부영양화 상황 평가 순서

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NOWPAP 지역의 잠재적 부영양화 지역

소개

육상 기반의 인간 활동이 연안 시스템에 미치는 영향과 전 세계 해양의 상당 부분(41%)이 여러 동인에 의해 크게 영향을 받고 있습니다[1]. 북서태평양 지역의 해안 지역인 중국, 일본, 한국, 러시아 극동 지역은 세계에서 인구 밀도가 가장 높은 지역 중 하나이며, 이 많은 인구가 환경에 미치는 압력과 요구는 상당합니다[2]. 해양에서의 인간 활동에 대한 한 가지 반응은 농장과 도시에서 영양분 부하가 증가하여 부영양화가 가속화되는 것입니다[3]. 부영양화는 실제로 북서태평양 지역의 주요 해양 환경 문제 중 하나로 간주되며[4], 그 결과 적조 현상이 상당수 발생하고[5] 대규모 저산소 상태가 형성됩니다[6]. 부영양화는 해류의 이동에 의해 넓은 지역에 퍼지는 거대 해파리[7]와 대규모 녹조[8]로 인해 국경을 초월한 환경 문제가 될 수도 있습니다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서는 주변 국가들이 공유 환경을 보호하기 위한 포괄적이고 구체적인 행동에 동참할 필요가 있습니다.

북서태평양 행동 계획(NOWPAP)은 1994년 중국, 일본, 한국, 러시아 등 회원국이 채택한 유엔환경계획(UNEP)의 지역 해양 프로그램의 일부입니다. NOWPAP의 지리적 범위는 경도 약 121도에서 143도까지, 위도 약 33도에서 52도까지 해양 환경과 해안 지역을 포함합니다[2]. NOWPAP 내에는 각 NOWPAP 회원국에 4개의 지역 활동 센터가 설립되어 개별 NOWPAP 활동과 정부 간 회의에서 승인한 프로젝트를 수행합니다. 특별 모니터링 및 연안 환경 평가 지역 활동 센터(CEARAC)는 일본 도야마에 있는 북서태평양 지역 환경 협력 센터(NPEC)가 주최하며, CEARAC은 원격 감지 기술을 사용하여 환경 모니터링을 위한 도구를 개발하는 임무를 맡고 있습니다.

이 명령에 따라 CEARAC은 수질에 대한 현장 데이터와 해양 색 원격 감지 데이터를 결합하여 부영양화 모니터링 및 평가를 위해 노력해 왔습니다 [9, 10, 11, 12]. 부영양화와 관련된 수질 매개변수 중 식물성 플랑크톤 바이오매스의 지표인 클로로필-a 농도(Chl-a)는 부영양화의 유용한 지표입니다 [13]. NOWPAP 내에서 “NOWPAP 지역의 육상 기반 영양원 평가를 포함한 부영양화 상태 평가 절차(NOWPAP 공통 절차)”는 CEARAC에 의해 개발되었으며, 잠재적 부영양화 구역 식별을 위해 위성 Chl-a를 사용하여 부영양화 징후를 감지하는 것이 권장됩니다[10, 12]. 위성 Chl-a는 UN 환경의 지속 가능한 개발 목표 14.1.1의 연안 부영양화 지표의 하위 지표로도 제안되었지만, Chl-a의 사용 방법론은 아직 논의 중입니다. 해양 컬러 위성 센서에서 Chl-a를 관측할 수 있기 때문에 많은 연구에서 연안 지역의 수질을 모니터링하고 평가하는 데 원격 센싱의 시간적, 공간적 이점을 확인했습니다[14, 15]. 부영양화 평가를 위해 원격으로 감지된 Chl-a 농도(위성 Chl-a)의 수준과 추세를 모두 사용한 연구는 거의 없습니다 [16] (Terauchi et al., 2014). Terauchi 등( [16] )은 일본 도야마만의 부영양화 평가에 위성 Chl-a의 수준과 추세를 모두 적용하는 것이 유용함을 입증하고, 해수를 6가지 부영양화 상태로 분류하는 방법론을 제안했습니다: 저감소, 저감소 추세, 저증가, 고감소, 고증가 추세, 고증가.

NOWPAP 지역의 잠재적 부영양화 지역 지도

NOWPAP 지역의 잠재적 부영양화 구역 지도는 https://map.nowpap3.go.jp/maps/view 에서 확인할 수 있습니다. 부영양화 가능성이 있는 지역을 매핑하는 데 사용되는 방법론과 자료는 이 페이지에서 확인할 수 있습니다.

NOWPAP에서 잠재적 부영양화 구역을 식별하는 기준

잠재적 부영양 구역은 정교한 NOWPAP 공통 절차의 스크리닝 절차를 통해 감지할 수 있습니다. 세 가지 파라미터의 조합이 사용됩니다: (1) 화학적 산소 요구량(COD) 또는 총 유기 탄소(TOC)의 추세, (2) 적조 및 저산소증 발생, (3) 원격으로 감지된 엽록소 농도로 NOWPAP 해역의 잠재적 부영양화 구역을 식별합니다.

