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Summer Hydrographic Features of the East Sea Analyzed by the Optimum Multiparameter Method

OMP 방법으로 분석한 하계 동해의 수계 특성

  • Kim, Il-Nam (Department of Marine Science, College of Natural Science Pusan National University) ;
  • Lee, Tong-Sup (Department of Marine Science, College of Natural Science Pusan National University)
  • 김일남 (부산대학교 자연과학대학 해양과학과) ;
  • 이동섭 (부산대학교 자연과학대학 해양과학과)
  • Published : 2004.12.31

Abstract

CREAHS II carried out an intensive hydrographic survey covering almost entire East Sea in 1999. Hydrographic data from total 203 stations were released to public on the internee. This paper summarized the results of water mass analysis by OHP (Optimum Multiparameter) method that utilizes temperature, salinity, dissolved oxygen, pH, alkalinity, silicate, nitrate, phosphate and location data as an input data-matrix. A total of eight source water types are identified in the East Sea: four in surface waters(North Korea Surface Water, Tatar Surface Cold Water, East Korean Coastal Water, Modified Tsushima Surface Water), two intermediate water types (Tsushima Middle Water, Liman Cold Water), two deep water types (East Sea Intermediate Water, East Sea Proper Water). Of these NKSW, MTSW and TSCW are the newly reported as the source water type. Distribution of each water types reveals several few interesting hydrographic features. A few noteworthy are summarized as follows: The Tsushima Warm Current enter the East Sea as three branches; East Korea Coastal Water propagates north along the coast around $38^{\circ}N$ then turns to northeastward to $42^{\circ}N$ and moves eastward. Cold waters of northern origin move southward along the coast at the subsurface, which existence the existence of a circulation cell at the intermediate depth of the East Sea. The estimated volume of each water types inferred from the OMP results show that the deep waters (ESIW + ESPW) fill up ca. 90% of the East Sea basins. Consequently the formation and circulation of deep waters are the key factors controlling environmental condition of the East Sea.

하계 동해의 기원 해수 T-S diagram 방법에다 용존 산소를 추가시키고, 자료를 위도-경도 평면상에서 표시하는 방법으로 기원해수를 판별하였다. 하계에 동해에서 총 8개의 기원해수가 판별되었다. 표층해수로는 1) 고온-저염의 EKCW, 2) 고온-최저염의 NKSW, 3) 고온-고염의 MTSW, 4) 저온-저염의 TSCW의 4종류와 5) 최고염의 TMW, 6) 저온-저염-고농도의 산소를 가지는 LCW인 2종류의 중층수 그리고 심층수로 7) 저온-고염-고농도의 산소를 가지는 ESIW, 8) 최저온-고염-저농도의 산소를 가지는 ESPW 8종류로 구분할 수가 있었다. 특히, 동해 중 북부 해역에서 발견된 최저염의 NKSW(North Korea Surface Water), 기존에 알려진 대마난류 표층수에 비해 고염의 특징을 보여준 MTSW(Modified Tsushima Surface Water), 그리고 타타르 해협에서 시베리아 연안을 따라 남하하는 TSCW(Tatar Surface Cold Water)등이 이번 연구에서 새롭게 정의되었다. 조성비로 본 기원 해수의 흐름 총 8개의 기원해수에 대해 조성비 50% 이상을 기준으로 한 각 기원해수의 흐름을 Fig. 7에 나타내었다. 먼저 표층의 흐름을 보면, EKCW는 대한해협 서수도를 통해 동해 연안을 따라 북상하는 흐름을 보였고, MTSW는 대단해협 동수도를 통해 동해로 진입하여 $40^{\circ}N$ 부근까지 영향을 미쳤다. TSCW는 타타르 해협에서 시베리아 연안을 따라서 블라디보스톡 부근까지 남하를 하였고, NKSW는 동해 중부의 $40^{\circ}NP{\sim}42^{\circ}N$ 부근에 국지적으로 분포하였다(Fig. 7a). 중층에서는, TMW가 $40^{\circ}N$ 부근까지 영향을 미쳤고, 동해 북부 해역에서 기원한 LCW와 ESIW에 세력에 막혀 더 북진을 못하고 동진하는 것으로 판단되었다. LCW는 동해 북부해역에서 반시계 방향의 순환하는 흐름과 연안을 따라서 남하하는 흐름 두 종류의 흐름이 있는 것으로 판단되었다(Fig. 7b). 심층에서는, ESIW가 동해 북부 연안을 따라 $36^{\circ}N$ 부근까지 남하하는 흐름을 보였고, ESPW는 수심 500m 부근에서 시베리아 연안을 따라 남부 연안까지 남하하는 한 줄기가 있음을 알 수 있었다. 점차 수심이 깊어지면서 동해 남 북부 전체를 ESPW로 채우고 있어 어떤 흐름의 특징보다는 동해 전체의 상당한 부피를 차지함을 알 수 있었다(Fig. 7d). 동해 북부해역에서 생성되는 냉수들이 연안을 따라서 동해 남부해역으로 이동하는 흐름을 보여주었다. 따라서 동해 내부 순환의 큰 줄기는 연안을 따라 흐르는 냉수들의 흐름이며, 매년 동해남부 해역에 발생하는 용승 현상도 이러한 흐름의 연장선에 있음을 짐작할 수 있다(Lee and Kim 2003).

