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Sea spray effects on typhoon prediction in the Yellow and East China Seas: case studies using a coupled atmosphere-ocean-wave model for Lingling (2019) and Maysak (2020)
No full textThis study investigates the impact of sea spray parameterization on typhoon prediction in the Yellow and East China Seas (YECS) region. Using an air-sea-wave coupled model, we evaluate changes due to sea spray effects in the simulated intensity and structure of Typhoons Lingling (2019) and Maysak (2020). Enabling sea spray effect enhances surface turbulent heat fluxes considerably around the typhoon centers (74% increase for Lingling, 92% for Maysak), leading to a better representation of typhoon intensification phases. Analysis of thermodynamic processes reveals that sea spray-induced warming emerges before rapid intensification, with enhanced temperature and moisture profiles throughout the troposphere supporting stronger secondary circulation. As a result, key aspects of typhoon prediction exhibit significant improvements: root-mean-squared errors decreased by 63% in minimum central pressure and 60% for maximum wind speed in the case of Maysak. The results demonstrate that sea spray effects are strongly modulated by sub-surface ocean conditions, with a greater surface heat flux enhancement for Maysak that moved along warmer Kuroshio and Tsushima currents than for Lingling which passed over Yellow Sea Bottom Cold Water. Our findings demonstrate the significant potential to improve typhoon predictions in the YECS region by incorporating sea spray effects.11Nsciescopu
Interlaboratory Comparison Reveals State of the Art in Microplastic Detection and Quantification Methods
No full textIn this study, we investigate the current accuracy of widely used microplastic (MP) detection methods through an interlaboratory comparison (ILC) involving ISO-approved techniques. The ILC was organized under the prestandardization platform of VAMAS (Versailles Project on Advanced Materials and Standards) and gathered a large number (84) of analytical laboratories across the globe. The aim of this ILC was (i) to test and to compare two thermo-analytical and three spectroscopical methods with respect to their suitability to identify and quantify microplastics in a water-soluble matrix and (ii) to test the suitability of the microplastic test materials to be used in ILCs. Two reference materials (RMs), polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene (PE) as powders with rough size ranges between 10 and 200 mu m, were used to press tablets for the ILC. The following parameters had to be assessed: polymer identity, mass fraction, particle number concentration, and particle size distribution. The reproducibility, SR, in thermo-analytical experiments ranged from 62%-117% (for PE) and 45.9%-62% (for PET). In spectroscopical experiments, the SR varied between 121% and 129% (for PE) and 64% and 70% (for PET). Tablet dissolution turned out to be a very challenging step and should be optimized. Based on the knowledge gained, development of guidance for improved tablet filtration is in progress. Further, in this study, we discuss the main sources of uncertainties that need to be considered and minimized for preparation of standardized protocols for future measurements with higher accuracy.11Nsciescopu
