1. Title & Journal
- Seasonal-spatial variation and remote sensing of phytoplankton absorption in Lake Taihu, a large eutrophic and shallow lake in China, (2010) 32, (7) 1023-1037
2. Author's Background
- Yunlin Zhang1, Longoing Feng2, Junsheng Li3, Yan Yin1, Mingliang Liu1, and Yunliang Li1
1) Taihu Lake Laboratory Ecosystem Research Station, State Key Laboratory of Lake Science and Environment Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Science, Nanjing 21008, China
2) College of Resources and Environmental Science, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
3) Earth Observation and Digital Earth Science Center, Chinese Academy of Science Beijing 10080, China
3. Summary.
- 이 논문을 review paper로 선정하게 된 계기는, 위성을 이용한 원격탐사 연구에 있어서 선행으로 진행한 현장에서의 광 특성 분석 실험에 대한 정보가 하고자 하는 방향과 가장 유사하다고 생각이 되었고, 사용한 기기 역시 ASD spectrometer로 동일했기 때문에 선정하였다. 논문의 연구 내용은 퇴적물의 재 부유가 심한 특징을 가진 swallow water인 Taihu 호수에서 클로로필-a 와 더불어 녹조를 관측할 수 있는 특징적인 색소를 제공하는 phycocyanin(남조류의 고유색소)의 계절적 변화를 보는 것이다. phycocyanin은 생물학적 광 특성 분석 결과에 따라 665nm대의 파장에서 고유 영역을 가진다고 보았고, 이를 토대로 2006년과 2007년에 걸쳐 1월(겨울), 4월(봄), 7월(여름), 그리고 10월(가을)에 각각 연구를 진행하였다.
4. method
- Taihu호에서 총 50개의 샘플링 지점을 선정하였고 2006년과 2007년에 걸쳐 총5회 샘플링을 실시 하였다. 채수한 물은 Chl-a, Phaeophytin-a, 그리고 총 부유물질(Total Suspended Matter)을 측정하였다. 또한 Taihu호의 고유한 광 특성을 알아내기 위한 실험과 반사도를 측정하는 현장실험도 동시에 진행하였다.
이 부분에 집중해서 본다면, 현장에서 반사도를 측정하기 위해 ASD field spectrometer (Analytical Device, Inc, Boulder, CO, USA)를 사용했으며 이 기기는 350~1050nm의 파장대에서 3nm간격으로 반사도를 측정할 수 있다. 측정은 표면의 물 상태나 하늘의 화창함 유무등을 고려한 약 수심 0.3m 정도에서 측정하며 신호의 노이즈되는 비율을 최적화 하기 위해서 방위각으로 샘플을 90도로 되게하고, 직사광선과 표면의 물과 배의 간섭을 피하기 위해서 시야각을 40도 정도로 하면서 측정하였다.
현장실험으로 얻어낸 샘플들을 가지고 phytoplankton의 흡수계수 등을 알아내기 위한 실험들도 함께 진행한다.
[fig.1]Cchla는 측정한 클로로필-a의 값이며, Pa는 Phaeophytin-a 값이다.
[fig.2]Cchla역시 클로로필-a값이며 Aph*는 phycoplankton의 흡수계수이며, Aph는 phytoplankton의 파장이다.
5. Result
저자는 겨울철에 호소에 사는 부유미생물들의 영향을 예측했으며, 봄과 여름, 그리고 가을에는 phytoplankton의 우점이 예상된다고 하였다. 겨울철에는 또 기상적인 요인이 생물 광학적 특성에 영향을 줄 수 있을 것으로 보았다. 본 연구는 세 개의 밴드 파장대를 이용한 이 연구에서 각각의 Rrs값은 Rrs673, Rrs698, Rrs731에서 실험하였으며, 이는 MERIS의 위성 밴드값과 같다. 여기서 고려한 Aph665를 이용하여 보정과 검정을 실시하였고 결과를 비교분석 하였다.
독립적인 보정 데이터들로 연구를 진행했다는 점에 기반했을때, three-밴드모델에서 얻어진 결과에서 RMSE와 평균 상대오차는 각각 0.150/m와45.7%(50.5%가 평균값) 그리고 기존에 알려진(published) 밴드 비율 방법으로 했을때는 0.29/m 와 213%(97.3%가 평균값)을 각각 나타내었다. Taihu게다가 three밴드모델과 밴드비율 모델 모두 MERIS위성밴드의 데이터들과 비교해 보았을 때 phytoplankton의 흡수에 있어서 더 정밀한 결과를 잘 보여주고 있다. 저자는 three band model이 밴드비를 이용한 모델보다 더 나은 결과를 보이며 향후 phycocyanin 연구에도 더 적합할 것으로 판단하였다.
6. Creativity
- 현장 실험에 대한 정보를 얻기 위해 본 논문이라서 연구 method 중심으로 보면서 많은 도움이 되었던 것 같다. 논문에 연구 방법에 대한 reference paper가 또 제공되어 있어서 좀 더 많은 자료들을 참고 할 수 있었다.
Reviewer : 박지환 (jhjeeh@gist.ac.kr)