해양수산부 국가 R&D 과제인 ‘연안침식 대응기술 개발’의 일환으로 수행된 해운대 해역의 파랑과 흐름 장기 관측자료를 이용하여 해운대 연안의 파와 흐름의 변동특성을 분석하고 유속 잔차류와 조류편차 (파랑류)를 산정하였다. 해양모델과 파랑모델의 양방향 결합모델 (ROMS-SWAN)을 이용하여 조석과 파랑의 상호작용에 의한 해운대 연안의 파랑류 모의결과를 파랑류 관측자료로 검증하여 파랑-흐름 상호작용 효과로 계산한 파랑류의 계절별 발생 메커니즘을 규명하였다. ...
해양수산부 국가 R&D 과제인 ‘연안침식 대응기술 개발’의 일환으로 수행된 해운대 해역의 파랑과 흐름 장기 관측자료를 이용하여 해운대 연안의 파와 흐름의 변동특성을 분석하고 유속 잔차류와 조류편차 (파랑류)를 산정하였다. 해양모델과 파랑모델의 양방향 결합모델 (ROMS-SWAN)을 이용하여 조석과 파랑의 상호작용에 의한 해운대 연안의 파랑류 모의결과를 파랑류 관측자료로 검증하여 파랑-흐름 상호작용 효과로 계산한 파랑류의 계절별 발생 메커니즘을 규명하였다. 수치모델을 이용한 해운대 연안에서 파랑만의 효과에 의한 파랑류 계산은 SWAN 파랑모델로 계산한 파향, 유의파고, 파장, 표층과 저층 주기, 파랑에너지 감쇄, 쇄파, 저층 파속 예측결과를 4분마다 ROMS 해양모델에 입력하여 잉여응력을 계산함으로써 파랑류를 산정하였다. 파랑-흐름 상호작용 효과에 의한 파랑류 계산은 TPXO7 주요 10대 조화상수를 조석 경계자료로 이용하여 ROMS 조석모델에서 계산한 수심, 해수면 높이, 연직평균 수평유속, 저면조도 예측결과를 4분마다 SWAN 파랑모델에 제공하고 SWAN 파랑모델에서 계산한 파랑 예측결과를 다시 ROMS 조석모델에 입력하는 방식으로 양방향 조석과 파랑 상호작용에 의한 조석 성분이 포함된 연안류를 계산한 후 조석에 의한 조류성분을 제거하고 별도로 계산한 ROMS 조석모델의 잔차류를 제거함으로써 파랑류를 산정하였다. 파랑-흐름 상호작용을 고려한 수치모델 파랑류를 검증하기 위해 2013년 7월 25일부터 2015년 2월 6일까지 해운대 연안에서 AWAC 음파식 파랑유속계를 이용하여 관측한 파랑자료로부터 유의파고, 첨두파향, 첨두주기와 주기-파향-에너지 스펙트럼을 분석하고, 층별 유속자료로부터 조류편차 (파랑류)와 약 14.78일 이동평균 기법 (Moving Average)으로 잔차류를 산정하였다. 수치모델 파랑류를 검증하기 위해 계산한 파랑류는 표층, 중층, 저층 동서방향 (U)과 남북방향 (V) 유속 관측자료에서 IOS T_TIDE 프로그램으로 조류조화상수를 구하여 층별 조류 예측값을 산정한 후 유속 관측자료에서 제거한 후 추가로 ROMS로 계산한 조석 잔차류를 제거하여 산정하였다. 해운대 파랑-흐름 상호작용에 의한 파랑류 검증은 2013년 10월 8일과 9일 양일간 관측된 태풍 다나스의 조류편차 (파랑류) 산정결과와 비교하였다. 파랑-흐름 상호작용 효과에 의한 표층 잉여응력과 파랑류 산정결과 BS3 지점에서 서남서 방향의 파랑류가 관측된 파랑류와 대부분 유사하게 나타났다. 