• 대기
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• 제28권2호
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• pp.153-162
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• 2018

The statistical prediction model for wintertime surface air temperature, that is based on snow cover extent and Arctic sea ice concentration, is updated by considering $El-Ni{\tilde{n}}o$ Southern Oscillation (ENSO) and Quasi-Biennial Oscillation (QBO). These additional factors, representing leading modes of interannual variability in the troposphere and stratosphere, enhance the seasonal prediction over the Northern Hemispheric surface air temperature, even though their impacts are dependent on the predicted month and region. In particular, the prediction of Korean surface air temperature in midwinter is substantially improved. In December, ENSO improved about 10% of prediction skill compared without it. In January, ENSO and QBO jointly helped to enhance prediction skill up to 36%. These results suggest that wintertime surface air temperature in Korea can be better predicted by considering not only high-latitude surface conditions (i.e., Eurasian snow cover extent and Arctic sea ice concentration) but also equatorial sea surface temperature and stratospheric circulation.

• Ocean and Polar Research
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• 제31권4호
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• pp.297-304
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• 2009

We investigated the response of the westerly winds over the Southern Ocean (SO) to glacial boundary conditions for the Last Glacial Maximum using the CCM3 atmospheric general circulation model. In response to glacial boundary conditions, the zonally averaged maximum SO westerly winds weakened 20-35% and were displaced toward the equator by 3-4 degrees. This weakening of the SO westerly winds arose from a substantial increase in mean sea level pressure (MSLP) in the southern part of the SO around Antarctica relative to the northern part. The increase in MSLP around Antarctica is associated with a marked temperature reduction caused by an increase in sea ice cover and ice albedo feedback during the glacial time. The weakened westerly winds in the SO and their equator-ward displacement might play a role in reducing the atmospheric $CO_2$ concentration by reducing upwelling of the carbon rich deep water during the glacial time.

• 한국지구과학회지
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• 제28권5호
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• pp.545-555
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• 2007

Ocean general circulation model developed by GFDL on the basis of MOM4 of FMS are examined and evaluated in order to elucidate the global ocean status. The model employs a tripolar grid system to resolve the Arctic Ocean without polar filtering. The meridional resolution gradually increases from $1/3^{\circ}$ at the equator to $1^{\circ}$ at $30^{\circ}N(S)$. Other horizontal grids have the constant $1^{\circ}$ and vertical grids with 50 levels. The ocean is also coupled to the GFDL sea ice model. It considers tidal effects along with fresh water and chlorophyll concentration. This model is integrated for a 100 year duration with 96 cpu forced by German OMIP and CORE dataset. Levitus, WOA01 climatology, serial CTD observations, WOCE and Argo data are all used for model validation. General features of the world ocean circulation are well simulated except for the western boundary and coastal region where strong advection or fresh water flux are dominant. However, we can find that information concerning chlorophyll and sea ice, newly applied to MOM4 as surface boundary condition, can be used to reduce a model bias near the equatorial and North Pacific ocean.

• 한국해안해양공학회지
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• 제1권1호
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• pp.87-92
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• 1989

극지에서의 충돌 빙하중의 크기를 구하기 위해 지반, 구조 및 구조물을 일체로 하는 동적 모델을 제시하였다. 지반은 감쇠 효과를 고려한 비선형 스프링으로 이상화하였으며, 부빙과 구조물의 상호작용은 얼음의 특성을 고려한 비선형 스프링으로 이상화하였다. 이 모델에 의한 여름과 겨울의 부빙의 질량과 속도에 따른 영향을 모래지반과 시일토지반에 대해 각각 해석하여 에너지 평형 방법과 비교하였다. 해석 결과 모래지반의 경우는 대체적으로 에너지 평형 방법에 의한 값이 동적 모델에 의한 값보다 작게 나타났으며, 시일 토지반의 경우는 그 반대로 나타났다.

• Ocean and Polar Research
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• 제37권1호
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• pp.23-35
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• 2015

A 450 m-long sediment section was recovered from Hole U1359D located at the eastern levee of the Jussieau submarine channel on the Wilkes Land continental rise (East Antarctica) during IODP Expedition 318. The age model for Hole U1359D was established by paleomagnetic stratigraphy and biostratigraphy, and the ages of core-top and core-bottom were estimated to be about 5 Ma and 13 Ma, respectively. Biogenic opal content during this period varied between 3% and 60%. In the Southern Ocean, high biogenic opal content generally represents warm climate characterized by the increased light availability due to the decrease of sea-ice distribution. The surface water productivity change in terms of biogenic opal content at about 10.2 Ma in the Wilkes Land continental rise was related to the development of Northern Component Water. After about 10.2 Ma, more production of Northern Component Water in the North Atlantic caused to increase heat transport to the Southern Ocean, resulting in the enhanced diatom production. Miocene isotope events (Mi4~Mi7), which are intermittent cooling intervals during the Miocene, appeared to be correlated to the low biogenic opal contents, but further refinement was required for precise correlation. Biogenic opal content decreased abruptly during 6 Ma to 5.5 Ma, which most likely corresponds to the Messinian salinity crisis. Short-term variation of biogenic opal content was related to the extent of sea-ice distribution associated with the location of Antarctic Polar Front that was controlled by glacial-interglacial paleoclimate change, although more precise dating and correlation will be necessary. Diatom production in the Wilkes Land continental rise increased during the interglacial periods because of the reduced sea-ice distribution and the southward movement of Antarctic Polar Front.

