Wonjin Jang;Jinuk Kim;Jiwan Lee;Yongeun Park;Seongjoon Kim
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2023.05a
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pp.56-56
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2023
남양호는 농업용수 공급을 위해 건설된 하구 담수호로 과도한 영양물질 축적으로 인해 매년 여름 녹조류가 번성한다. 따라서 본 연구에서는 조류발생 특성을 분석하고자 식물성 플랑크톤 및 관련 분해 산물에 의해 고유 광학특성을 가지고 있는 Chlorophyll-a(Chl-a)의 추정을 통한 녹조 발생을 파악하고자 Sentinel-2 Multi Spectral Image(MSI)의 원격 반사율 광학 스펙트럼을 사용하였다. Chl-a 추정알고리즘 개발을 위하여 Sentinel-2 A, B의 교차 방문주기인 5일 간격에 맞추어 현장수질자료(2022년: 27회 2023년: 27회)를 측정하였다. Chl-a 농도는 EXO-YSI를이용하여 측정하였으며 해당기간동안 9.4 ~ 127.1 mg/L의 범위를 보였으며, Sentine-2 자료는 A, B자료에서 B1(443 nm) ~ B8A(865 nm)파장의 값을 기상조건(구름, 안개, 강수)을 고려하여 현장수질측정 위치에서 반사도를 추출하였다. 입력자료는 대기 및 방사영향을 고려해 반사도 간의 비율자료와 선행연구에서 활용된 반사도를 활용하였으며 알고리즘은 다중선형회귀분석(Multi Linear Regression Model)과 Random Forest를 활용하였다. MLR의 경우 결정계수(R2)가 학습 및 검증에서 각각 0.68, 0.59의 성능을 보였으며, RF의 경우 각각 0.94, 0.85의 성능을 보였다. 해당알고리즘으로 생성된 Chl-a 시공간농도 자료는 담수호내 조류발생 특성을 분석하고 효율적 조류관리 및 대처에 활용될 것으로 판단된다.
This study was carried out to assess inhibitory effects of light-blocking on water quality and phytoplankton community in Lake Juam from August to November 2000. The values of water temperature, DO, TN, $NO_3-N$, $NH_4-N$, TP, DIP, COD, SS and PH did not show clear differences between inside and outside light-blocked areas. Concentrations of Chl-a decreased -6.6${\sim}$40% (mean 14.7%) from inside of the light-blocked area by light blocking. During the study, 55 species of phytoplankton were indentified, and the dominant species were Microcystis aeruginosa, Aulacoseira granulata, Peridinium sp., Synedra spp., Oscillatoria sp., Fragilaria construens, and Trachelomonas sp. The successional pattern of dominant phytoplankton was diatoms (July)${\to}$ diatoms/cyanophytes (August-September)${\to}$cyanophytes (October)${\to}$ diatoms (October-November). The standing crop of phytoplankton showed maximum density in 22 September with $1.1{\times}10^4$cells/L, and minimum in 25 October with $4.7{\times}10^3$ cells/L. The decreasing efficiency of standing crop by light-blocking was 8${\sim}$38% (mean 19.9%). Through this study we found that blocking light seems to have a decreasing effect on the density of phytoplankton.
