• 대한원격탐사학회지
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• 제27권5호
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• pp.543-553
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• 2011

Aqua에 탑재된 AMSR-E는 NASA Team2 해빙 알고리즘을 사용하여 해밍 면적비를 계산하고 있으며, 이는 남극의 해빙 지역에서 매우 정확하다는 것이 증명되었다. 그러나 AMSR-E의 관측 영역 내에 빙산 및 빙붕과 같은 빙하빙이 많이 포함될 경우 해빙과는 다른 빙하빙의 복사특성 때문에 NASA Team2알고리즘으로부터 계산되는 얼음의 면적비는 그 정확성이 유지되지 않는다. 본 논문에서는 남극의 George V 해안이 촬영된 두 장의 ENVISAT ASAR 영상으로부터 해빙과 빙하빙의 면적비를 추출하였고, 이를 NASA Team2 해빙 면적비와 비교하였다. NASA Team2 알고리즘은 빙하빙에 대해 실제보다 작은 면적비를 계산하였다. 빙하빙에 대한 NASA Team2 알고리즘의 면적비 계산 오류를 해석하기 위해 PR(polarization ratio), GR(spectral gradient ratio), $PR_R$(rotated PR), 그리고 ${\Delta}GR$ 영역에서 빙하빙의 마이크로파 복사특성을 분석하였다. 빙하빙은 PR, GR, $PR_R$, ${\Delta}GR$ 영역에서 ice type A, B, C와 같은 남극의 해빙 및 open water와 구분되는 고유한 범위를 형성하였으며, 이는 빙하빙이 얼음의 새로운 종류로 AMSR-ENASA Team2 해빙 알고리즘에 추가될 수 있음을 의미한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권5호
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• pp.687-701
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• 2014

해빙은 일반적으로 지구기후 변화 과정을 이해할 수 있는 중요한 요인으로 인식되고 있으며, 기후변화 분석 및 예측을 위한 지구시스템 모델의 기반이 되는 중요한 인자로 대표되고 있다. 수 km 급의 작은 규모로 발생하는 해빙의 변화를 지속적으로 파악하기 위해서는 현재의 제한된 해빙자료로부터 보다 정확한 격자자료를 생산할 것이 요구된다. 본 연구에서는 Advanced Microwave Scanning Radiometer 2(AMSR2)의 월간 해빙면적비(Sea Ice Concentration: SIC) 자료와 상관성이 높은 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) 기반의 월간 해빙일수비율(sea ice days ratio)를 지점별 가중치로 이용하는 상세화 기법을 고안하여 10 km 공간해상도의 SIC 자료를 1 km 공간해상도로 상세화하였다. 오호츠크 해역의 분석 결과, 기존의 공간해상도 10 km 자료와 상세화한 1 km 자료에서 해빙면적은 동일하였으며, 월별 SIC 평균과 표준편차 역시 거의 동일한 값의 분포를 나타냈다. 또한 EOF 분석을 통해 기후모델의 SIC 재분석자료 및 AMSR2 상세화 전후 자료에서 공간적, 시간적 변동성의 주성분이 매우 유사한 경향을 가지는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제시한 상세화 기법은 다른 백분율 등으로 표현되는 연속형 비율자료의 상세화에 적용 가능할 것으로 사료되며, 보다 세밀한 해상도의 SIC 자료를 제공함으로써 작은 규모로 발생하는 해빙변화 감시에 기여할 가능성을 보여준다.

• 대한조선학회논문집
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• 제49권2호
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• pp.189-195
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• 2012

The ice trials of the first Korean icebreaking research vessel "ARAON" were performed at the Arctic Ocean in July-August 2010. The sea ice concentrations of Arctic Ocean were 4/10 to 10/10 and the range of sea ice thickness was roughly 1.0 to 3.5m. In this research, sea ice thickness characteristics at the old ice floes were determined from results of drill hole and apparent conductivity measurements. Especially we measured apparent conductivity using an electromagnetic induction instrument (EM31-MK2) and estimated the sea ice thickness through the empirical equation from Cold Regions Research & Engineering Laboratory, CRREL. The results of estimated sea ice thickness were compared to drill hole measurement results and then, we suggest the new empirical equation to estimate sea ice thickness of single layer type sea ice during the summer season of Arctic Ocean by curve fitting approach to these data.