Keywords

References

  1. 강동진. 1999. 동해의 탄소 순환에 관한 연구. 이학 박사학위논문, 서울대학교, 81p.
  2. 김경렬, 이태식, 김 구, 정종률. 1991. 울릉분지 해역 동해 중층수의 화학적 특성. 한국해양학회지, 26(3), 278-287.
  3. 김영의, 정종률. 1989. 동해의 해수 순환에 대한 Numerical Modelling 연구 I. 폐쇄해역으로 가정한 경우. 한국해양학회지, 24(2), 96-108.
  4. 김일남. 2001. 최적화 다인자 분석방법(OMP)을 적용한 남해 수계 분석. 이학 석사학위 논문, 부산대학교. 121p.
  5. 김재연, 강동진, 김 응, 조진형, 이창래, 김경렬, 이동섭. 2003. 상자 모형으로 추정한 동해의 생물 펌프. 한국해양학회지, 8(3), 295-306.
  6. 김철호, 김 구. 1983. 한국 동해안에 출현하는 냉수괴의 특성과 기원. 한국해양학회지, 18(1), 73-83.
  7. 문창호, 양성렬, 양한섭, 조현진, 이승용, 김석윤. 1998. 동해 극전선역의 영양염류 순환과정 VI. Chlorophyll a 분포, 신생산 및 질산염의 수직확산. 한국수산학회지, 31(2), 259-266.
  8. 문창호, 양한섭, 이광우. 1996. 동해 극전선역의 영양염류 순환과정 I. 추계 수괴와 영양염 분포와의 관계. 한국수산학회지, 29(4), 503-526.
  9. 박청길. 1972. 대한해협의 수온 및 염분의 시간적 변동. 한국해양학회지, 7(1), 15-18.
  10. 박청길. 1978. 한국 동해안 냉수괴의 해양화학적 고찰. 한국수산학회지, 11(2), 49-54.
  11. 박청길. 1979. 한국 동해의 용존산소 분포의 특성에 관한 연구. 한국해양학회지, 14(2), 67-70.
  12. 양한섭, 김성수, 강창근, 조규대. 1991. 한반도 근해의 해류와 해수특성 III. 한국 동해 중부 극전선역에 출현하는 수괴의 화학적 특성. 한국수산학회지, 24(3), 185-192.
  13. 양한섭, 문창호, 오석진, 이행필. 1997. 동해 극전선의 영양염류 순환과정 II. 1995년 동계 입자태 유기탄소 및 유기질소의 분포. 한국수산학회지, 30(3), 442-450.
  14. 이홍재, 승영호. 1994. 한국 해양물리 연구의 현황과 발전: 문헌검토. 한국해양학회지, 29(1), 121-131.
  15. 조현진, 문창호, 양한섭, 강원배, 이광우. 1997. 동해 극전선역의 영양염류 순환 과정 III. 1995년 10월 동해 중부 및 북부 해역의 수괴와 영양염의 분포. 한국수산학회지, 30(3), 393-407.
  16. 한상복. 1992. 한반도 주변의 해양관측: 과거, 현재, 미래. 한국해양학회지, 27(4), 332-341.
  17. An, H.S. 1974. On the cold water mass around the southeast coast of Korean peninsula. J. Oceanol. Soc. Kor., 9(1), 10-18.
  18. Byun, S.K. and S.D. Chang. 1984. Two branches of Tsushima Warm Current in the western channel of the Korea Strait. J. Oceanol. Soc. Kor., 19(2), 200-209.
  19. Gamo, T., N. Momoshima, and S. Tolmacheyov. 2001. Recent upward shift of the deep convection system in the Japan Sea, as inferred from the geochemical tracers tritium, oxygen, and nutrients. Geophys. Res. Lett., 28 (21), 4143-4146. https://doi.org/10.1029/2001GL013367
  20. Hong, C.H. and K.D. Cho. 1983. The northern boundary of the Tsushima Current and its fluctuations. J. Oceanol. Soc. Kor., 18(1), 1-9.
  21. Kang, D.-J., S. Park, Y.-G. Kim, K. Kim, and K.-R. Kim. 2003. A moving-boundary box model(MBBM) for oceans in change: an application to the East/Japan Sea. Geophys. Res. Lett., 30(6), 1299, doi:10.1029/2002GL016486.
  22. Kawabe, M. 1982a. Branching of the Tsushima Current in the Japan Sea, Part I: data analysis. J. Oceanogr. Soc. Jap., 38, 97-107.
  23. Kawabe, M. 1982b. Branching of the Tsushima Current in the Japan Sea, Part II: numerical experiment. J. Oceanogr. Soc. Jap., 38, 183-192. https://doi.org/10.1007/BF02111101
  24. Kim, K. and J.Y. Chung. 1984. On the salinity minimum and dissolved oxygen maximum layer in the East Sea (Sea of Japan). p. 55-65. In: Ocean hydro-dynamics of the Japan and East China Seas. Elsevier, Amsterdam.
  25. Kim, K.-R. and K. Kim. 1996. What is happening in the East Sea (Japan Sea)?; recent chemical observations during CREAMS 93-96. J. Oceanol. Soc. Kor., 31(4), 164-172.
  26. Kim, K., K.-R. Kim, and D. Min. 2001. Warming and structural changes in the East Sea(Japan Sea): A clue to future changes in global oceans? Geophys. Res. Lett., 28(17), 3293-3296. https://doi.org/10.1029/2001GL013078