부영양화 가능성이 있는 구역을 식별하기 위한 각 파라미터 및 기준의 시각화

(1) COD 또는 TOC 추세

지도의 ‘△’은 COD 모니터링 스테이션입니다. NOWPAP 해역의 정기 모니터링 샘플링 스테이션에서 COD 또는 TOC의 연평균 장기 추세를 수집합니다. 만-켄달 및 센 슬로프 테스트에서 추세가 감지되었습니다. 영역은 다음과 같이 표시되고 색상이 지정되었습니다: 증가 추세를 나타내는 ‘I(빨간색)’, 감소 추세를 나타내는 ‘D(파란색)’ 또는 큰 변화가 없음을 나타내는 ‘N(회색)’으로 표시됩니다. 그런 다음 ‘I(빨간색)’로 표시된 영역을 부영양화의 증상으로 간주했습니다. 유의성은 90% 신뢰 수준에서 조사되었습니다.

 

(2) 적조 및 저산소증 발생

적조 발생 지역 중 어업 피해가 있는 곳은 ‘아이콘 A’로, 어업 피해가 없는 곳은 ‘아이콘 B’로 지도에 표시됩니다. 지도의 탈진한 물고기 이미지는 저산소증을 나타냅니다. 적조 발생에 대한 자세한 정보는 공간적 분포를 파악할 수 있도록 ‘○’의 크기와 숫자로 구분하여 표시하였으며, 대상 해역에서 최근 3년간 적조 또는 저산소증이 1회 이상 발생한 경우 부영양화의 징후로 간주하였습니다.

 

(3) 위성에서 추출한 엽록소-a 농도(Chl-a)

최근 3년간의 평균 Chl-a 수치는 NOWPAP 지역의 월평균 Chl-a 수치(1998-)로부터 계산되었습니다. 5 ug/L을 기준값으로 설정했는데, 이는 Bricker 등(2003)이 제시한 Chl-a 기준(5~20 μg/L)의 중간값 중 하단에 해당하는 수치입니다. 그런 다음 ‘높은 상태'(5ug/L 초과) 또는 ‘낮은 상태'(5μg/L 미만)의 두 가지 범주로 나누었습니다. 다음으로 센의 기울기 테스트를 사용하여 1998년 이후 각 픽셀의 연간 최대값으로부터 추세를 도출하고 ‘증가’, ‘감소’ 또는 ‘추세 없음’으로 분류했습니다.
이 분류는 Chl-a 수준 및 추세와 결합한 다음 다시 6가지 분류 중 하나로 분류합니다: 저감소(LD), 저감소 추세(LN), 저증가(LI), 고감소(HD), 고증가 추세(HN), 또는 고증가(HI). HN 또는 HI로 분류되는 것은 부영양화의 증상으로 간주됩니다.
기준값은 Bricker et al.(2003)의 중간 Chl- a 조건(5-20 mg m-3)의 하단에서 가져온 것입니다.

잠재적 부영양화 구역 식별

세 가지 매개변수 모두 부영양화 증상을 보이면 해당 지역은 부영양화 지역으로 분류됩니다. 세 가지 매개변수 중 두 가지가 부영양화 증상을 보이면 해당 지역은 잠재적 부영양화 지역으로 분류됩니다. 세 가지 매개변수 중 하나만 부영양화 증상이 나타나면 해당 지역은 비부영양화 지역으로 분류됩니다. COD 또는 적조 및 저산소증 발생 빈도가 부영양화 상태가 개선된 것으로 나타나면 해당 해역은 개선된 해역으로 분류됩니다.

NOWPAP 지역 부영양화 평가에 관한 첫 번째 CEARAC 전문가 회의(2017)
NOWPAP 지역 부영양화 평가에 관한 제2차 CEARAC 전문가 회의(2019)
부영양화 평가를 위한 NOWPAP 공통 절차 개정 사항
・Application of the NOWPAP Common Procedure for Eutrophication Assessment in Selected Sea Areas in the NOWPAP Region (2013)
중국 자오저우만 부영양화 현황 평가 사례 연구 보고서(2013)
일본 북규슈 해역의 부영양화 현황 평가 사례 연구 보고서(2013)
일본 도야마만 부영양화 현황 평가 사례 연구 보고서(2013)
대한민국 진해만 부영양화 현황 평가 사례 연구 보고서(2013)
러시아 피터 대만의 부영양화 상태 평가에 관한 사례 연구 보고서(2013)

