북극 유래 박테리아인 Pseudomonas aeruginosa 균주의 대사산물에 대한 화학적 연구는 벤조산 유도체 6번을 포함하여, 두 개의 diketopiperazine 1과 2, 두 개의 phenazine alkaloid 3과 4, indole carbaldehyde 5번을 분리하였다. 화합물들의 구조는 1D 과 2D NMR, 및 MS 기법들과 기존 보고된 문헌 값 과의 비교에 의하여 동정되었다. 분리된 화합물들 중 5번과 6번은 북극 척지해 해수의 P. aeruginosa로 부터 처음으로 보고 되었다. 대사산물들 1-6의 항균 활성은 Staphylococcus aureus과 and Candida albicans에 대하여 측정하였다.
As commercialization of the Arctic sea route and resource developments are regularized, demands for ice-breaking tankers, LNG carriers, and offshore plants are expected to increase. In addition, the existing ice-breaking cargo ships navigating in the ice-covered waters are worn out. Hence, the construction of new ships is likely to be undertaken for both current and long-term applications. The design of ships navigating in ice-covered waters demands conservative methods and strict development standards owing to the extreme cold and collision tendencies with ice floes and/or icebergs. ISO 19906 recently stated that a fatigue limit should be defined when designing Arctic offshore structures such that the ice-induced fatigue becomes one of the important design drivers. Thus, establishing systematic measures to mitigate ice-induced fatigue problems in ice-breaking ships are important from the viewpoint of having a competitive advantage. In this paper, the issues relating to ice-induced fatigue problems, based on data and published literature, are examined to describe the criticality of ice-induced fatigue. Potential fatigue damage possibilities are investigated using data measured in the Arctic Ocean (2013) and using the Korean icebreaker, ARAON.
본 연구는 북극의 해빙표면온도(ice surface temperature, IST)를 자동화된 기계 학습(automated machine learning, AutoML) 기반으로 산출하였다. AutoML 기반 IST는 상관관계(correlation coefficient, R) 0.97, 평균 제곱근 오차(root mean squared error, RMSE) 2.51K로 산출되었다. 심층신경망(deep neural network, DNN) 모델과 비교하여 AutoML IST는 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) IST 및 ice mass balance (IMB) buoy IST와의 검증 결과에서 좋은 정확도를 보인다. 이는 어려운 극지방 조건에서 IST 추정 정확도를 향상시키는 AutoML의 효과를 강조한다.
The Korean icebreaking research vessel "Araon" performed four sea trials in the Arctic and Antarctic Seas. The ice properties, such as the ice thickness, floe size, ice strength, and power of the vessel were quite different in these trials. To compare the speeds of ship with the same ice strength and power, the AARC (Arker Arctic Research Center) method is used with a vessel power of 10 MW and an ice strength of 630 Pa in this paper. Based on the analysis results, the speed of the ship was 1.62 knots (0.83 m/s) with a 1.02-m ice thickness and 2.5-km floe size, 5.3 knots (2.73 m/s) with a 1.2-m ice thickness and 1.0-km floe size, and 13.8 knots (7.10 m/s) with a 1.1-m ice thickness and 200-m floe size. The analysis results showed that the ship speed and floe size have an inversely proportional relationship. Two reasonable reasons are given in this paper for the final result. One is an ice breaking phenomenon, and the other is the effect of the ice floe mass. For the breaking phenomenon, the ice breaking force is very small because the ice floe is not breaking but tearing when a ship is passing through a small ice floe. Regarding the effect of the ice floe mass, it is impossible for a ship to push and tear an ice floe if the mass of the ice floe is too large compared to the mass of the ship. The velocity of the ship decreases when the ice floe has a large mass and a large size because the ship has to break the ice floe to move forward.