• 천문학회보
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• 제36권1호
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• pp.27.2-27.2
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• 2011

The Kepler(NASA) and CoRoT(ESA) space telescopes are surveying thousands of exoplanet for finding Earth-like exoplanets with similar environments of the Earth. Then the TPF(NASA), DARWIN(ESA) and many large-aperture ground telescopes have plan for spectroscopic observations of these earth-like exoplanets in next decades. Now, it has been started to simulate the disk averaged spectra of the earthlike exoplanets for comparing the observed spectra and suggesting solutions of environment of these planets. Previous research, the simulations are based on radiative transfer method, but these are limited by optical models of Earth system and instruments. We introduce a new simulation method, IRT(Integrated Ray Tracing) to overcome limitations of previous method. The 3 components are defined in IRT; 1)Sun model, 2)Earth system model (Atmosphere, Land and Ocean), 3)Instrument model. The ray tracing in IRT is simulated in composed 3D real scale space from inside the sun model to the detector of instrument. The Sun model has hemisphere structure with Lambertian scattering optical model. Atmosphere is composed of 16 distributed structures and each optical model includes BSDF with using 6SV radiative transfer code. Coastline and 5 kinds of vegetation distribution data are used to land model structure, and its non-Lambertian scattering optical model is defined with the semi-empirical "parametric kernel method" used for MODIS(NASA) and POLDER(CNES) missions. The ocean model includes sea ice cap structure with the monthly sea ice area variation, and sea water optical model which is considering non-lambertian sun-glint scattering. Computation of spectral imaging and radiative transfer performance of Earth system model is tested with hypothetical space instrument in IRT model. Then we calculated the disk averaged spectra of the Earth system model in IRT computation model for 8 cases; 4 viewing orientation cases with full illuminated phase, and 4 illuminated phase cases in a viewing orientation. Finally the DAS results are compared with previous researching results of radiative transfer method.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권3호
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• pp.545-552
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• 2018

지반접지선은 남극 빙하 및 빙붕의 취약성을 나타내는 가장 핵심적인 척도로 물질균형의 증거로 사용된다. 본 연구에서는 SAR와 레이더 고도계 위성을 이용하여 빙하와 빙붕의 고해상도 수치고도모델을 제작하고, 이를 이용하여 동남극의 Campbell 빙하의 지반접지선의 위치를 추정하고 시공간적 변화를 관찰하였다. 2013년 6월 21일과 2016년 9월 10일에 획득된 TanDEM-X 와 TerraSAR-X 자료와 촬영날짜 대비 15일 이내의 CryoSat-2 레이더 고도계 자료의 조합을 이용하여 고해상도 수치고도모델을 제작 후 지반접지선을 추정하였으나 3년 동안 큰 변화를 관찰하지 못하였다. 지반접지선 추정 시 사용된 얼음의 평균 밀도는 정확하게 알려져 있기 않기 때문에 얼음의 밀도를 변화시킨 지반접지선의 변화를 분석하였다. DDInSAR로 추정된 지반접지선과는 공간적으로 큰 차이가 있었지만 광학위성의 표면 특징을 이용하여 추정된 지반접지선과는 얼음의 밀도가 약 $880kg/m^3$일 때 가장 유사하였다. 본 연구는 해저지형의 수직적 정확도에 따라서 결과의 신뢰도가 변할 수 있지만 얼음의 지반접지선 지역의 유체정역학적 얼음 두께가 더욱 큰 영향을 끼칠 것으로 고려되며 동일한 오차를 포함한 두 시기의 지반접지선을 비교하였기 때문에 상대적 변화는 의미가 있다고 고려된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권1호
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• pp.17-24
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• 2018