파랑-흐름 상호작용 효과에 의한 파랑류의 크기는 해안선을 따라 동백섬 방향으로 흐르며 해수면 조차에 따른 잉여응력 값 차이로 변하며, 동백섬 동쪽 반시계방향 와류와 조류가 강한 달맞이고개 외해에서 시계방향의 와류가 더 크게 생성되었다. 다나스 통과시 10월 8일 22시 SSW 계열 고파랑에 의한 쇄파가 23시 ESE 계열 고파랑에 의한 쇄파보다 전반적으로 크게 나타났으며, 굴절효과와 쇄파작용에 의한 파랑류가 동백섬 남쪽으로 더 크게 발달하였다. 한 시간 후 23시 ESE 계열 고파랑에 의해 파랑류 역시 BS3 지점에서 관측된 조류편차와 유사하게 나타났다. 저층의 파랑류는 표층보다는 크기는 작아지고 지형의 영향을 크게 받았다. 파랑만의 효과에 의한 파랑류보다 파랑-흐름 상호작용 효과에 의해 파랑류가 더 크게 발달하며, 연안과 외해에서 조류와의 상호작용 효과로 와류를 크게 발생시켰다. 수치해석 결과 수심에 따른 쇄파작용에 의한 잉여응력 분포에 따라 파랑류의 크기와 방향이 결정되며 저층에서 잉여응력의 감소로 파랑류의 크기도 감소하였다. ESE 고파랑시 연안에서는 동백섬 방향으로 파랑류가 발달하며 외해에서는 동북동방향의 파랑류가 생성되었다. SSW 고파랑시 연안 암반층에서 쇄파와 굴절에 의해 해안선을 따라 동백섬과 미포항 방향으로 파랑류가 발달하고 미포항 남쪽에서 시계방향의 와류와 동백섬 동쪽에서 반시계방향의 와류가 생성되었다. 또한, SSW, S 계열 고파랑시 BS3 지점의 서향류와 BS4 지점의 와류에 의한 동향류와 E와 ESE 계열 고파랑에 의한 해안선을 따라 BS3 지점의 서향류도 관측된 파랑류 산정결과와 잘 일치하였다.
해양수산부 국가 R&D 과제인 ‘연안침식 대응기술 개발’의 일환으로 수행된 해운대 해역의 파랑과 흐름 장기 관측자료를 이용하여 해운대 연안의 파와 흐름의 변동특성을 분석하고 유속 잔차류와 조류편차 (파랑류)를 산정하였다. 해양모델과 파랑모델의 양방향 결합모델 (ROMS-SWAN)을 이용하여 조석과 파랑의 상호작용에 의한 해운대 연안의 파랑류 모의결과를 파랑류 관측자료로 검증하여 파랑-흐름 상호작용 효과로 계산한 파랑류의 계절별 발생 메커니즘을 규명하였다. 수치모델을 이용한 해운대 연안에서 파랑만의 효과에 의한 파랑류 계산은 SWAN 파랑모델로 계산한 파향, 유의파고, 파장, 표층과 저층 주기, 파랑에너지 감쇄, 쇄파, 저층 파속 예측결과를 4분마다 ROMS 해양모델에 입력하여 잉여응력을 계산함으로써 파랑류를 산정하였다. 파랑-흐름 상호작용 효과에 의한 파랑류 계산은 TPXO7 주요 10대 조화상수를 조석 경계자료로 이용하여 ROMS 조석모델에서 계산한 수심, 해수면 높이, 연직평균 수평유속, 저면조도 예측결과를 4분마다 SWAN 파랑모델에 제공하고 SWAN 파랑모델에서 계산한 파랑 예측결과를 다시 ROMS 조석모델에 입력하는 방식으로 양방향 조석과 파랑 상호작용에 의한 조석 성분이 포함된 연안류를 계산한 후 조석에 의한 조류성분을 제거하고 별도로 계산한 ROMS 조석모델의 잔차류를 제거함으로써 파랑류를 산정하였다. 