• 대한원격탐사학회지
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• 제23권6호
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• pp.507-520
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• 2007

인공위성 수동 마이크로파(passive microwave, PM) 센서는 1970년대부터 극지 해빙의 면적비(sea ice concentration, SIC)와 표면 온도(ice temperature), 적설 두께(snow depth) 등을 관찰하고 있다. 특히 SIC는 기후 및 환경 변화 관찰을 위한 1차 요소로 고려되는 등 다양한 연구 분야에서 중요한 역할을 하기 때문에 PM SIC의 지속적인 검증과 보정이 필요하다. 본 연구에서는 2005년 7-8월 북극해의 가장 자리를 촬영한 KOMPSAT-1 EOC 영상으로부터 SIC를 계산하였고, 이를 NASA Team(NT) 알고리즘으로 계산된 SSM/I SIC와 비교하였다. EOC와 SSM/I NT SIC는 서로 다른 해상도와 관측 시각을 가지며 북극의 여름철 해빙 분포지역의 가장자리에서 해빙의 시공간적인 변화가 크기 때문에, 해빙의 유형을 고려하지 않았을 경우 0.574의 낮은 상관성을 보였다. 해빙의 유형에 따른 SSM/I NT SIC를 검증하기 위하여 EOC 영상으로부터 정착빙, 부빙, 유빙으로 해빙 형태를 분류하였고, 각 유형 별로 EOC와 SSM/I NT SIC를 비교하였다. 정착빙의 면적비는 EOC와 SSM/I NT SIC 사이에서 평균 오차가 0.38%로 매우 유사한 값을 나타냈다. 이는 정착빙의 시공간적인 변화가 작기 때문이며, 표면에 쌓인 눈은 건조한 상태일 것으로 추정되었다. 부빙의 경우 NT 알고리즘에서 면적비가 과소평가되는 빙맥(ice ridge)과 new ice가 많이 관찰되었으며, 이로 인해 SSM/I NT SIC는 EOC보다 평균 19.63%작은 값을 나타냈다. 유빙 지역에서 SSM/I NT SIC는 EOC보다 평균 20.17% 큰 값을 가진다. 유빙은 부빙의 가장자리와 가까운 지역에 위치하기 때문에 SSM/I의 넓은 IFOV 내에 비교적 높은 SIC를 가지는 부빙이 포함되어 오차를 일으킬 수 있다. 또한 유빙표면에 쌓인 수분 함량이 높은 눈의 영향으로 SSM/I NT SIC가 과대 측정되었을 것으로 사료된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권5호
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• pp.677-686
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• 2014

2014년에 완공된 남극 장보고 과학기지 주변 테라노바 만은 연중 해빙이 넓게 분포하고 있어 쇄빙선의 항해에 매우 큰 영향을 미치고 있다. 이 연구에서는 수동 마이크로파 센서인 Special Sensor Microwave/Imager (SSM/I) 및 Special Sensor Microwave Imager/Sounder (SSMIS)의 최근 10년간 해빙 면적비 자료와 우리나라의 쇄빙 연구선인 아라온호의 2010-2012년 항해 경로를 이용하여 장보고 과학기지 방문을 위한 쇄빙선의 최적 항로와 항해 가능 기간을 분석하였다. 아라온호는 최대 78%의 해빙 면적비를 보이는 지역까지 항해가 가능하였다. 아라온호의 항해속도는 해빙 면적비가 높을수록 감소하였으나, 70%의 해빙 면적비까지는 전체 항로에 대한 평균속도(~11 kn)에 근접한 속도를 나타냈다. 이에 따라 아라온호는 70% 이하의 해빙 면적비까지 일반적 운항이 가능하다고 판단하였다. 2010-2012년에 아라온호가 항해한 경로에 대해, 최근 10년 동안의 해빙 면적비 자료로부터 70% 이하의 해빙 면적비를 나타내는 연중 항해가능 기간을 도출하였다. 2010년과 2011년의 항로에 대한 10년 동안의 연중 최대 항해 가능 기간은 각각 연 61일과 62일이었으나, 70% 이하의 해빙 면적비가 관찰되지 않아 일반적인 항해가 어려운 연도가 일부 관찰 되었다. 반면 2012년의 아라온호 항해 경로는 매년 70% 이하의 해빙 면적비를 나타내는 항해 가능 기간이 존재하였으며, 이는 최소 연 15일에서 최대 연 89일로 분석되었다. 이를 통해 2012년에 운항한 아라온호의 항로가 장보고 과학기지 방문을 위한 쇄빙선의 최적 항로임을 제시할 수 있었다. 하지만 수 십 km의 해상도를 가지는 해빙 면적비 자료로는 장보고기지 연안에 근접한 해빙 상태를 알 수 없기 때문에, 고해상도의 광학 및 SAR 자료를 이용한 연구가 필요할 것으로 보인다.

• Ocean and Polar Research
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• 제40권4호
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• pp.281-288
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• 2018

The transmission of solar light according to the distribution of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) was measured in the Pacific Arctic Ocean. The Research Vessel Araon visited the ice-covered East Siberian and Chukchi Seas in August 2016. In the Arctic, solar [ultraviolet-A (UV-A), ultraviolet-B (UV-B), and photosynthetically active radiation (PAR)] radiation reaching the surface of the ocean is primarily protected by the distribution of sea ice. The transmission of solar light in the ocean is controlled by sea ice and dissolved organic matter, such as CDOM. The concentration of CDOM is the major factor controlling the penetration depth of UV radiation into the ocean. The relative CDOM concentration of surface sea water was higher in the East Siberian Sea than in the Chukchi Sea. Due to the distribution of CDOM, the penetration depth of solar light in the East Siberian Sea (UV-B, $9{\pm}2m$; UV-A, $13{\pm}2m$; PAR, $36{\pm}4m$) was lower than in the Chukchi Sea (UV-B, $15{\pm}3m$; UV-A, $22{\pm}3m$; PAR, $49{\pm}3m$). Accelerated global warming and the rapid decrease of sea ice in the Arctic have resulted in marine organisms being exposed to increased harmful UV radiation. With changes in sea ice covered areas and concentrations of dissolved organic matter in the Arctic Ocean, marine ecosystems that consist of a variety of species from primary producers to high-trophic-level organisms will be directly or indirectly affected by solar UV radiation.

