Dynamic Changes of Dissolved Oxygen during Summer Monsoon

하절기 장마동안 용존산소의 역동적 변화

Seasonal oxygen content and deficit rates were evaluated from 17 sites of Taechung Reservoir during 1993${\sim}$1994. In 1993, river inflows peaked during the monsoon in July${\sim}$August and disrupted thermal stratification and anoxic layers in the headwaters, thereby confining the anoxia to the mid-lake and downlake reach. The volume of anoxic water with < 4 mg/l DO comprised only < 10% of the total lake volume in this period. In contrast, during monsoon 1994, 85% of total lake volume was subject to hypoxic conditions with oxygen concentrations < 30% saturation, resulting in massive fishkills (Hypomesus olidus). Relative areal oxygen deficit (RAOD) was -0.024mg O$_{2}$cm$^{-2}$d$^{-1}$ during monsoon 1993, whereas it rapidly decreased at the rate of 0.080mg O$_{2}$cm$^{-2}$d$^{-1}$ during monsoon 1994. Anoxic factor (AF) showed a same interannual pattern as the RAOD and was greater >50 d in 1994 (76.5 d) than 1993 (21.3 d). Thus, the reservoir showed a river-characteristics (6${\sim}$11 mg/l DO) in 1993 while lacustrine conditions (<4mg/l DO) dominated in 1994. Regression analysis showed that the variation of summer DO was mostly determined (R$^{2}$=0.99, p<0.0001) by inflow. These findings suggest that the primary factor regulating the oxygen content in this system during summer is an intensity of the monsoon rain.

본 연구는 1993년부터 1994년까지 대청호의 17개 지점에서 계절적 산소농도 및 심층 산소 결핍율을 조사하였다. 1993년 본류로부터의 유입수는 7${\sim}$8월의 장마철에 최대를 보였으며, 이는 상류의 수온 성층 및 무산소층을 파괴하여, 심층 무산소대는 호수 중 하류역에 제한되었다. 이 기간동안 무산소충은 호수전체 부피의 10%이하에 불과하였다. 반면, 1994년 하절기에 무산소충은 호수전역에 걸쳐 분포하였고, 산소포화도는 30% 이하를 유지하였으며, 무산소대의 체적은 수체 총부피의 85%를 차지하였다. 호수내 산소의 급격한 감소는 냉수성 어종(빙어)의 대량폐사를 야기시켰다. 하절기동안 상대적 산소결핍도(Relative Areal Oxygen Deficit, RAOD)는 1993년에 $-0.024\;mg\;O_2\;cm^{-2}\;d^{-1}$로 산소함량이 증가한 반면, 1994년에는 $-0.080\;mg\;O_2\;cm^{-2}\;d^{-1}$로서 산소의 빠른 감소율을 보였다. 계산된 무산소도(Anoxic Factor, AF)는 RAOD와 동일 페턴을 보였으며, 1993보다 1994년에 50 d 이상 증가를 보였다. 수심별 평균 여름 산소농도의 계산에 따르면, 1993년의 경우 대부분지점에서 강(River)의 특성 ($6{\sim}11\;mg/l\;DO$)을 보인 반면, 1994에는 수체 전역에서 전형적인 호수특성 (<4mg/l DO)을 보였다. 유입량에 대한 용존산소의 회기분석에 따르면, 산소 변화는 장마철유입량의 크기에 의해 결정되었다($R^2\;=\;0.99$). 이런 결과는 대청호에서 하절기 용존산소를 조절하는 1차적 요인이 하절기 강우의 강도라는 사실을 제시한다.