Grounding line of a glacier or ice shelf where ice bottom meets the ocean is sensitive to changes in the polar environment. Recent rapid changes of grounding lines have been observed especially in southwestern Antarctica due to global warming. In this study, ERS-1/2 and Sentinel-1A Synthetic Aperture Radar (SAR) image were interferometrically acquired in 1996 and 2015, respectively, to monitor the movement of the grounding line in the western part of Ronne Ice Shelf near the Antarctic peninsula. Double-Differential Interferometric SAR (DDInSAR) technique was applied to remove gravitational flow signal to detect grounding line from the interferometric phase due to the vertical displacement of the tide. The result showed that ERS-1/2 grounding lines are almost consistent with those from Rignot et al. (2011) which used the similar dataset, confirming the credibility of the data processing. The comparison of ERS-1/2 and Sentinle-1A DDInSAR images showed a grounding line retreat of $1.0{\pm}0.1km$ from 1996 to 2015. It is also proved that the grounding lines based on the 2004 MODIS Mosaic of Antarctica (MOA) images and digital elevation model searching for ice plain near coastal area (Scambos et al., 2017), is not accurate enough especially where there is a ice plain with no tidal motion.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권6_2호
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• pp.1299-1310
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• 2018

본 연구는 북극해에 분포하는 유빙의 움직임을 이해하기 위해 현장관측 자료와 입자 추적 방법을 사용하여 분포 및 이동경향을 분석하였다. 북극해에서 유빙의 움직임은 NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)에서 제공하는 ITP(Ice-Tethered Profiler)의 자료 중에서 2009년부터 2018년 자료를 이용했다. 유빙의 유동은 각 연도별로 분류하고 각각의 ITP 자료를 이용하여 위치 및 속도를 분석하였다. 입자 추적은 HYCOM(Hybrid Coordinate Ocean Model)과 ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)에서 제공하는 일별 해류 및 바람 자료를 사용하여 2009년부터 2018년까지의 유빙의 움직임을 모의하였다. 북극해 전역에서 유빙의 이동경향을 분석하기 위해서 현장관측 자료인 ITP자료를 입력 자료로 이용하여 북극해에서 해류와 바람과의 관계식을 계산하여 라그랑지안 입자 추적을 수행하였다. 입자 추적 시뮬레이션은 해류에 의한, 그리고 해류와 바람에 의한 영향을 고려한 두 종류의 실험을 수행하였고, 대부분의 입자는 해류와 바람의 영향을 고려한 경우에 현장관측 자료와 동일하게 재현되었다. 북극해에서 유빙의 움직임은 바람의 영향을 고려한 관계식을 이용하여 재현되었고, 이를 이용하여 특정 연도의 유빙의 이동경향을 분석하였다. 2010년의 경우 Arctic Oscillation Index(AOI)는 음의 해로 입자들은 보퍼트 환류(Beaufort Gyre)를 따라 명확하게 움직임을 보이고, 극점 인근에서는 상대적으로 더 빠른 속도를 나타낸다. 반면에 2017년의 경우 AOI는 양의 해로 대부분의 입자들은 Gyre에 크게 영향을 받지 않는 움직임을 보이며 보퍼트 해 (Beaufort Sea) 인근에서 나타나는 이동속도 또한 상대적으로 감소하였고, 극점에서의 이동속도도 감소했다. 2010년과 2017년의 계절적 특징은 2010년도의 유빙의 이동속도는 동계(0.22 m/s)에 증가되고 춘계(0.16 m/s)에 감소되며, 2017년의 경우 하계(0.22 m/s)에 증가되고 춘계(0.13 m/s)에 감소되었다. 결과적으로 입자추적 방법은 제한된 현장관측 자료를 대신하여 북극해에서 유빙의 분포 및 이동경향을 이해할 수 있는 방법으로 위성자료와 연계하여 장기적인 유빙의 탐지 및 이동경향을 이해하는 유용한 방법이 될 것이다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권6호
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• pp.809-816
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• 2014

Ocean Color product들은 해양 생태계를 이해하기 위해 중요한 변수이다. 고위도 지역에서는 해빙이 바다로 유입되어 ocean color product에 광학적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 북극 다산기지 근해의 피요르드에 대한 광학적 특성을 평가하고 높은 공간해상도를 가진 Landsat-8 OLI 영상의 엽록소-a(chlorophyll-a)와 부유물질(suspended sediment) 농도를 산출하고자 한다. 엽록소-a와 부유물질 농도를 추정하기 위해서 band ratio를 이용한 다양한 회귀 모델을 테스트했다. 위성영상과 관측된 실측 값과의 시간적인 차이 때문에 사용된 회귀모델은 높은 상관관계를 가지지는 못하였다. 하지만 Landsat-8 OLI 영상을 이용한 모델에서 생산된 엽록소-a와 부유물질 농도는 북극해 주변 피요르드와 해안지역에 대한 고해상도 위성 데이터를 활용한 모니터링 가능성을 보여주었다. 북극해 주변의 기후변화 패턴을 이해하기 위해서는 해양 생태계 변화에 ice meltig이 어떠한 영향을 미치는지를 이해하는 것이 필요하다. 본 연구의 결과는 고위도지역에서 ice melting이 해양생태계 변화에 미치는 영향을 고해상도로 모니터링을 하는데 사용된다. 극지연구소는 2002년부터 스발바드 다산기지을 운영하고 있으며 한국의 북극 기지를 기반으로 연구를 수행하였다.