Park, Yu-Mi;Lee, Eui-Haeng;Lee, Sang-Jae;An, Kwang-Guk
Korean Journal of Ecology and Environment
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v.42
no.3
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pp.382-393
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2009
The objectives of this study were to characterize long-term annual and seasonal trophic state of Topjeong Reservoir using conventional variables of Trophic State Index (TSI) and to determine the empirical relations between the trophic parameters. For the analysis, we used water quality dataset of 1995$\sim$2007, which is obtained from the Ministry of Environment, Korea and the number of parameters was 9. Annual ambient mean values of TN and TP were 1.78 mg $L^{-1}$ and 0.03 mg $L^{-1}$, respectively and TN : TP ratios averaged 76, indicating that this system was nitrogen-rich hypertrophic, and was probably phosphorus-limitation for algal growth. Therefore, nitrogen varied little with seasons and years, and total phosphorus (TP) varied depending on season and year. Monsoon dilutions of TP occurred in August and monthly fluctuations of suspended solid (SS) was similar to those of chlorophyll-$\alpha$ (CHL). Annual mean values of BOD and $COD_{Mn}$ were 1.61 mg $L^{-1}$ and 4.23 mg $L^{-1}$, respectively and the interannual values were directly influenced by the intensity of annual rainfall. There were no significant differences in the trophic variables between the two sampling sites. Mean values of Trophic State Index (TSI, Carlson, 1977), based on TN, TP, CHL, and SD (Secchi depth), turned out as eutrophic state, except for the TN (hypertrophic). Regression analyses of log-transformed seasonal CHL against TP and TN showed that variation of the CHL was explained 37% by the variation of TP ($R^2$=0.37, p<0.001, r=0.616), but not by TN ($R^2$=0.03, p>0.05). Regression coefficient of $Log_{10}$CHL vs $Log_{10}SD$ was 0.330 (p<0.003, r=0.580), indicating that transparency is regulated by the organic matter in the system. Results, data suggest that one of the ways controlling the eutrophication would be a reduction of phosphorus from the watershed.
Cochlodinium polykrikoides has occurs regularly during the summer in the South Sea of Korea. To investigate photosynthetic pigments concerned with phytoplankton community structure as bloom of Cochlodinium polykrikoides, the experiment was sampled at 20 stations three times between July and September 2002 in the Southern Sea of Korea. The distribution of peridinin, the biomarker of dinoflagellate, was higher at the blooming time than it was before and it disappeared after bloom. The correlative coefficients between Chl. a and peridinin at the blooming time and out of bloom were 0.9253 and 0.1613, respectively. This result indicated that the bloom was caused by dinoflagellate. The correlative coefficients between Chl. a and fucoxanthin were 0.3282 and 0.9759, respectively, and the correlative coefficients showed the succession from dinoflagellate to diatom. This result means that the bloom of Cochlodinium polykrikoides can be detected by Chl. a information from satellite remote sensing. Therefore, if the algorithm to detect peridinin in addition to Chl. a were to be developed, dinoflagellate red tide could be monitored more effectively.
The objectives for this study were to evaluate spatial and temporal characteristics of water quality, based on long-term water quality monitoring data during 1993~2008. We found that physico-chemical and ecological conditions in the Daecheong Reservoir (DR) were modified by the construction of upper dam (i.e., Yongdam Reservoir). total phosphorus (TP), Secchi depth (SD), and chlorophyll-a (CHL) in the DR showed significant longitudinal decreases along the headwater-to-the downlake, indicating a large spatial variation, and this gradient was more intensified during the high-flow season (monsoon). Nutrient-rich water containing high nitrogen and phosphorus in the monsoon season (July~August) passed through the reservoir as a density current in the metalimnetic depth, and also high suspended solids increased in the metalimnetic depth, especially during the monsoon. According to the deviation analysis of Trophic State Index (TSI), >50% of TSI (CHL)-TSI (SD) and TSI (CHL)-TSI (TP) values were negatives, so that inorganic suspended solids (non-votatile solids) influenced the underwater light regime against phytoplankton growth. Also, ratios of CHL:TP after the dam construction evidently increased, compared to the values before the upper dam constructions, indicating a greater yield of phytoplankton in the unit phosphorus. Overall data showed that ecological and functional changes in Daecheong Reservoir occurred after the construction of upper dam (Yongdam Reservoir).
