• Ocean and Polar Research
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• 제44권4호
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• pp.269-285
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• 2022

The interaction between ocean and ice shelf is a critical physical process in relation to water mass transformations and ice shelf melting/freezing at the ocean-ice interface. However, it remains challenging to thoroughly understand the process due to a lack of observational data with respect to ice shelf cavities. This is the first study to simulate the variability and circulation of water mass both overlying the continental shelf and underneath an ice shelf and an ice tongue in the Terra Nova Bay (TNB), East Antarctica. To explore the properties of water mass and circulation patterns in the TNB and the corresponding effects on sub ice shelf basal melting, we explicitly incorporate the dynamic-thermodynamic processes acting on the ice shelf in the Regional Ocean Modeling System. The simulated water mass formation and circulation in the TNB region agree well with previous studies. The model results show that the TNB circulation is dominated by the geostrophic currents driven by lateral density gradients induced by the releasing of brine or freshwater at the polynya of the TNB. Meanwhile, the circulation dynamics in the cavity under the Nansen Ice shelf (NIS) are different from those in the TNB. The gravity-driven bottom current induced by High Salinity Shelf Water (HSSW) formed at the TNB polynya flows towards the grounding line, and the buoyance-driven flow associated with glacial meltwater generated by the HSSW emerges from the cavity along the ice base. Both current systems compose the thermohaline overturning circulation in the NIS cavity. This study estimates the NIS basal melting rate to be 0.98 m/a, which is comparable to the previously observed melt rate. However, the melting rate shows a significant variation in space and time.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제33권4호
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• pp.345-348
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• 2016

In December 2015, we have installed neutron monitor at the Jang Bogo station in Antarctica. The Jang Bogo station is the second science station which is located at the coast ($74^{\circ}\;37.4^{\prime}S$, $164^{\circ}\;13.7^{\prime}E$) of Terra Nova Bay in Northern Victoria Land of Antarctica. A neutron monitor is an instrument to detect neutrons from secondary cosmic rays collided by the atmosphere. The installation of neutron monitor at Jang Bogo station is a part of transferred mission for neutron monitor at McMurdo station of USA. Among 18 tubes of 18-NM64 neutron monitor, we have completed relocation of 6 tubes and the rest will be transferred in December 2017. Currently, comparison of data from both neutron monitors is under way and there is a good agreement between the data. The neutron monitor at Jang Bogo station will be quite useful to study the space weather when the installation is completed.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제35권3호
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• pp.185-193
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• 2018

Jang Bogo Station (JBS), the second Korean Antarctic research station, was established in Terra Nova Bay, Antarctica ($74.62^{\circ}S$ $164.22^{\circ}E$) in February 2014 in order to expand the Korea Polar Research Institute (KOPRI) research capabilities. One of the main research areas at JBS is space environmental research. The goal of the research is to better understand the general characteristics of the polar region ionosphere and thermosphere and their responses to solar wind and the magnetosphere. Ground-based observations at JBS for upper atmospheric wind and temperature measurements using the Fabry-Perot Interferometer (FPI) began in March 2014. Ionospheric radar (VIPIR) measurements have been collected since 2015 to monitor the state of the polar ionosphere for electron density height profiles, horizontal density gradients, and ion drifts. To investigate the magnetosphere and geomagnetic field variations, a search-coil magnetometer and vector magnetometer were installed in 2017 and 2018, respectively. Since JBS is positioned in an ideal location for auroral observations, we installed an auroral all-sky imager with a color sensor in January 2018 to study substorms as well as auroras. In addition to these observations, we are also operating a proton auroral imager, airglow imager, global positioning system total electron content (GPS TEC)/scintillation monitor, and neutron monitor in collaboration with other institutes. In this article, we briefly introduce the observational activities performed at JBS and the preliminary results of these observations.

• Ocean and Polar Research
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• 제43권4호
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• pp.321-334
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• 2021

'Marine mammals-based observations' refers to data acquisition activities from marine mammals by instrumenting CTD (Conductivity-Temperature-Depth) sensors on them for recording vertical profiles of ocean variables such as temperature and salinity during animal diving. It is a novel data collecting platform that significantly improves our abilities in observing extreme environments such as the Southern Ocean with low cost compared to the other conventional methods. Furthermore, the system continues to create valuable information until sensors are detached, expanding data coverage in both space and time. Owing to these practical advantages, the marine mammals-based observations become popular to investigate ocean circulation changes in the Southern Ocean. Although these merits may bring us more opportunities to understand ocean changes, the data should be carefully qualified before we interpret it incorporating shipboard/autonomous vehicles/moored CTD data. In particular, we need to pay more attention to salinity correction due to the usage of an unpumped-CTD sensor tagged on marine mammals. In this article, we introduce quality control methods for the marine mammals-based CTD profiles that have been developed in recent studies. In addition, we discuss strategies of quality control specifically for the seal-tagging CTD profiles, successfully having been obtained near Terra Nova Bay, Ross Sea, Antarctica since February 2021. It is the Korea Polar Research Institute's research initiative of animal-borne instruments monitoring in the region. We anticipate that this initiative would facilitate collaborative efforts among Polar physical oceanographers and even marine mammal behavior researchers to understand better rapid changes in marine environments in the warming world.