As the Arctic sea ice decreases due to various reasons such as global warming, the demand for ships and offshore structures operating in the Arctic region is steadily increasing. In the case of sea ice, the anisotropy is caused by the uncertainty inside the material. For most of the research, nevertheless, estimating the ice load has been treated deterministically. With regard to this, in this paper, a four-point bending strength analysis of an ice specimen was attempted using a stochastic finite element method. First, spatial distribution of the material properties used in the yield criterion was assumed to be a multivariate Gaussian random field. After that, a direct method, which is a sort of stochastic finite element method, and a sensitivity method using the sensitivity of response for random variables were proposed for calculating the probabilistic distribution of ice specimen strength. A parametric study was conducted with different mean vectors and correlation lengths for each material property used in the above procedure. The calculation time was about ten seconds for the direct method and about three minutes for the sensitivity methods. As the cohesion and correlation length increased, the mean value of the critical load and the standard deviation increased. On the contrary, they decreased as the friction angle increased. Also, in all cases, the direct and sensitivity methods yielded very similar results.
The cold surges over East Asia can be grouped to two types of the wave-train and the blocking. Recently, the observational study proposed new dynamical index to objectively identify cold surge types. In this study, the dynamical index is applied to the simulations of 10 climate models, which participate in the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5). Focusing on assessment of cold surge simulation, we discuss characteristic of the wave-train and blocking cold surges in the climate models. The wave-train index (WI) and the blocking index (BI) based on potential temperature anomalies at dynamical tropopause over the subarctic region, the northeast China, and the western North Pacific enable us to classify cold surges in the climate models into two types. The climate models well simulate the occurrence mechanism of the wave-train cold surges with vertical structure related to growing baroclinic wave. However, while the wave-train in the observation propagates in west-east direction across the Eurasia Continent, most of the models simulate the southeastward propagation of the wave-train originated from the Kara Sea. For the blocking cold surges, the general features in the climate models well follow those in the observation to show the dipole pattern of a barotropic high-latitude blocking and a baroclinic coastal trough, leading to the Arctic cold surges with the strong northerly wind originated from the Arctic Sea. In both of the observation and climate models, the blocking cold surges tend to be more intense and last longer compared to the wave-train type.
This paper focuses on the estimation of local ice loads exerted from ship-ice interaction processes. The Korean IBRV ARAON was used to perform field ice trials during her 2015 Arctic voyage. During ARAON's general ice transit, a total of 72 channels of data from both strain gauges on the inner hull plates and those installed on the transverse frames of the ARAON's bow section structures were analyzed to calculate the local ice loads. The local ice loads estimated from the analysis of the shear strain data measured on the side frames were compared to those from the hull plate pressures.
북극해에서 해류나 담수의 영향으로 해양환경의 변화가 생기는 지역에 서식하는 중형저서생물의 군집구조를 파악하기 위해 2002년 7월 바렌츠해 동부 러시아 연안의 페초라해 6개 정점, 2002년 8월 스발바드섬의 킹스베이 내만 5개 정점에서 저서시료를 채집하였다. 페초라해에서는 총 8개의 분류군이 출현하였으며 출현한 중형저서생물의 총 개체수는 $245\~906indiv.10cm^{-2}$의 범위로 평균 580indiv.10$cm^{-2}$로 나타났으며 총 생물량은 $21\~404{\mu}gC10cm^{-2}$의 범위로 평균 $184{\mu}gC10cm^{-2}$로 나타났다. 선형동물이 개체수와 생물량에서 각각 $95.2\%$와 $66.4\%$를 나타내어 가장 우점하는 분류군으로 나타났으며 요각류와 다모류 그리고 육질편모충류가 그 다음으로 나타났다. 킹스베이에서는 총 9개의 분류군이 나타났으며 총 개체수는 $103\~513 indiv.10cm^{-2}$의 범위로 평균 $292indiv.10cm^{-2}$로 나타났다. 총 생물량은 $13\~176{\mu}gC10cm^{-2}$의 범위로 평균 $94{\mu}gC10cm^{-2}$로 나타났다. $94.1\%$의 개체수와 $64.3\%$의 생물량을 나타낸 선형동물이 가장 우점하는 분류군으로 나타났으며 요각류, 빈모류, 다모류 그리고 동문동물이 그 뒤를 이었다. 바렌츠해와 킹스베이의 평균 개체수는 일반적으로 천해역에서 나타나는 개체수 수치보다 낮은 수치를 나타냈다. 또한 일반적으로 출현하는 분류군 수에 비해 반수정도 출현하여 극지 환경에 적응한 특정분류군 만이 서식하고 있음을 확인할 수 있었다. 바렌츠해에서는 주변 해류의 흐름에 영향을 덜 받는 지역에서 높은 개체수와 생물량 그리고 다양도 지수와 풍부도가 나타났으며 담수의 유입에 따라 직접적인 영향을 받는 지역에서는 모든 값이 낮게 나타났다. 킹스베이의 경우 정점에 따라서 군집구조의 차이가 크게 나타냈는데 이는 물리적인 환경요인 보다는 클로로필과 같은 잠재적인 먹이원과 관련 이 있을 것으로 보인다.