파랑-흐름 상호작용을 고려한 수치모델 파랑류를 검증하기 위해 2013년 7월 25일부터 2015년 2월 6일까지 해운대 연안에서 AWAC 음파식 파랑유속계를 이용하여 관측한 파랑자료로부터 유의파고, 첨두파향, 첨두주기와 주기-파향-에너지 스펙트럼을 분석하고, 층별 유속자료로부터 조류편차 (파랑류)와 약 14.78일 이동평균 기법 (Moving Average)으로 잔차류를 산정하였다. 수치모델 파랑류를 검증하기 위해 계산한 파랑류는 표층, 중층, 저층 동서방향 (U)과 남북방향 (V) 유속 관측자료에서 IOS T_TIDE 프로그램으로 조류조화상수를 구하여 층별 조류 예측값을 산정한 후 유속 관측자료에서 제거한 후 추가로 ROMS로 계산한 조석 잔차류를 제거하여 산정하였다. 해운대 파랑-흐름 상호작용에 의한 파랑류 검증은 2013년 10월 8일과 9일 양일간 관측된 태풍 다나스의 조류편차 (파랑류) 산정결과와 비교하였다. 파랑-흐름 상호작용 효과에 의한 표층 잉여응력과 파랑류 산정결과 BS3 지점에서 서남서 방향의 파랑류가 관측된 파랑류와 대부분 유사하게 나타났다. 파랑-흐름 상호작용 효과에 의한 파랑류의 크기는 해안선을 따라 동백섬 방향으로 흐르며 해수면 조차에 따른 잉여응력 값 차이로 변하며, 동백섬 동쪽 반시계방향 와류와 조류가 강한 달맞이고개 외해에서 시계방향의 와류가 더 크게 생성되었다. 다나스 통과시 10월 8일 22시 SSW 계열 고파랑에 의한 쇄파가 23시 ESE 계열 고파랑에 의한 쇄파보다 전반적으로 크게 나타났으며, 굴절효과와 쇄파작용에 의한 파랑류가 동백섬 남쪽으로 더 크게 발달하였다. 한 시간 후 23시 ESE 계열 고파랑에 의해 파랑류 역시 BS3 지점에서 관측된 조류편차와 유사하게 나타났다. 저층의 파랑류는 표층보다는 크기는 작아지고 지형의 영향을 크게 받았다. 파랑만의 효과에 의한 파랑류보다 파랑-흐름 상호작용 효과에 의해 파랑류가 더 크게 발달하며, 연안과 외해에서 조류와의 상호작용 효과로 와류를 크게 발생시켰다. 수치해석 결과 수심에 따른 쇄파작용에 의한 잉여응력 분포에 따라 파랑류의 크기와 방향이 결정되며 저층에서 잉여응력의 감소로 파랑류의 크기도 감소하였다. ESE 고파랑시 연안에서는 동백섬 방향으로 파랑류가 발달하며 외해에서는 동북동방향의 파랑류가 생성되었다. SSW 고파랑시 연안 암반층에서 쇄파와 굴절에 의해 해안선을 따라 동백섬과 미포항 방향으로 파랑류가 발달하고 미포항 남쪽에서 시계방향의 와류와 동백섬 동쪽에서 반시계방향의 와류가 생성되었다. 또한, SSW, S 계열 고파랑시 BS3 지점의 서향류와 BS4 지점의 와류에 의한 동향류와 E와 ESE 계열 고파랑에 의한 해안선을 따라 BS3 지점의 서향류도 관측된 파랑류 산정결과와 잘 일치하였다.
The famous Haeundae beach in the southeast end of the Korean Peninsula has an approximately 1.6 km long coastline and about 50 m wide sand beach facing the Korea Strait. The characteristics of the Haeundae are shallow depth (< 30 m), small tidal range (< 1.2 m), weak tidal currents (< 1 m/s), waves ...