• 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.

• 대한원격탐사학회지
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• 제29권1호
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• pp.45-55
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• 2013

동남극의 Campbell 빙하는 테라노바 만으로 유출되는 주요한 빙하 중 하나이다. Campbell 빙하는 동남극 빙상의 질량 균형에 영향을 미치고 있기 때문에 정확한 면적 및 흐름속도의 분석이 필요하다. 그러나 Campbell 빙하에 대한 연구는 1990년 이후로 거의 수행되지 않았다. 이 연구에서는 2010년 6월부터 2012년 1월 사이에 Campbell 빙하가 촬영된 59장의 COSMO-SkyMed SAR 영상을 획득하였다. 디지타이징 방법과 영상정합에 의한 변위추적 기법을 적용하여 Campbell Glacier Tongue의 면적과 Campbell 빙하의 흐름속도를 추정하였다. Campbell Glacier Tongue의 면적은 여름철에 얼음의 붕괴로 인해 감소하고 겨울철에 증가하지만 증감의 폭이 크지 않았고, 평균 75.5 $km^2$의 면적을 유지하였다. Campbell Glacier Tongue의 유출량은 $0.58{\pm}0.12km^3/yr$로 추정되었는데, 이는 1989년에 비해 증가한 것이다. Campbell Glacier Tongue의 흐름속도는 181-268 m/yr로서 1988-1989년의 흐름속도에 비해 빠르며, 이는 빙하의 유출량 증가에 영향을 준 것으로 해석되었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권6_3호
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• pp.2035-2046
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• 2021

빙하 이동속도는 빙하역학 연구에 가장 기초가 되는 관측치로 기후 변화에 따른 해수면 상승 등을 예측하는데 매우 중요한 지시자이다. 본 연구에서는 SAR 오프셋트래킹 기법을 통해 동남극 테라노바 만에 위치한 Campbell Glacier에 대한 2차원 이동속도를 관측하였다. 이를 위하여 연구지역에 대하여 2021년 7월 9일과 2021년 8월 6일에 촬영한 국내 KOMPSAT-5 SAR 위성영상을 획득하였다. 선행 연구를 통하여 제안한 다중변위커널을 활용한 오프셋트래킹 기법은 해상도와 정밀도를 모두 만족하는 최적의 결과를 얻는 기법이다. 하지만 커널 크기에 따라 오프셋트래킹을 반복하여 수행하기 때문에 매우 집약적인 연산 능력과 시간이 필요하게 된다. 따라서 본 연구에서는 전략적으로 coarse-to-fine SAR 오프셋트래킹 방법을 고안하였다. coarse-to-fine 오프셋트래킹을 통하여 일반적인 오프셋트래킹 결과보다 해상도는 유지되고 정밀도는 향상(특히, 비행방향으로 약 4배)된 결과를 획득할 수 있다. 이 기법을 활용하여 Campbell Glacier에 대한 2차원 이동속도 영상을 생성하였다. 2차원 이동속도 영상을 분석한 결과 Campbell Glacier의 지반선(grounding line)은 대략 위도 -74.56N 부근에 존재하는 것으로 관측할 수 있었다. 이 연구에서 분석된 Campbell Glacier Tongue의 흐름속도(185-237 m/yr)는 1988-1989년의 흐름속도(140-240 m/yr)에 비하여 증가하였다. 그리고 2010-2012년의 흐름속도(181-268 m/yr)에 비하여 지반선 부근에서 이동속도는 유사하였지만 Campbell Glacier Tongue의 끝부분에서의 이동속도는 감소한 것을 확인할 수 있었다. 하지만 이는 본 연구의 연구 결과는 28일 동안 발생한 빙하의 이동속도를 연간 속도로 환산한 것이기 때문에 발생하는 오차일 가능성이 있다. 향후 정확한 비교를 위해서는 시계열적으로 자료를 확장하여 연간 속도를 정확하게 계산하는 과정이 필요할 것이다. 이 연구를 통해 최초로 국내 X-밴드 SAR 위성인 KOMPSAT-5 위성 영상을 활용하여 빙하의 2차원 이동속도를 관측하였으며, KOMPSAT-5 영상의 coarse-to-fine SAR 오프셋트래킹 기법이 빙하의 2차원 이동속도 관측에 매우 유용함을 확인할 수 있었다.