연직 바람장 등의 변수에 대하여 남한 지역에 해당하는 지점의 여러 재분석 자료와 실제 남한 지역의 지상/고층 관측 자료와의 비교 및 Correlation 분석을 통해 가장 적절하다고 판단되는 재분석 자료인 NASA에서 제공하는 MERRA Reanalysis data를 선정하였다. 또한, 소규모 지형효과를 고려하기 위한 상세 지형자료로 고해상도 지형 자료인 DEM(*Digital Elevation Model) 1km 자료를 사용하였다. 한반도의 강우를 복원하기 위하여 Barnes 기법을 이용하여 불규칙적으로 분포해 있는 강수량 데이터를 규칙적인 자료로 격자화 하였고, 격자화 한 10km 해상도의 자료를 QPM을 통해 복잡한 지형 특성을 고려한 1km 해상도의 강우 자료로 복원하였다. 또한, QPM의 모의 성능을 검증하기 위하여, 위에서 선별한 특정 강우 Case에 대하여 복원한 1km 강우자료와 200m 이내의 거리에서 겹치는 지상관측자료와의 비교를 통하여 모의 성능을 검증하였다. 본 연구를 통해 복원된 한반도 상세 강우 자료를 통해 통일을 대비한 기상, 농 수산업, 수자원 등 다양한 분야에서 활용 될 수 있으며, 국지적인 폭우 및 가뭄 등의 이상 기상 현상을 분석하는 데 참고 기초 자료로써 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.156-156
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• 2016

2016년 2월 5일, 짐바브웨는 극심한 가뭄으로 인해 인구의 4분의 1이상이 식량난을 겪고 있다며 '국가 재난 사태'를 선포하였다. 한때 아프리카 곡창지대로 불리던 짐바브웨가 극심한 가뭄을 겪게 된 데에는 2015/16년 슈퍼엘니뇨의 영향이 크게 한 몫을 하였는데, 이는 남반구의 여름인 11월부터 이듬해 3월까지인 짐바브웨의 우기가 2015/16년 슈퍼엘니뇨 강도가 절정에 달했던 시기(10월에서 2월)와 겹쳐져 짐바브웨의 강수량이 슈퍼 엘니뇨의 영향을 받게 되었기 때문이다. 게다가 4월부터는 엘니뇨의 영향을 받은 우기가 끝나고 건기가 시작되기 때문에 앞으로 가뭄이 얼마나 더 악화될지 우려되는 상황이다. 짐바브웨의 기후를 살펴보면, 증발량이 강수량보다 많은 건조기후 중에서도 비교적 그 정도가 약한 기후인 반건조 지대에 속한다. 하지만 연강수량 변동에 따라서, 비가 내리는 해에는 토양 수분이 과잉되고 비가 적게 내리는 해에는 심한 물 부족 현상이 일어나게 되기 때문에, 건기가 시작되는 4월부터 짐바브웨 강수 예측은 가뭄이 얼마나 지속될지를 파악하는 데에 아주 중요한 요소가 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 강수 예측 결과를 중심으로 2016년 짐바브웨의 가뭄이 얼마나 지속되고, 또 가뭄의 강도는 어떻게 될지 알아보는 것에 목적을 두고, GCM을 이용하여 2016년 3월에서 10월까지 장기예측을 수행하였다. 경계 자료로는 ECMWF (European Centre for Medium Range Weather Forecasts)에서 제공하는 Sea Ice자료와, NOAA OI (National Oceanic and Atmospheric Administration Optimum Interpolation) Weekly SST자료를 사용하였고 엘니뇨의 영향을 고려하기 위해 IRI (International Research Institute)의 ENSO forecast를 참고하여 SST아노말리에 월별 가중치를 적용하였다. 초기 입력 자료로는 1월 21-30일 10일간의 ECMWF의 재분석 자료를 이용하여 총 10개 멤버의 앙상블 예측을 수행하였고, 8개월(3-10월) 기간에 대해 약 한 달간의 spin-up time을 주었다. 예측 자료를 모델 climatology와 비교하여 월 평균 강수 전망을 분석하였고, 기온과 해면기압의 월 평균자료도 추가 분석하였다. 또한 짐바브웨 지역의 강수 관측 자료와 모델 예측 자료를 이용하여 특정 도시들의 1년 누적강수를 예측 및 분석하였고, 최종적으로 이 결과를 통해 짐바브웨의 가뭄지속가능성을 살펴보았다.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 2010.04a
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• pp.135-135
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• 2010

