• Ocean and Polar Research
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• 제30권3호
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• pp.325-334
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• 2008

A biogeochemical model was used to estimate air-sea $CO_2$ exchange over the East China Sea. Since fresh water discharge from the Changjiang River and relevant chemistry were not considered in the employed model, we were not able to produce accurate results around the Changjiang River mouth. This factor aside, the model showed that the East China Sea, away from the Changjiang River mouth, takes approximately $1.5{\sim}2\;mole\;m^{-2}yr^{-1}$ of $CO_2$ from the atmosphere. The model also showed that biological factors modify the air-sea $CO_2$ flux by only a few percent when we assumed that biological activity increased two-fold. Therefore, we can argue that the biological effect is not strong enough over this area within the framework of the current phosphate-based biological model. Compared to the preindustrial era, in 1995 the East China Sea absorbed $0.4{\sim}0.8\;mole\;m^{-2}yr^{-1}$ more $CO_2$. If warming of the sea surface is considered, in addition to the increase in atmospheric $CO_2$ concentration, by 2045 the East China Sea would absorb $0.2{\sim}0.4\;mole\;m^{-2}yr^{-1}$ less $CO_2$ compared to the non-warming case.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 1998년도 Proceedings of International Symposium on Remote Sensing
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• pp.49-57
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• 1998

CO2 transfer velocity is one of the key parameters for CO2 flux estimation at air - sea interface. However, current studies show that significant inconsistency still exists in its estimation when using different models and remotely sensed data sets, which acts as one of the main uncertainties involved in the computation of CO2 exchange coefficient between air - sea interface. In this study, wind data collected from SSM/I and scatterometer onboard ERS-1, in conjunction with operational NOAA/AVHRR, are applied to different models for calculating CO2 exchange coefficient in the world ocean. Their interrelationship and discrepancies inherent with different models and satellite data are analyzed. Finally, the seasonal and inter-annual variation of CO2 exchanges coefficient for different ocean basins are presented and discussed.

• Journal of the korean society of oceanography
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• 제38권3호
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• pp.135-142
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• 2003

Gas flux across the air-sea interface is often determined by the product of gas transfer velocity k) and the difference of concentrations in water and air. k is primarily controlled by wind stress on the air-sea interface, thus all parameterizations ofk involve wind speed, a rough indicator of wind stress, as one of the independent variables. We attempted to explore the spatial and temporal variations of k in the East (Japan) Sea using a database from Naet al. (1992). Three different parameterizations were employed: those of Liss and Merlivat (1986), Wanninkhof(1992), and Wanninkhofand McGillis (1999). The strong non-linear dependence of k on wind speed in all parameterizations leads us to examine the effect of time resolution, in which the binned wind speeds are averaged, on the estimation ofk. Two time resolutions of 12 hours (short-term) and one month (long-term) were chosen. The mean wind speeds were fed into the given parameterizations, resulting in six different transfer velocities of $CO_2$ ranging from 12 to 32 cm/h. In addition to the threefold difference depending on the choice of parameterization, the long-term average of wind speed results in a value ofk up to 20% higher than the short-term (12 hours) average of wind speed due to the non-Rayleigh wind distribution in the East (Japan) Sea. While it is not known which parameterization is more reliable, this study proposes that the time-averaged wind speed should not be used in areas where non-Ralyleigh wind distribution prevails such as the East (Japan) Sea. The net annual $CO_2$ flux was estimated using the value of k described above and the monthly ${\Delta}fCO_2$ of Oh et al. (1999); this ranges from 0.034 to 0.11 Gt-C/yr.

• 한국해양학회지:바다
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• 제18권4호
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• pp.266-276
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• 2013

바다-육지-대기로 이루어진 기후 시스템에서 가장 큰 탄소의 저장고는 바다이다. 바다가 대기로부터 탄소를 흡수하는 주요 수단은 생물 활동에 의한 것으로서, 광합성에 의해 유기 물질로 동화된 탄소가 해저로 침강하고 분해되는 과정에서 깊은 바다물은 탄소를 축적하게 된다. 이러한 탄소 수송 작용을 생물 펌프라 부르며, 해수면 탄소 농도를 낮춤으로써 대기 중 이산화탄소 분압을 낮은 상태로 유지해주는 중요한 기작이다. 생물 펌프에 의해 해저에 축적된 탄소는 해양 순환에 의해 해수면에 돌아오고, 해양-대기 기체 교환에 의해 대기로 배출된다. 바다가 대기와 소통하는 이산화탄소의 양은 과거 빙하기-간빙기 기후 변동과 관련하여 과거 수십만년동안 대기 중 이산화탄소 분압변화에 주도적인 역할을 하여 온 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 바다에서 일어나는 탄소 순환을 간단하게 소개하고, 해양 순환의 변화가 어떻게 탄소 순환을 변형시키고, 대기 중 이산화탄소에 영향을 미치는지를 기후 변동의 관점에서 살펴보고자 한다.