Improved method for estimating trophic position of the coastal blooming moon jellyfish aurelia coerulea: considering large carbon trophic discrimination factors and diet contributions
No full textStable isotope analysis (SIA) is an excellent tool for understanding ecology for several decades. In particular, the fact that trophic discrimination factors (TDFs) are generally constant in a given ecosystem (e.g., terrestrial or aquatic) has enabled SIA to determine trophic position (TP) and track energy sources. However, the exceptional cases of TDF make it challenging to understand marine food webs by SIA. In the food chain, jellyfish, a voracious predator, have received considerable attention because of their large biomass and their impact on competition with other organisms. However, because of the uncommon TDF of jellyfish, their ecological characteristics related to feeding and their niche or TP throughout their life cycles are marginal. In this study, the TP of the moon jellyfish Aurelia coerulea was calculated using a stable isotope approach. In particular, TP for polyps was calculated for the first time, and a TP of 1.9 was obtained using a general TDF. However, a method using a specific TDF was needed for medusae because of their specific nitrogen metabolism related to gelatinous accumulation. A new formula for the TP of medusae was based on the feasible TDF (4.2) of carbon isotope ratios along with its diet contributions. As a result, a TP of approximately 3.6 suggested that the medusae of A. coerulea occupies a relatively high position in the predator hierarchy, indicating more than 50% of contribution of Sagitta sp. to their diet. This study presents a improved approach for accurately estimating the TP using dietary contributions in coastal environments.11Nsciescopu
수온 변화에 의한 제주 연안 저서 생물의 영향 분석 연구
No full text제주도 연안 해양생태계는 해양 온난화뿐만 아니라 연안개발에 따른 수질오염, 부영양화 등의 영향으로 급격한 변화를 겪고 있다. 특히, 해중림 감소와 무절석회조류의 번성에 따른 갯녹음 현상 증가, 열대성 돌산호의 서식 면적 확대 등이 관찰되고 있다. 최근 연구에 따르면, 지난 30 년간 수온상승이 제주연안 해양생태계 주요 서식지 대전환을 가속화시키는 핵심 원인으로 작용하고 있다. 반면, 서식지를 구성하는 주요 종들의 수온 내성에 대한 생리학적 연구는 아직 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 최근 제주도 주변 해역 수온 변동성이 주요 서식지 구성종의 성장과 생존에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 실험 대상 종으로 제주연안 해양생태계에서
해중림을 구성하는 감태(Ecklonia cava), 갯녹음을 유발하는 무절석회조류(Hapalidales 목)에 해당하는 종, 그리고 최근 급격하게 증가하는 돌산호류인 빛단풍돌산호(Montipora millepora)를 선정하였다. 한국해양과학기술원 제주연구소 트로피카 시설 내 항온항습 챔버에서 배양실험을 진행하였으며, 실험 대상종을 수온 7°C 에서 최대 34°C 까지 수온 조건에 노출시켜 각 수온별 성장률과 생존율을 측정하였다. 각 대상 종의 최적 수온 범위를 파악하기 위해 습중량 변화를 통해 성장률을 분석하였으며, 빛단풍돌산호와 무절석회조류의 생존률은 이미지 촬영 후 평균회색값을 기준으로 백화정도를 분석하여 측정하였다. 분석 결과, 빛단풍돌산호는 12-28°C 범위에서 성장이 지속되었으나, 이외의 수온 범위에서는 뚜렷한 백화 현상이 나타났다. 무절석회조류는 10-24°C 에서 가장 건강한 발색과 일정한 성장률을 보였으며, 이외 수온 범위에서 탈색 현상이 관찰되었다. 감태는 7-26°C 범위에서 뚜렷한 성장을 보였으나, 26°C 이상에서 끝녹음이 발생하였다. 이번 연구를 통해 감태, 무절석회조류, 빛단풍돌산호의 성장과 생존을 위한 최적 수온 범위를 규명하였다. 본 연구 결과는 제주연안의 연평균 수온뿐만 아니라 겨울철 최저 수온 또는 여름철 최고 수온의 상승이 해양생태계 서식지 변동을 야기할 수 있음을 의미한다. 향후 연구에서는 이와 같은 배양 실험을 확장하여 수온 상승뿐만 아니라 다양한 환경 요인 제주연안 해양생태계에 미치는 영향을 복합적으로 평가하는 것이 필요할 것으로 판단된다.2