1997년에 발사된 해색센서 Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS)의 클로로필-a 자료는 많은 연구자들에게 전 지구 규모나 지역 규모에 대한 해양표층의 식물 플랑크톤 증식을 연구하는데 널리 활용되고 있다. 그런데 NASA로부터 제공되는 동해의 SeaWiFS Level-3 클로로필 자료에는 비정상적으로 높은 농도 값이 스펙클 형태로 분포한다. 본 연구에서는 1998년부터 2007까지 전구의 SeaWiFS 자료를 이용하여 SeaWiFS 클로로필-a 농도가 가지는 스펙클 오차의 분포 특성에 관해 조사하였다. 10년간의 월별 자료로부터 각 화소의 최댓값을 분석한 결과 정상적 농도 범위에서 벗어난 높은 농도 값이 스펙클 형태로 출현하였다. 이런 특성은 북반구에서 전구의 80% 이상 높게 나타났으며, 특히 $40-75^{\circ}N$의 중위도 영역에 집중분포하였다. 또한 스펙클들은 연안 가까이에서 매우 높게 나타난 반면 연안과 멀리 떨어진 외해에서도 $10-80mg/m^3$정도의 높은 값을 가지고 산발적으로 분포하였다. 스펙클들은 해마다 상당한 연 변동을 보였으며, 해역별로 크게 분포하는 시기가 다르게 나타났다. 북태평양에서는 봄철에 크게 나타난 반면 북대서양에서는 봄철과 가을철에 고르게 분포하였다. 2009년의 SeaWiFS 재처리 이후에 스펙클 오차 보정에 대한 처리가 이루어졌으며, 상당량 줄어든 분포를 보였으나 여전히 자료 안에서 매우 높은 농도로 분포하며 자료에 오차를 유발하고 있다. 따라서 본 연구는 전구에서 나타나는 스펙클 오차 분포 특성을 분석함으로 해색자료가 가지는 오차에 관한 문제점을 제기하였으며, 이를 통해 좀 더 신뢰도 있는 자료를 해양 연구에 사용해야함을 제시한다.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.36 no.1
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• pp.82-89
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• 2015

In this study, the characteristics of sea ice initial conditions generated from a global ocean and sea ice prediction system, the Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO) - Los Alamos Sea Ice Model (CICE)/NEMOVAR were analyzed for the period June 2013 to May 2014 over the Arctic region. For the purpose, the observed and reanalyzed data were used to compare with the sea ice initial conditions. Results indicated that the variability of the monthly sea ice extent and thickness in model initial conditions were well represented as compared to the observation, while it was found that the extent and thickness of Arctic sea ice in initial data were narrower and thinner than those in reanalysis and observation for the period. The reason for the narrower sea ice extent in model initial conditions seems to be due to the fact that the initial sea ice concentration at the boundary area of sea ice was about 20 percent less than the reanalysis data. Also, the reason for the thinner sea-ice thickness in the Arctic region is due to the underestimation of Arctic sea ice thickness (about 60 cm) of the model initial conditions in the Arctic Ocean area adjacent to Greenland and Arctic archipelago where thick sea ice appears all the year round.

• 한국데이터정보과학회:학술대회논문집
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• 2002.06a
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• pp.151-154
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• 2002

적도에서 중위도 북태평양 사이의 대기-해양의 변동을 알아보기 위해 NCEP/NCAR 재분석 자료로 경도풍과 SST(Sea Surface Temperature)를 비교하였다. 그 결과 경도풍과 SST가 반대의 경향을 보였다. 즉, 동서류가 강할 때는 해수의 혼합이 강해서 해수 표면의 온도가 낮아지고, 동서류가 약할 때는 해수의 혼합이 약해서 해수 표면의 온도가 높아진다. 또한 보편적인 비교를 위해 지역 풍속 지수 AWI(Area Wind Index)를 만들었다. 그래서 PNA(Pacific/North American), AOI(Artic Oscillation Index), 그리고 SST(Sea Surface Temperature)와 비교를 하였다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.23 no.3
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• pp.263-274
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• 2020

In the Southeast Sea of Korea, a cold water mass is formed intensively in summer every year, causing frequent abnormal sea conditions. In order to analyze the spatial changes of sea surface temperature distribution in this area, ocean fields buoy data observed at Gori and Jeongja and reanalyzed sea surface temperature(SST) data from GHRSST Level 4 were used from June to September 2018. The buoy data were used to analyze the time-series water temperature changes at two stations, and the GHRSST data were used to calculate the daily SST variance and weighted mean center(WMC) across the study area. When the buoy's water temperature was lowered, the variance of SST in the study area trend to increase, but it did not appear consistently for the entire period. This is because GHRSST is a reanalysis data that does not reflect sensitive changes in water temperature along the coast. As such, there is a limit to grasping the local small-scale water temperature change in the coast or detecting the location and extent of the cold water zone only by the statistical variance representing the SST change in the entire sea area. Therefore, as a result of using WMC to quantitatively determine the spatial location of the cold water mass, when the cold water zone occurred, WMC was located in the northwest sea area from the mean center(MC) of the study area. This means that it is possible to quantitatively identify where and to what extent the distribution of cold surface water temperature appears through SST's WMC location information, and we could see the possibility of WMC's use in detecting the scale of cold water zones and the extent of regional spread in the future.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.21 no.5
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• pp.525-540
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• 2000