The famous Haeundae beach in the southeast end of the Korean Peninsula has an approximately 1.6 km long coastline and about 50 m wide sand beach facing the Korea Strait. The characteristics of the Haeundae are shallow depth (< 30 m), small tidal range (< 1.2 m), weak tidal currents (< 1 m/s), waves (Hs < 4 m), and winds (< 15 m/s), which all vary seasonally. The beach is currently being eroded by the recent ongoing coastal development such as the construction of ports and revetments near the beach, as well as the disruption of the river inflow near the beach. Additionally, the beach has retreated because of the high waves developed by the nearby typhoons during summer and fall, and swell waves generated by seasonally varying winds from the northwest and northeast. To prevent the beach erosion and to support the beach restoration project, the Korean government has initiated the development of coastal erosion control technology since 2013. As a part of this project, the waves and currents using AWAC have been observed in the nearshore and offshore of the beach for two consecutive years, to understand the coastal process and sediment transport. The seasonal variations of the wave and residual current were estimated using the two-year-long observed data and other measured short-term data obtained at the mean water depth of approximately 22 m and the points near the surf zone of the Haeundae beach, respectively, during summer and winter. IOS T_TIDE and the moving average method for data over a fortnightly period (MSf) were applied for estimating the speed and direction of observed wave-induced current and residual current. Numerical simulation using a wave and current coupled model (ROMS-SWAN) was also conducted for determining the wave-induced current during the Typhoon DANAS and seasonal swell waves (: 2.5 m, Tp: 12 s), for better understanding of the coastal process at the beach. By comparing the measured and simulated results, we found that cross-shore current during summer is mainly caused by the eddy produced by the wave-induced current near the beach, which in turn, is generated by the strong waves coming from the SSW and S directions. During other seasons, longshore wave-induced current is produced by the swell waves coming from the E and ESE directions. The wave-induced current simulated by ROMS-SWAN generates longshore current heading west toward Dong-Back Island during all the seasons and eddy current toward Mipo-Port in Summer which is well matched with the observed residual current at BS4. The sea level rise is also generated by wave-induced current using the wave-current coupled model (ROMS-SWAN). In fall and winter with strong waves coming from E, ESE directions, longshore wave-induced current by the swell waves caused the increase of sea level rise near the beach more than 10 cm above the mean sea level. On the other hand, the sea level rise in spring and summer (SSW, S) caused the decrease of sea level rise near the shallow waters due to the eddy produced by the wave-induced current near the beach.
The famous Haeundae beach in the southeast end of the Korean Peninsula has an approximately 1.6 km long coastline and about 50 m wide sand beach facing the Korea Strait. The characteristics of the Haeundae are shallow depth (< 30 m), small tidal range (< 1.2 m), weak tidal currents (< 1 m/s), waves (Hs < 4 m), and winds (< 15 m/s), which all vary seasonally. The beach is currently being eroded by the recent ongoing coastal development such as the construction of ports and revetments near the beach, as well as the disruption of the river inflow near the beach. Additionally, the beach has retreated because of the high waves developed by the nearby typhoons during summer and fall, and swell waves generated by seasonally varying winds from the northwest and northeast. To prevent the beach erosion and to support the beach restoration project, the Korean government has initiated the development of coastal erosion control technology since 2013. As a part of this project, the waves and currents using AWAC have been observed in the nearshore and offshore of the beach for two consecutive years, to understand the coastal process and sediment transport. The seasonal variations of the wave and residual current were estimated using the two-year-long observed data and other measured short-term data obtained at the mean water depth of approximately 22 m and the points near the surf zone of the Haeundae beach, respectively, during summer and winter. IOS T_TIDE and the moving average method for data over a fortnightly period (MSf) were applied for estimating the speed and direction of observed wave-induced current and residual current. Numerical simulation using a wave and current coupled model (ROMS-SWAN) was also conducted for determining the wave-induced current during the Typhoon DANAS and seasonal swell waves (: 2.5 m, Tp: 12 s), for better understanding of the coastal process at the beach. By comparing the measured and simulated results, we found that cross-shore current during summer is mainly caused by the eddy produced by the wave-induced current near the beach, which in turn, is generated by the strong waves coming from the SSW and S directions. During other seasons, longshore wave-induced current is produced by the swell waves coming from the E and ESE directions. The wave-induced current simulated by ROMS-SWAN generates longshore current heading west toward Dong-Back Island during all the seasons and eddy current toward Mipo-Port in Summer which is well matched with the observed residual current at BS4. The sea level rise is also generated by wave-induced current using the wave-current coupled model (ROMS-SWAN). In fall and winter with strong waves coming from E, ESE directions, longshore wave-induced current by the swell waves caused the increase of sea level rise near the beach more than 10 cm above the mean sea level. On the other hand, the sea level rise in spring and summer (SSW, S) caused the decrease of sea level rise near the shallow waters due to the eddy produced by the wave-induced current near the beach.
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