• 한국수산과학회지
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• 제47권6호
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• pp.1026-1036
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• 2014

Real-time monitoring for environmental factors (temperature, salinity, chlorophyll-a, etc.) and fugacity of carbon dioxide ($fCO_2$) was conducted at an oyster Crassostrea gigas farm in Goseong Bay, south coast of Korea during 2-4th of November, 2011. Surface temperature and salinity were ranged from $17.9-18.7^{\circ}C$ and 32.7-33.8, respectively, with daily and inter-daily variations due to tidal currents. Surface $fCO_2$ showed a range of $390-510{\mu}atm$ and was higher than air $CO_2$ during the study period. Surface temperature, salinity and $fCO_2$ are showed significant correlations with chl.-a and nutrients, respectively. It means when chl.-a value is high in surface water of the oyster farm, active biological production consume $CO_2$ and nutrients from environments and produce oxygen, suggesting a tight feedback between biological processes and environmental reaction. Thus, factors affecting the surface $fCO_2$ were evaluated using a simple mass balance. Temperature and biological productions by phytoplankton are the main factors for $CO_2$ drawdown from afternoon to early night, while biological respiration increases seawater $CO_2$ at night. Air-sea exchange fraction acts as a $CO_2$ decreasing gear during the study period and is much effective when the wind speed is higher than $2-3m\;s^{-1}$. Future studies about organic carbon and biological production/respiration are required for evaluating the roles of oyster farms on carbon sink and coastal carbon cycle.

• 한국해양학회지:바다
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• 제17권4호
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• pp.243-251
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• 2012

부산시 기장군 일광 해조류양식장에서 2011년 7월 5일부터 6일까지 약 30시간동안 해양 표층수의 수온, 염분 등의 환경인자와 pH와 이산화탄소분압($fCO_2$)을 연속 관측하였다. 표층수의 수온과 염분은 $12.5{\sim}17.6^{\circ}C$, 33.7~34.0범위를 보였으며, 조석과 광주기, 해류 등의 영향으로 일변화 및 일간변화를 크게 나타내었다. 이산화탄소분압과 pH는 381~402 ${\mu}atm$, 8.03~8.15범위를 보였으며, 엽록소는 0.8~5.8 ${\mu}g\;L^{-1}$ 범위를 보였다. 이산화탄소분압, pH 그리고 엽록소는 최대 간조와 성층이 강했던 5일 오후 5시 전후에 최소 및 최고치를 보였으며, 이는 엽록소에 의한 생물생산 결과 이산화탄소는 낮고 pH는 높아진 것을 의미한다. 해조양식장 이산화탄소변화에 대한 단순 수지모델을 적용한 결과, 낮에는 생물생산에 의한 감소가 수온상승, 대기와의 교환에 의한 증가와 상쇄하는 것으로 나타났으며, 밤에는 대기와의 교환 물리적 혼합에 대한 과대 평가로 관측치보다 다소 높게 나타났다. 모델결과는 해조양식장 이산화탄소분압 총변화량의 14~40%는 해조류의 일차생산에 의한 것으로 나타났다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권2호
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• pp.118-124
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• 2007

해양은 인류가 산업활동을 통하여 방출한 이산화탄소를 대부분 흡수할 수 있으나 자연상태에서는 대기 중 이산화탄소가 해양으로 흡수되는 속도가 매우 느리기 때문에, 가시적인 대기중 온실가스농도저감을 위해서는 인공적으로 해양의 중심층으로 이산화탄소를 직접 분사시켜 해수에 용해시키는 방법을 사용할 수 있다. 화력발전소나 제철소 등 이산화탄소를 대량으로 발생시키는 곳에서 이를 직접 포집하여 선박으로 필리핀해나 일본 동쪽의 공해역으로 운송하여 중심층(수심 $2,000{\sim}3,000\;m$)에 분사시킨다면 수 백년 이상 해양에 저장할 수 있다. 해수에 용해된 이산화탄소는 분사지역을 중심으로 해수의 pH를 감소시키는데, 환경변화가 매우 적은 심해에 적응한 생물들은 작은 환경의 변화에도 큰 영향을 받을 수 있기 때문에, $CO_2$ 분사를 시행하려면 이에 의한 생태영향평가를 수행해야 한다. 생태계에 나타나는 손실이 $CO_2$ 분사에 의한 이득보다 작을 경우에만 심층 분사를 통한 해양 이산화탄소 격리가 경제적인 측면에서 유효하다.