Global temperature trends of middle and upper tropospheres have been investigated using the data of satellite-observed Microwave Sounding Unit (MSU) channels 2-3(Ch2, Ch3) during the period of 1980-97 and three GCM (NCEP, ECMWF, GEOS) reanalyses during 1981-93. The global, hemispheric and tropical anomalies, computed from the data during the common period, have been intercompared in the following regions; ocean, land, and both ocean and land. The correlation with MSU in midtropospheric temperatures is the best (r=0.81${\sim}$0.95) in ECMWF, particularly over the tropics. The correlations in upper troposphere are lower (r=0.06${\sim}$0.34) due to poor quality of MSU Ch3 data consistent with previous result. The midtropospheric trends during 1981-93, obtained from MSU and three GCMs, show the global warming of 0.01${\sim}$0.18K decade$^{-1}$. The warmest years have been 1987 and 1991 in El Ni${\tilde{n}$o while the coolest 1993 and 1994 in La Ni${\tilde{n}$a. The warming (0.12${\sim}$0.13K decade$^{-1}$) in MSU over global ocean is similar to that over global land. The largest discrepancy in upper troposphere between MSU and GCMs has been found in the transition period (1984. 12-1985. 1) from NOAA 9 to 10, because of a sizable error in the MSU Ch3. The midtropospheric trends near the Korean peninsula during 1981-93 are almost negligible(-0.02K decade$^{-1}$) in MSU, but indicate significant warming (0.25-0.43K decade$^{-1}$) in GCMs. The trends are crosschecked and discussed with other two independent MSU data of Spencer and Christy (1992a, 1992b).

• Journal of the Korean earth science society
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• v.23 no.7
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• pp.552-564
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• 2002

The data of satellite-observed Microwave Sounding Unit (MSU) channel 1 (Ch1) brightness temperature and General Circulation Model (GCM) reanalyses over the globe have been used to investigate low tropospheric hydrometeors and microwave surface emissivity during the period from January 1981 to December 1993. The average of GCM Ch1 temperature has been reconstructed from three kinds of reanalyses, based on the MSU weighting function. Since the GCM temperature mainly corresponds to the thermal state of the lower troposphere without the difference in the emissivity between ocean and land, it is higher in summer than in other seasons over the regions. The MSU temperature over the ocean shows its maximum at the ITCZ and the SPCZ due to hydrometeors. Over high latitude ocean, the temperature is enhanced because of sea ice emissivity, while it is reduced over the land. The seasonal displacement of the ITCZ and the SPCZ systematically appeared in the difference of Ch1 temperature between the GCM and the MSU. The difference values decrease in the regions of the ITCZ, the SPCZ, and the sea ice because of the increase of the MSU temperature. According to the local minima of the values, the ITCZ moves norhward to 9 N in fall, and the SPCZ moves southward to 12 S in boreal fall and winter. The sea ice in the northern hemisphere is extended southward to 53 N in winter, while the ice in the southern hemisphere, northward to 58 S in boreal summer. We also have discussed the separated contribution from hydrometeors and surface emissivity to the MSU Ch1 temperature, utilizing radiative transfer theory. The increase of 4-6K in the temperature over the ITCZ is inferred to result from hydrometeors of 1-1.5mm/day, and furthermore the increase of 10-30K over the high latitude ocean, ice emissivity of 0.6-0.9.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.2 no.1
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• pp.26-33
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• 1999

Coastal sediments in polluted areas adsorb many hydrophobic pollutants such as PCBs. During environmental remediation projects like dredging, they can be resuspended and transported to less polluted areas. To assess the environmental impact, the author previously developed a mathematical model that can simulate the changes of particle size distribution (PSD) due to sedimentation, vortical dispersion and coagulation. In this research, the simulation results using this model were presented in conjunction with observed PSDs from a 2-m settling column simulating coastal environments. The simulations showed that the model predictions were in fairly good agreement with the observed data (changes of PSDs in terms of depths and times), and that the resuspended sediments coagulated during the vertical transport. So, this study showed that the developed model has a good ability to describe the very complicated phenomena of real aggregation and vortical transport dynamics of coastal sediments with various particle sizes.