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2020.06a
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pp.208-208
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2020
지구온난화와 하천환경의 변화로 수질 오염이 심각해지고 녹조 현상 등의 피해가 증가하고 있다. 특히, 기후변화로 인해 온도와 강우량의 변동성이 동시에 증가하고 있어 하천의 수환경 관리측면에서 어려움이 증가하고 있다. 최근 하천 개발 사업으로 인한 인공 구조물 축조로 하천의 오염도 변화는 중요한 논점으로 대두되었으며, 그에 따라 정확한 수질 전망이 요구되고 있다. 녹조평가에 있어 주요 대리변수(proxy variable)로 chlorophyll-a(Chl-a)가 사용되고 있지만, Chl-a는 규조류와 남조류(cyanobacteria) 모두에서 발견되는 지표로서, 녹조의 유해성을 Chl-a 수질 지표만을 사용하여 판단하기에는 한계가 있다. Chl-a뿐만 아니라 수질에 대한 유량, 온도, 영양염류 등의 영향 또한 기존 연구에서 밝혀진 바 있다. 하지만 기존의 물리기반의 결정론적모형은 수질의 추계학적(stochastic) 특성을 반영하는데 제한적이며, 다양한 수문기상학적 조건을 고려한 시나리오 기반의 분석을 수행하는데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 특정 지점의 보 건설 이후 수문기상 자료를 이용하여 유해 남조류 개체수와 관계있는 수문기상학적 요인을 평가하고 최종적으로 Bayesian Poisson Regression 기반의 중·장기 녹조 예측 모형을 개발하였으며, 해설결과에 대한 불확실성 정보도 제공할 수 있도록 하였다.
To investigate latitudinal variations in the zooplankton community along the meridian line ($5^{\circ}N-12^{\circ}N$, $131.5^{\circ}W$), we measured temperature, salinity, nitrate, chlorophyll-a and zooplankton at depths above 200 m from July $10^{th}$ to $25^{th}$, 2003. For comparative analysis, data of the physico-chemical properties and chl-a were matched to the two sampling depths (surface mixed layer and thermocline depth-200 m) of zooplankton. Latitudinal differences in the mesozooplankton distribution were mainly influenced by divergence formed at a boundary line formed by currents of opposing directions, consisting of North Equatorial Current (NEC) and North Equatorial Counter Current (NECC). High concentrations of chl-a south of $9^{\circ}N$, caused by equatorial upwelling related nutrients, is thought to be affected by the role of this divergence barrier, supported by relatively low concentrations in waters north of $9^{\circ}N$. The latitudinal differences of the chl-a were significantly associated with the major groups of zooplankton, namely calanoid and cyclopoid copepods, appendicularians, ostracods, chaetognaths, invertebrate larvae, and others. And temperature significantly affected the latitudinal variation of radiolarians, siphonophores, salps and immature copepods. The latitudinal differences in the two factors, temperature and chl-a, which explained 71.0% of the total zooplankton variation, were characterized by the equatorial upwelling as well as the divergence at $9^{\circ}N$. The physical characteristics also affected the community structure and abundance of zooplankton as well as average ratios of cyclopoid versus calanoid copepods. The abundance of dominant copepods, which were consistent with chl-a, were often associated with the carnivorous zooplankton chaetognaths, implying the relative importance of bottom-up regulation from physical properties to predatory zooplankton during the study period. These results suggested that latitudinal distribution of zooplankton is primarily controlled by current-related divergences, while biological processes are of secondary importance in the northeastern Equatorial Pacific during the study period in question.
Kim, Sang-Woo;Go, Woo-Jin;Jang, Lee-Hyun;Lim, Jin-Wook;Yamada, Keiko
Proceedings of KOSOMES biannual meeting
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2008.05a
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pp.169-171
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2008
The objective of this paper is to explore the short-term variability of sea surface temperature (SST) and chlorophyll a (Chl-a) derived from satellite in the upwelling region of the southeast coast of Korea in summer. We particularly emphasize the spatial variability of SST and Chl-a in the East Korean Warm Current (EKWC) during summer monsoon. Spatial distribution of SST and Chl-a in the EKWC are described using SeaWiFS and AVHRR images in August, 2007. Spatial distribution of SST and Chl-a around EKWC can be classified into four categories in the profile of SST and Chl-a images: (1) coastal cold water region, (2) cold water region of thermal front, (3) warm water region, (4) cold water of offshore region.