  27. Kim, K., K.-R. Kim, J.Y. Chung, H.S. Yoo, and S.G. Park. 1991. Characteristics of physical properties in the Ulleung Basin. J. Oceanol. Soc. Kor., 26(1), 83-100.
  28. Kim, K., K.-R. Kim, Y.G. Kim, Y.K. Cho, J.Y. Chung, B.H. Choi, S.K. Byun, G.H. Hong, M. Takematsu, J.H. Yoon, Y. Volkov, and M. Danchenkov. 1996. New findings from CREAMS observation: water masses and eddies in the East Sea. J Oceanol. Soc. Kor., 31(4), 155-163.
  29. Lee, J.C. 1983. Variation of sea level and sea surface temperature associated with wind-induced upwelling in the southeast coast of Korea in summer. J. Oceanol. Soc. Kor., 18(2), 149-160.
  30. Lee, J.C. and J.Y. Na. 1985. Structure of upwelling off the southeast coast of Korea. J. Oceanol. Soc. Kor., 20(3), 215-228.
  31. Lee, J.C. and W. Chung. 1981. On the seasonal variations of surface current in the eastern sea of Korea. J. Oceanol. Soc. Kor., 16(1), 1-11.
  32. Lee, T. and I.N. Kim. 2003. Chemical imprints of the upwelled waters off the coast of the southern East Sea of Korea. J. Oceanol. Soc. Kor., 38(3), 101-110.
  33. Lim, D.B. 1973. The movement of the cold water in the Korea Strait. J. Oceanol. Soc. Kor., 8(5), 46-52.
  34. Lim, D.B. and S.D. Chang. 1969. On the cold water mass in the Korea Strait. J. Oceanol. Soc. Kor., 4(2), 71-82.
  35. Menke, W. 1984. Geophysical data analysis: discrete inverse theory. Academic, San Diego, Calif.
  36. Moriyasu, S. 1972. The Tsushima Current. p. 353-369. In: Kuroshio-its physical aspects. ed. by H. Stommel and K. Yoshida. Univ. of Tokyo Press, Tokyo.
  37. Naganuma, K. 1972. The oceanographical conditions in the Japan Sea. p. 32-38. In: Gyokaikyo Handobukku (Handbook of Fish. Oceanogr.). Zengyoren Gyokaikyo Center.
  38. Seung, Y.H. 1984. A numerical experiment of the effect of coastline geometry on the upwelling along the east coast of Korea. J. Oceanol. Soc. Kor., 19(1), 24-30.
  39. Seung, Y.H. 1992. A simple model for separation of East Korean Current and formation of North Korean Cold Current. J. Oceanol. Soc. Kor., 27(3), 189-196.
  40. Seung, Y.H. and K. Kim. 1993. A numerical modeling of the East Sea circulation. J. Oceanol. Soc. Kor., 28(4), 292-304.
  41. Talley, L.D., V. Lobanov, V. Ponomarev, A. Salyuk, P. Tishchenko, I. Zhabin, and S. Riser. 2003. Deep convection and brine rejection in the Japan Sea. Geophys. Res. Lett., 30(4), 1159, doi: 10.1029/2002GL016451.
  42. Tomczak, M. and D.G.B. Large. 1989. Optimum multiparameter analysis of mixing in the thermocline of the eastern Indian Ocean. J. Geophys. Res., 94, 16141-16149. https://doi.org/10.1029/JC094iC11p16141
  43. Uda, M. 1934. The results of simultaneous oceanographical investigations in the Japan Sea and its adjacent waters in May and June, 1932 (in Japanese). J. Imp. Fish. Exp. Sta., 5, 57-190.
  44. Yasui, M., Y. Yasuoka, K. Tamioka, and O. Shiota. 1967. Oceanographic studies of the Japan Sea (1) water characteristics. Oceanogr. Mag., 19, 177-192.
  45. Yoon, J.H. 1982a. Numerical experiment on the circulation in the Japan Sea, Part : formation of the East Korean Warm current. J. Oceanogr. Soc. Jap., 38, 43-51. https://doi.org/10.1007/BF02110289
  46. Yoon, J.H. 1982b. Numerical experiment on the circulation in the Japan Sea, Part : formation of nearshore branch of the Tsushima Current. J. Oceanogr. Soc. Jap., 38, 119-124.