논문

CEARAC 부영양화 평가 활동에 참여한 전문가 목록

Dr. Zhiming YU
교수
중국과학원
중국 해양학 연구소


Dr. Zaixing WU
교수
중국과학원
중국 해양학 연구소


Dr. Yasuo Fukuyo
에미리투스 교수
도쿄 대학교


Dr. Joji Ishizaka
교수
우주-지구 환경 연구소,
나고야 대학교


Dr. Osamu Matsuda
에미리투스 교수
히로시마 대학


Dr. Genki Terauchi
선임 연구원
연구 및 학습 부서
북서태평양 지역 환경
협력 센터


Dr. Chang-kyu LEE
수석 과학자
어업 및 해양 정보 부서
국립수산과학원, 국립수산과학원


Dr. Seung Ho BAEK
수석 연구원
위험 평가 연구 센터,
한국해양과학기술원 , 대한민국


Dr. Pavel Tishchenko
수화학 연구실 수석 과학자,
해양 지구화학 및 생태학과,
V.I. II’ichev 태평양 해양학 연구소,
러시아 과학 아카데미 극동 지부, 러시아


Dr. Vladimir Shulkin
Head
지구화학 실험실,
태평양 지리학 연구소,
러시아 과학 아카데미 극동 지부, 러시아

참조

[1] Halpern, B., Walbridge, S., Selkoe, K., Kappel, C., Micheli, F., D’Agrosa, C., Bruno, J., Casey, K., Ebert, C., Fox, H., Fujita, R., Heinemann, D., Lenihan, H., Madin, E., Perry, M., Selig, E., Spalding, M., Steneck, R. and Watson, R., “A Global Map of Human Impact on Marine Ecosystems,” Science 319(5865), 948–952 (2008).

[2] UNEP, “Action Plan for the protection, management and development of the marine and coastal environment of the Northwest Pacific region” NOWPAP Publication No. 1 (1997).

[3] Carpenter, SR, Caraco, NF, Correll, DL, Howarth, RW, Sharpley, AN and Smith, VH., “NONPOINT POLLUTION OF SURFACE WATERS WITH PHOSPHORUS AND NITROGEN,” Ecological Applications 8(3), 559 – 568 (1998).

[4] Shulkin, V.M. and Kachur, A.N. (eds), “State of the Marine Environment Reportfor the NOWPAP region,” POMRAC. 141 p, (2014).

[5] NOWPAP CEARAC, “Integrated Report on Harmful Algal Blooms for the NOWPAP Region,”(2011).

[6] Wei, H., He, Y., Li, Q., Liu, Z. and Wang, H., “Summer hypoxia adjacent to the Changjiang Estuary,” Journal of Marine Systems 67(3-4), 292–303 (2007).

[7] Xu, Y., Ishizaka, J., Yamaguchi, H., Siswanto, E. and Wang, S., “Relationships of interannual variability in SST and phytoplankton blooms with giant jellyfish (Nemopilema nomurai) outbreaks in the Yellow Sea and East China Sea,” J Oceanogr 69(5), 511–526 (2013).

[8] Liu, D., Keesing, J. K., Dong, Z., Zhen, Y., Di, B., Shi, Y., Fearns, P. and Shi, P., “Recurrence of the world’s largest green-tide in 2009 in Yellow Sea, China: Porphyra yezoensis aquaculture rafts confirmed as nursery for macroalgal blooms,” Marine Pollution Bulletin 60(9), 1423 – 1432 (2010).

[9] NOWPAP CEARAC, “Eutrophication Monitoring Guidelines by Remote Sensing for the NOWPAP Region,”(2007).

[10] NOWPAP CEARAC, “Procedures for assessment of eutrophication status including evaluation of land-based sources of nutrients for the NOWPAP region,”(2009).

[11] NOWPAP CEARAC, “Integrated Report on Eutrophication Assessment in Selected Sea Areas in the NOWPAP Region: Evaluation of the NOWPAP Common Procedure,”(2011).

[12] NOWPAP CEARAC, “Application of the NOWPAP Common Procedure for Eutrophication Assessment in Selected Sea Areas in the NOWPAP Region,”(2014).

[13] Harding, LW. Jr. and Perry, ES., “Long-term increase of phytoplankton biomass in Chesapeake Bay,” Mar Ecol Prog Ser 157, 39–52(1997).

[14] Kitsiou, D. and Karydis, M., “Coastal marine eutrophication assessment: A review on data analysis,” Environment International 37(4), 778 – 801 (2011).

[15] Klemas, V., “Remote Sensing Techniques for Studying Coastal Ecosystems: An Overview,” Journal of Coastal Research, 2 – 17 (2011).

[16] Terauchi, G., Tsujimoto, R., Ishizaka, J., and Nakata, H. “R Preliminary assessment of eutrophication by remotely sensed chlorophyll-a in Toyama Bay, the Sea of Japan,” J Oceanogr, 70, 175 – 184 (2014).

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