유라시아 대륙 주변부 북극해의 천해에서도 태평양이나 인도양의 심해저에서와 같이 많은 망가니즈단괴가 발견되고 있지만, 이에 관한 자세한 연구는 많이 수행되고 있지 않다. 아라온호의 북극해 탐사를 통하여 동시베리아해에서 채취한 망가니즈단괴는 Mn/Fe 비가 매우 높아 Mn 자원으로서의 가능성이 매우 크다. 이번 연구에서는 북극 동시베리아해에서 산출되는 망가니즈단괴 중 약 7%를 차지하는 비구형 단괴를 외부형태에 따라 구분하고, 크기와 무게, 내부조직을 관찰하였으며, X선회절분석 그래프의 피크 면적비를 이용한 산화망가니즈광물의 반정량 분석과 지화학분석을 실시하여, 그 결과를 구형 단괴와 비교하였다. 비구형 망가니즈단괴는 외부형태에 따라 5가지로 구분되며, 타원체형, 판상형과 불규칙형이 대부분을 차지하며, 장경과 무게는 비례하는 경향이 있다. 비구형 단괴는 모두 핵을 가지며, 핵 성분은 이질 퇴적물이 주를 이룬다. 산화망 가니즈광물의 평균 함량은 버네사이트, 부서라이트, 토도로카이트 순으로 감소하며, 함량비는 외부형태, 내부조직이나 핵 성분과는 상관관계가 없지만, 단괴의 내부에서 외부로 갈수록 토도로카이트와 부서라이트는 감소하고, 버네사이트가 증가하는 경향이 있다. 북극해의 다른 천해는 물론 태평양이나 인도양의 심해저의 단괴에 비하여 Mn 함량이 많고, Mn/Fe 비가 높다. 비구형 단괴는 구형 단괴에 비하여 크기가 크고 무겁고, Mn 함량이 적고 Mn/Fe 비는 낮지만, 광물조성이나 내부조직에서는 큰 차이가 없다. 동시베리아해에서 채취된 모든 망간단괴는 Mn/Fe 비가 5 이상으로 높으므로 대부분 속성작용에 의하여 형성된 것으로 여겨진다.
This study examined the lake effect of the Yellow Sea which was induced by the Siberian High pressure system moving over the open waters. The development mechanism of the convective cells over the ocean was studied in detail using the Weather Research and Forecasting model. Numerical experiments consist of the control experiment (CTL) and an experiment changing the yellow sea to dry land (EXP). The CTL simulation result showed distinct high area of relative vorticity, convergence and low-level atmospheric instability than that of the EXP. The result indicates that large surface vorticity and convergence induced vertical motion and low level instability over the ocean when the arctic Siberian air mass moved south over the Yellow Sea. The sensible heat flux at the sea surface gradually decreased while latent heat flux gradually increased. At the beginning stage of air mass modification, sensible heat was the main energy source for convective cell generation. However, in the later stage, latent heat became the main energy source for the development of convective cells. In conclusion, the mechanism of the west coast heavy snowfall caused by modification of the Siberian air mass over the Yellow Sea can be explained by air-sea interaction instability in the following order: (a) cyclonic vorticity caused by diabatic heating induce Ekman pumping and convergence at the surface, (b) sensible heat at the sea surface produce convection, and (c) this leads to latent heat release, and the development of convective cells. The overall process is a manifestation of air-sea interaction and enhancement of convection from positive feedback mechanism.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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