Kim, Ho-Sub;Kong, Dong-Soo;Jung, Dong-Il;Hwang, Soon-Jin
Journal of Korean Society on Water Environment
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v.25
no.3
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pp.386-393
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2009
This study was carried out to assess water quality and to introduce the management measures for water quality improvement with the collected data from 87 agricultural reservoirs in Han river watershed. According to the water quality criteria (WQC) for lake based on the COD, TP, TN and chl.a concentration, 18, 16, 4 and 19 of 87 reservoirs exceed class IV, respectively. Based on the trophic state index (TSI) with chl.a concentration, 51 of selected reservoirs appeared to be eutrophic. Phosphorus was limiting nutrient on algal growth in 58 reservoirs. TP, chl.a and COD concentration in 23 of 49 agricultural reservoirs with chl.a concentration ${\geq}25{\mu}g/L$ and eutrophic exceed class IV by WQC. Also, the mean depth in 21 of 23 reservoirs was below 5m. Our results suggest that advanced wastewater treatment and crop land control in watershed of reservoirs with TP concentration ${\geq}0.1mg/L$ would be a effective tool to improve water quality. Dredging would to be effective measure in reservoirs with mean depth < 5 m and relatively old age. In reservoirs with chl.a concentration ${\geq}50{\mu}g/L$, application of technique such dissolved air flotation (DAF) and P inactivation be effective to improve water quality by removing particulate matters in water column. The management measure to control inflow such as sedimentation basin, Pre-dam and diversion would to be application in reservoirs with shallow depth, while large watershed and surface area.
The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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v.10
no.1
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pp.8-18
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2005
We studied seasonal distribution of the microphytobenthos and their primary production with $C^{14}$ method and carried out pigment analysis with HPLC in an estuarine mudflat of the Ganghwa Island, Korea from May 2002 to April 2004. The abundances of microphytobenthos were higher at the middle than upper part and lower part of intertidal flat. Abundances of microphytobenthos ranged from $2.3{\times}10^5\;cells\;cm^{-2}$ to $140.9{\times}10^5\;cells cm^{-2}$. The bloom of microphytobenthos was observed in the early spring and then it decreased from spring to summer and autumn. The pennate diatom was a predominated group among the microphytobenthos in this area. The dominant species were Paralia sulcata, Cylindrotheca closterium and Nitzschia sp.. Nitzschia sp. and Cylindrotheca closterium were predominant in February. The results of pigment analysis suggest the presence of diatoms, euglenophytes, chlorophytes, cyanobacteria, cryptophytes, chrysophytes, prymnesiophytes, dinoflagellates and prasinophytes. The biomass of microphytobenthos ranged from 1.18 to 34.25 mg chl-a $m^{-2}$, with a mean of 7.60 mg chl-a $m^{-2}$. The mean ratio of Fuco/Chl a was 0.7 which indicates that most of biomasses of microphytobenthos were due to diatoms. The ratios of Chl b/Chl a ranged from 0 to 0.82(with a mean of 0.17), implying that euglenophytes and chlorophytes lived together in special period seasonally. Temporal variation of primary production ranged from 4.2 to 113.0 $mgC{\cdot}m^{-2}{\cdot}hr^{-1}$(mean value was 33.9 $mgC{\cdot}m^{-2}{\cdot}hr^{-1}$ and initial slope$({\alpha})$ was measured from 0.002-0.005$(mgC\;mgchl-a^{-1}\;hr^{-1}){\cdot}({\mu}E\;m^{-2}\;s^{-1})^{-1}$. Assimilation number$(P_m)$ was in the range of 0.50-1.32 $mgC{\cdot}mgChl-a{\cdot}hr^{-1}$ and daily primary production ranged from 20.9 to 678.1 $mgC{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$(mean value was 206.72 $mgC{\cdot}m^{-2}{\cdot}^{-1}$).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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