대기 미세플라스틱 해양침적량 산정 불확도 개선을 위한 다중 플랫폼 관측 연구
No full text대기는 강, 하수, 도시 유출과 더불어 육상에서 해양으로 미세플라스틱이 유입되는 주요 경로 중 하나이다. 대기를 통해 해양으로 유입되는 미세플라스틱의 침적량은 0.013-25 Mt/year 범위로 추정되며, 제한된 현장 관측 자료로 인해 침적량에 대한 불확도가 크다. 이를 개선하기 위해서는 고정 정점에서의 장기간 모니터링을 통한 시간적 변동과 이동 측정을 통한 공간적 변동을 동시에 고려할 필요가 있다. 본 연구에서는 고정 정점(울릉도)에서의 장기간 모니터링과 연구선(온누리호)을 활용한 이동 측정을 통해 동해에서의 대기 미세플라스틱의 유입량 및 오염 특성을 평가하였다. 2022년 11월부터 2023년 10월까지 울릉도에서의 대기 미세플라스틱 총침적률은 43-991 n/m2/day 범위에 평균 침적률은 209±281 n/m2/day였다. 건식 침적과 습식 침적의 평균 침적률은 각각 119±165 n/m2/day, 89±120 n/m2/day로 건식 침적이 더 높은 경향을 보였으나 통계적으로 유의미한 차이는 없었다. 검출된 미세플라스틱의 대부분은 파편형(67.2%)으로 20-100 μm(72.9%) 크기 범위에 속하며, 주요 폴리머 재질은 폴리프로필렌(32.4%), 폴리에스터(30.1%), 폴리에틸렌(15.3%) 순으로 확인되었다. 2023년 4월 3일부터 4월 15일까지 4개 경로에서의 이동 측정 결과, 연안 지역과 인접한 내측 경로에서의 침적률은 2,160±188 n/m2/day로, 외해 경로(566±22 n/m2/day, 414±195 n/m2/day, 207±49 n/m2/day)에 비해 최대 10배 높은 값을 나타냈다. 육지로부터 거리가 멀어질수록 가장 작은 크기 범위의 비섬유형 미세플라스틱(75.7%)과 섬유형 폴리에스터(82.4%)가 증가하는 경향을 보였다. 이는 육지가 대기 미세플라스틱의 주요 오염원이며, 크기가 작고 섬유 형태일수록 미세플라스틱의 장거리 이동성이 높음을 시사한다. 이러한 이동 측정 결과는 4월 고정 관측에서의 미세플라스틱 오염 특성과 유사하게 나타났다. 역궤적 분석을 통해 동해에서의 미세플라스틱은 인접한 해양과 더불어 중국 북동 지역, 한반도와 같이 먼 육지에서 유래되었음을 확인하였다. 이러한 결과들은 동해에서의 대기 미세플라스틱 해양 유입량 산정에 대한 불확도를 개선하는데 기여할 것으로 기대된다. [사사] 본 연구는 정부(해양수산부)의 재원으로 해양수산과학기술진흥원-'해양 미세플라스틱 유입·발생 및 환경거동 연구' 사업 지원을 받아 수행된 연구임(RS-2022-KS221604).2
Pilot-Scale Cultivation of Seaweed (Undaria pinnatifida) Along an Offshore Wind Farm in Southwestern Korea
No full textMarine environments provide a unique opportunity to blend offshore wind energy production and marine fishery activities as complementary technologies. This study investigated the morphological characteristics (length and weight) and biomass yield of seaweed (Undaria pinnatifida) in a model marine environment with mariculture within an offshore wind farm in southwestern Korea. The mean lengths in the first cultivation trials of U. pinnatifida sporophytes increased from 1.8 ± 0.1 cm in November 2021 to 120–170 cm in March 2022 (density, 39.8 plants m−1; final wet weight, 98.6–249.1 g (mean 146.8 ± 20.4 g, n = 20 ind.); yield 5842 g m−1). Further, for the second cultivation trial, the length of the sporophytes increased from 1.5 ± 0.1 cm in November 2021 to 120–150 cm in April 2022 (density, 49.3 plants m−1; final wet weight, 83.0–251.6 g (mean 155.7 ± 19.0 g; n = 20 ind.); yield, 7676 g m−1), and, owing to the increase in water temperature and light intensity due to seasonal changes around the offshore wind power farm, the second cultivation trials showed signs of chlorosis. Considering the environment, we judged seaweed growth to be normal. Therefore, when applying this model to grow U. pinnatifida, seasonal temperature changes, the purpose of the product, and the nutritional status of the open-sea area should be considered. These results may improve seaweed farming in offshore wind farms in the future.11Nsciescopu