Cited by

  1. Temporal variation and stoichiometric ratios of organic matter remineralization in bottom waters of the northern Gulf of Mexico during late spring and summer vol.120, pp.12, 2015, https://doi.org/10.1002/2015JC011453
  2. Water column denitrification rates in the oxygen minimum layer of the Pacific Ocean along 32°S vol.27, pp.3, 2013, https://doi.org/10.1002/gbc.20070
  3. Distribution of Nutrients and Chlorophyll a in the Surface Water of the East Sea vol.19, pp.2, 2016, https://doi.org/10.7846/JKOSMEE.2016.19.2.87
  4. Temporal variation of summertime denitrification rates in the Texas–Louisiana inner shelf region in the Gulf of Mexico: A modeling approach using the extended OMP analysis vol.66, 2013, https://doi.org/10.1016/j.csr.2013.07.005
  5. Seasonal Variation of Phytoplankton Assemblages Related to Surface Water Mass in the Eastern Part of the South Sea in Korea vol.35, pp.2, 2013, https://doi.org/10.4217/OPR.2013.35.2.157
  6. Distributions of Dissolved Pb and Cd in the Surface Water of East Sea, Korea vol.18, pp.2, 2015, https://doi.org/10.7846/JKOSMEE.2015.18.2.64
  7. Physicochemical Properties and the Origin of Summer Bottom Cold Waters in the Korea Strait vol.26, pp.4, 2004, https://doi.org/10.4217/OPR.2004.26.4.595
  8. Dissolved Copper and Nickel in the surface water of East Sea, Korea vol.17, pp.4, 2014, https://doi.org/10.7846/JKOSMEE.2014.17.4.257