해양부이 자료를 이용한 황해 남동부 해역 조석전선 주변에서 해양, 대기 변수 특성 분석과 열속 산출

Abstract

황해 남동부 외해역에 설치한 해양부이 (YSROB)와 연안역의 기상청 부이 (CB)에서 2011 년부터 2013 년까지 관측한 해양, 대기 변수 자료와 COARE 3.0 플럭스 알고리즘을 이용하여 해표면에서의 월평균 열속을 산출하였다. 여름철 YSROB 과 CB 사이에는 조석전선이 나타나 YSROB 에서는 수층이 성층화 되어 있는 반면에 CB 에서는 수직적으로 균질한 수층 구조를 보이므로 각 위치에서 열속 산출과 함께 두 위치에서 계산한 열속을 비교하였으며, 두 위치에서의 재분석장 자료 MERRA (Modern Era-Retrospective-analysis for Research and Applications)와 ERA-Interim 에 의한 열속과도 상호 비교하였다. 공통 관측 기간 동안 두 위치에서 평균된 대기-해양 변수는 YSROB 에서 기온 (Ta)은 1.3 ℃ (YSROB 에서의 Ta 의 약 9 %), 표층수온 (Ts)은 2.6 ℃ (YSROB 에서의 Ts 의 약 16 %) 높으며 풍속 (U)은 0.9 m/s (YSROB 에서의 U 의 약 16 %) 강하게 나타지만 평균 대기압 (P)과 상대습도 (RH) 차이는 YSROB 평균에 비해 1 % 미만으로서 매우 작은 차이를 보인다. 순 단파복사에너지 (Qi)는 두 정점에서 모두 5 월에 230 W/m2 이상의 최대값을 보이며 12 월에 70 W/m2 이하의 최소값을 보인다. 순 장파복사에너지 (Qb), 현열 (Qh), 잠열 (Qe) 에 의해서 열손실이 일어나며 그 중 Qe 에 의한 손실이 두 정점에서 모두 50 % 정도로 가장 크고 Qb 에 의한 손실이 35∼40 %, 그리고 Qh 에 의한 손실이 가장 작게 나타난다. Qb 에 의한 해양 표면에서의 열 손실은 여름철 (6∼8 월)에 40 W/m2 보다 작고, 10∼1 월 중 50∼70 W/m2 의 가장 큰 열 손실을 보인다. Qe 와 Qh 에 의한 열손실은 12 월에 최대를 보이며 YSROB 과 CB 에서 Qe 의 최대 열손실은 각각 165.6 W/m2, 115.9 W/m2 이고 Qh 에 의한 열손실은 각각 89.7 W/m2, 61.9 W/m2 이다. CB 에서 Qh 는 기온이 수온보다 높은 5∼9 월에 8 W/m2 미만으로 작지만 양의 값을 보여 Qh 에 의하여 해양 표면이 열을 얻는 것으로 나타난다. 순열속 (Qn)은 두 정점에서 모두 Qi 가 최대인 5 월에 최대, Qe 에 의한 열손실이 최대인 12 월에 최소값을 보인다. Qn 은 YSROB 에서 3∼8 월 중에 대기로부터 열을 획득하는 반면에 CB 에서는 9 월에도 월평균 126.9 W/m2 의 많은 열을 대기로부터 받는 것으로 나타난다. 연평균 Qn 은 YSROB 에서는 1.9 W/m2 으로 대기변수 측정 기기의 오차를 고려한 Qn 오차 산정 결과 (최대 ±19.7 W/m2)를 감안할 때 무시할 정도로 작지만 CB 에서 연평균 Qn 은 59.0 W/m2 로서 열속 산출의 오차를 고려하더라도 대기로부터 지속적으로 열을 얻는 것으로 나타나 향후 이에 대한 추가 연구가 필요하다. 두 정점의 공통 관측 기간 중 자료만을 사용하여 두 정점에서 해양-대기 열교환을 살펴보면, Qi 는 6∼9 월 사이에 CB 보다 YSROB 에서 월평균 15.4 W/m2 (YSROB 에서의 Qi 의 약 7 %) 큰 반면에 다른 계절에는 5 W/m2 로 차이가 미미하다. YSROB 에서의 Qb, Qh, Qe 에 의한 전체 열손실은 CB 에 비해 전 계절에 거쳐 크게 나타나고 있어 YSROB 과 CB 에서의 Qn 의 차이는 연 중 음의 값을 보인다. YSROB 과 CB 에서 Qe 와 Qh 차이는 해양-대기간 비습 차이와 수온과 기온의 차이에 의한 영향이 각각 69 %, 86 % 로서 풍속 차이에 의한 영향보다 각각 4 배, 17 배 더 크다. 특히, 9 월은 YSROB 에서 풍속이 강해지면서 잠열에 의한 열손실이 시작된 반면에 CB 에서는 평균 풍속이 YSROB 에 비해 1.9 m/s 약해 잠열에 의한 열손실이 크지 않고 계속 열을 얻는 관계로 Qn 차이가 162.0 W/m2 로 가장 크게 나타난다. 관측 기간 전체 평균한 재분석장 (MERRA, ERA-Interim)의 Qe 와 YSROB 에서 Qe 간의 차이는 MERRA 의 경우 -6.1 W/m2 (YSROB Qe 의 약 7 %), ERA-Interim의 경우 -1.9 W/m2 (YSROB Qe 의 2 %)로 상대적으로 적었으며 Qh 도 유사하게 재분석장 결과는 YSROB 과 적은 차이를 보인다. 반면에 CB 에서 Qe 간의 차이는 MERRA 의 경우 32.0 W/m2 (CB Qe 의 약 66 %), ERA-Interim의 경우 30.6 W/m2 (YSROB Qe 의 63 %)로 큰 차이를 보이며, 이는 해상도가 조악한 재분석장의 자료가 국지적인 전선역에서의 해양-대기 변수의 차이를 재현하지 못하기 때문이다.