Microbacterium chionoecetis sp. nov. and Agrococcus chionoecetis sp. nov.: Novel Gut Bacteria from Red Snow Crab
No full textTwo yellow-coloured, Gram-stain-positive, oxidase-negative, aerobic, non-motile, and rod-shaped strains, labelled as ProA8(T) and ProA11(T), were isolated from digestive tract of red snow crab (Chionoecetes japonicus). Strain ProA8(T) grow at temperature range of 15-35 degrees C, while strain ProA11(T) grow at temperature range of 15-40 degrees C. Phylogenetic and 16S rRNA gene sequence analysis revealed that strains ProA8(T) and ProA11(T) belonged to the genera Microbacterium and Agrococcus, respectively. Strain ProA8(T) was closely affiliated with Microbacterium yannicii JCM 18959(T) (98.8%) and strain ProA11(T) was most closely related to Agrococcus baldri IAM 15147(T) (98.9%). The genome sizes of ProA8(T) and ProA11(T) were 4,373,776 bp and 2,665,899 bp, with DNA G+C contents of 70.5% and 70.1%, respectively. The genomic relatedness values of ProA8(T) and ProA11(T) with their respective reference strains were <32.0% (for digital DNA-DNA hybridization) and <87.0% (for average nucleotide identity). Biosynthetic gene analysis showed the presence of genes for resorcinol production in ProA8(T) and ectoine biosynthesis in ProA11(T), indicating ecological and biotechnological significance. Virulence analyses determined that strains ProA8(T) and ProA11(T) were non-pathogenic to humans, highlighting their safe application in biotechnological field. The major cellular fatty acids reported in ProA8(T) and ProA11(T) were anteiso-C-15:0, iso-C-16:0, and anteiso-C-17:0. Overall, the polyphasic taxonomic data suggest that both strains ProA8(T) and ProA11(T) represent two novel species within the genera Microbacterium and Agrococcus, respectively. Accordingly, we propose the names Microbacterium chionoecetis sp. nov., with the type strain ProA8(T) (= KCTC 49861(T) = JCM 37392(T)) and Agrococcus chionoecetis sp. nov., with the type strain ProA11(T) (= KCTC 49958(T) = JCM 37393(T)).11Nsciescopuskc
Floating Tidal Energy Platform with ESS system and Dual Vertical Axis Turbines
No full text● 제안 발명은 ESS 시스템을 포함한 2개의 수직축 터빈으로 구성된 부유식 조류발전 시스템 플랫폼으로 수심 20m 이상의 깊은 수심에 적용 가능한 시스템임
● 수중에 잠긴 폰툰은 유속 증가 효과를 낼 수 있는 형상이며, 수중에 잠기는 부분에 ESS 시스템을 배치하여 발열 제어에 유리함
● 터빈의 유지보수가 용이하며, 전체 시스템을 운용하는 제어실이 탑재되어 있어 육상에 별도 시설이 필요 없음
● 육상과 떨어져 있는 거리에 따라 자유롭게 계류 시스템의 선택적 사용이 가능함
● 해저면의 환경조건에 따라 concrete anchor와 drilled anchor를 선택적으로 사용 가능
Introduction and Application of Technology for the Demonstration and Evaluation of an Indoor Environment-based Unmanned Maritime System
No full text해양 무인시스템은 해양환경에서 동작 및 구동하는 무인체를 포함하여 해양환경에서 관측하는 다양한 장비와 시스템을 일컫는 용어를 통칭하고 있다. 이러한 해양 무인시스템은 실외 성능 검증을 위해 반드시 설계 과정에서 반복적이고, 재현 가능한 환경에서 다양한 단위, 모듈 단위의 시험을 수행한 뒤 시스템 형태로 묶여 성능을 파악하게 된다. 이에 실내 수조를 활용한 시험 평가 기술 개발은 전단위의 시스템 개발에서 필수 불가결한 요소이다. 본 연구에서는 실내 환경 기반으로 수조시험과 평가 기술을 소개하고, 이를 개발하기 위한 과정 중 하나를 공학적 관점에서 살펴보고자 한다. 향후 실내 환경 기반의 시험을 수행하여 해양 무인시스템의 내해 및 외해 시험장에 적용 가능하도록 원스톱 서비스를 구성하고, 상호 연관이 될 수 있도록 연구개발을 수행하고자 한다.2