• 한국지구과학회지
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• 제43권1호
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• pp.91-109
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• 2022

해양은 대기로 배출된 이산화탄소의 30% 가량을 흡수하여 대기 중 이산화탄소 농도를 감소시키는 역할을 하였으나, 이 때문에 해양의 pH와 탄산염 이온(CO₃^2-)이 감소하는 해양산성화 현상을 겪고 있다. 본 논문에서는 황해 연안역의 신규 관측자료를 타 해역에서 획득된 기존 연구자료와 합쳐서 우리나라 주변 해역의 해양산성화 현황을 파악하고자 하였다. 우리나라 주변의 황해, 동해, 동중국해(남해 포함)는 대기 중 이산화탄소를 흡수하고 있으나, 외해 대부분의 해역에서 해양산성화의 지표인 아라고나이트 포화도가 1 이상인 것으로 나타났다. 남해 동부 연안역에서는 담수 공급으로 인한 희석과 성층 형성, 생물에 의한 유기물 생성과 분해가 표층과 저층의 계절적 해양산성화 변동에 큰 영향을 끼쳤다. 진해만은 빈산소화 현상, 광양만은 담수로 인한 희석으로 여름철 광범위한 해역에서 아라고나이트 포화도가 1 미만으로 감소하여, 탄산칼슘 패각(CaCO₃ shell)을 가진 생물들에게 잠재적 위협이 될 것으로 보고되었다. 하지만 담수 유입이 많은 황해 연안역에서는 진해만과 광양만과 같이 뚜렷하고 광범위한 산성화는 발견되지 않았기 때문에, 연안역에서는 각 해역별 특성에 따라 해양산성화의 양상을 진단해야 할 필요가 있었다. 우리나라 동해 남서부 해역의 계절적 용승 현상 역시 해양산성화에 영향을 미칠 수 있다. 이런 계절적 요인과 더불어, 대기 중의 이산화탄소 및 산성물질이 해양으로 계속 유입되면서, 우리나라 바다의 아라고나이트 포화도가 지속적으로 감소할 것으로 예상된다. 따라서 해양산성화로부터 수산자원과 해양생태계를 보호하기 위해 향후 체계적인 해양산성화 모니터링을 강화해야 할 것이다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제8권3호
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• pp.295-306
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• 2003

산업혁명 이후 인류가 과량으로 방출한 이산화탄소가 지구환경에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 해양이 흡수하는 탄소량의 크기가 얼마인지에 대한 연구들이 진행되고 있다. 대양과 비슷한 순환 특징을 가지고 있는 동해가 이산화탄소 증가와 지구온난화에 대해 어떻게 반응하는지를 알아보기 위한 연구계획의 일환으로 탄소순환에 중요하게 기여하는 생물펌프의 크기를 간단한 상자모형을 적용시켜 추정하였다. 매개변수로는 인산염을 사용하였는데, 동해에서 일어나고 있는 수층 구조의 변화를 고려해서 해수 수지와 용존산소 수지를 맞춘 다음에, 인산염의 과거 자료를 바탕으로 인의 순환 플럭스를 모사하였다. 1952년부터 2040년까지 모사해 본 결과, 동해에서 생물펌프는 점차 강화되고 있고, 현재 0.0156 Pg C yr$^{-1}$ 정도를 해양 내부로 내보내고 있는 것으로 추정된다. 한편 동해의 해수순환은 저층수를 만드는 것이 줄어드는 반면 중앙층으로 유입이 증가하는 추세이다. 산소가 풍부한 표층수가 중앙층으로 유입되면서 유광층에서 하강한 생물입자들의 분해가 이 층에서 활발해져서 영양염을 표층으로 되돌리는 것이 강화될 것으로 보인다. 이렇게 되면 생물에 의한 탄소제거가 늘어나게 될 깃이다. 지난 50년간의 생물펌프 변화로 블 때 산업혁명 이후 생물에 의한 동해의 인류기원 이산화탄소 흡수량은 0.025 Pg C 정도로 추정된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제27권3호
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• pp.144-157
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• 2022

비활성기체는 화학적, 생물학적 반응을 하지 않는 보존적인 특성을 가지고 있어 해양에서 수온과 염분 변화, 기체 주입, 해수의 혼합과 빙하 융해수의 분포와 같은 물리적인 변화의 추적자로 활용되고 있다. Ne, Ar과 Kr을 정밀하게 분석하기 위해 사중극자 질량 분석기, 고진공 전처리 라인, 초저온 냉각 트랩과 동위원소 표준기체로 구성된 분석 시스템을 제작했다. 고진공 라인은 시료의 용존 기체를 추출하여 동위원소 표준기체와 혼합하는 시료추출부, 합금 물질을 이용하여 반응성 기체를 제거하고 초저온 냉각 트랩으로 비활성기체를 기화점에 따라 분별 증류하는 기체 준비부, 비활성기체를 원소별로 측정하는 기체 측정부로 구성하였다. 기체준비부에 결합한 초저온 냉각 트랩은 질량분석기 내 Ar와 CO₂의 부분압을 현저히 낮추어 Ne 동위원소 분석의 오차를 감소시켰다. 동위원소 표준기체는 ²²Ne, ³⁶Ar과 ⁸⁶Kr를 혼합하여 제작하였고, 혼합 표준 기체의 원소별 양은 대기를 반복 측정하여 역동위원소 희석법으로 결정했다. 대기 평형수 반복 분석의 상대 오차는 Ne, Ar과 Kr에 대해 각각 0.7%, 0.7%, 0.4%이었다. 반복 측정한 대기 평형수의 농도와 포화 농도의 차이로 확인한 분석시스템의 정확도는 Ne, Ar, Kr에 대해 각각 0.5%, 1.0%, 1.7%이었다.