• 대한조선학회논문집
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• 제49권1호
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• pp.45-51
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• 2012

Sea ice properties have been considered a key indicator in the structural design criteria of icebreaking vessels and arctic offshore platforms to estimate design ice load and resistance for their safety management in Arctic Ocean. A measurement study of sea ice properties was conducted during July to August of 2011 with the Korean icebreaking research vessel "Araon" around Chukchi Borderland. The sea ice concentration appears to be rapidly decreasing during this cruise. Ice condition seems to be thick second-year ice and multi-year ice and then, a lot of melt ponds were observed in the surface of ice floe. Calculated flexural strength of sea ice was about 250~550kPa, ice thickness was roughly 1.3~3.0m. In this research we performed field experiment to measure ice temperature along the depth, thickness, density, salinity, brine volume ratio and crystal structure. Apparent conductivities derived with the electromagnetic induction instrument were compared to drill hole measurement results and accuracy of sea ice thickness estimation formula was discussed.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2006년도 Proceedings of ISRS 2006 PORSEC Volume II
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• pp.1019-1022
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• 2006

Satellite sea ice data from 1978 to the present reveal that the perennial ice (or ice that survives the summer) has been rapidly declining at almost 10% per decade. Warming due to increases in greenhouse gases in the atmosphere is now also being reflected in winter with drastic reductions in the maximum extent observed in 2005 and 2006. The retreat of the perennial ice also exposes more open water and has revealed an asymmetric distribution of chlorophyll a pigment concentration in the Arctic basin. Phytoplankton blooms are most dominant at high latitudes, partly on account of sea ice, but in the Arctic basin, it appears that pigment concentrations in the Eastern (Laptev Sea) Region are on the average three times higher than those in the Western (Beaufort Sea) Region. Such asymmetry suggests that despite favorable conditions provided by the melt of sea ice, there are other factors that affects the productivity of the region. The asymmetry is likely associated with much wider shelf areas in the East than in the West, with sea ice processes that inhibits the availability of nutrients near the surface in deep water regions, and river run-off that affects nutrient availability. The primary productivity in the pan-Arctic region have been estimated using the pigment concentrations and PAR derived from SeaWiFS data and the results show large seasonal as well as interannual variability during the 1998 to 2005 period. The data points towards increasing productivity for later years but with only 9 years of data it is too early to tell the overall effect of the sea ice retreat.

• 대한조선학회논문집
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• 제48권5호
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• pp.390-395
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• 2011

The main purpose of ice model basin is to assess and evaluate the performance of the Arctic ships and offshore structures because the full-scale tests in ice covered sea are usually very expensive and difficult. There are various ice conditions, such as level ice, brash ice, pack ice and ice ridge, in the real sea. To estimate their capacities in ice tank accurately, an appropriate model ice sheet and prepared ice conditions copied from actual sea ice conditions are needed. Pack ice is a floating ice that has been driven together into a single mass and a mixture of ice fragments of varying size and age that are squeezed together and cover the sea surface with little or no open water. So Ice-class vessels and Icebreaker are usually operated in pack ice conditions for the long time of her voyage. The most ice model tests include the pack ice test with the change of pack ice concentration. In this paper, the effect of pack ice size and channel breadth in pack ice model test is conducted and analyzed. Also we presented some techniques for the calculation of pack ice concentration in the model test. Finally, we developed a new model test methodology of pack ice condition in square type ice tank.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 1999년도 Proceedings of International Symposium on Remote Sensing
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• pp.456-461
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• 1999

It is very important for monitoring the interannual variability of sea ice extents in the Okhotsk Sea because the global warming has firstly appeared around the Okhotsk Sea, locating around the southernmost region of sea ice cover in the Northern Hemisphere. In order to develop the sea ice concentration algorithm by microwave sensors onboard satellite, electromagnetic properties of sea ice in the Okhotsk Sea, therefore, were observed by airborne microwave radiometer (AMR), which has the same frequencies as AMSR (Advanced Microwave Scanning Radiometer), ADEOS-II, launching on November, 2000. On this study, it is discussed how to make the image of AMR-EFOV and the video image with nadir angle under flight at the same time, and superimpose the brightness temperature data by AMR-EFOV on the video mosaiced images. For comparing SPOT image, it is clearly that the variation of brightness temperature is small in 89GHz V-pol without the sea ice types and increase at the lower frequency-band.