동해에서 발생하는 소용돌이 규모의 물리적 특성을 규명하고자 1991년부터 2019년까지 동해를 통과하는 표층 뜰개 자료를 수집하여 소용돌이 추적 알고리즘(Eddy tracking algorithm)을 수행하였다. 개발된 소용돌이 추적 알고리즘을 이용하여 총 696개의 소용돌이 궤적(Looper)을 탐지하였으며, 난수성 소용돌이와 냉수성 소용돌이는 각각 341개, 355개이었다. 탐지된 소용돌이의 궤적으로부터 산출된 반경( L_E ...
동해에서 발생하는 소용돌이 규모의 물리적 특성을 규명하고자 1991년부터 2019년까지 동해를 통과하는 표층 뜰개 자료를 수집하여 소용돌이 추적 알고리즘(Eddy tracking algorithm)을 수행하였다. 개발된 소용돌이 추적 알고리즘을 이용하여 총 696개의 소용돌이 궤적(Looper)을 탐지하였으며, 난수성 소용돌이와 냉수성 소용돌이는 각각 341개, 355개이었다. 탐지된 소용돌이의 궤적으로부터 산출된 반경( L_E km)을 기준으로 K-평균 군집화 알고리즘(K-mean clustering algorithm)을 적용하여 동해 소용돌이를 아중규모(sub-meso scale), 중규모(meso scale), 대규모(large scale) 군집으로 분류하였다. 각 군집에서 평균 반경은 9±4.5 km, 26.8±6.4 km, 56.9±13.6 km 이며 난수성(냉수성) 소용돌이의 수는 147(226)개, 135(98)개, 59(31)이다. 소용돌이의 공간분포는 군집마다 서로 다르며, 저위도에서 고위도로 갈수록 소용돌이의 평균반경과 최대반경은 감소하는 경향을 보여준다. 선행연구에 따르면 소용돌이의 규모는 로스비 변형 반경(L_Ro)과 라인즈 규모(L_Rh)로 결정되는 것으로 알려져 있다. 연구기간 대상 동안 수집된 정선해양관측자료를 이용하여 0.5°×0.5° 격자로 동해의 로스비 변형 반경을 계산하였다. 로스비 변형 반경은 표층 뜰개로 탐지한 아중규모 소용돌이와 중규모 소용돌이의 경계를 구분해주며, 중규모 이상의 크기를 갖는 소용돌이들의 평균 반경과 L_E = 3.4L_Ro의 선형 관계식을 보여주었다. 표층 뜰개 자료로 관측한 해류 유속을 보정하여 동해에서 0.25°×0.25° 격자로 라인즈 규모를 계산하였다. 탐지된 소용돌이는 라인즈 규모 이하에서 분포하였으며, 라인즈 규모와 근사하는 최대로 성장한 소용돌이(Fully developed eddy)가 울릉분지와 야마토 분지에서 관측되었다. 동해에서 로스비 변형 반경과 라인즈 규모의 비(ratio)는 L_Rh = 7.5L_Ro로 대부분 일정하며, 두 규모의 상대적인 비를 비선형 파라미터(Nonlinearity Parameter)로 정의하여 대양과 동해에서 소용돌이의 성장을 지배하는 물리적 특성을 비교하였다. 이 연구는 그동안 인공위성 고도계 자료와 수치모델 결과를 이용하여 연구되어 오던 동해의 소용돌이를 표층 뜰개 자료로 탐지하여 통계자료를 제시하고, 소용돌이의 규모를 결정하는 물리 역학과 그 요인을 분석한 것에 의의가 있다.
동해에서 발생하는 소용돌이 규모의 물리적 특성을 규명하고자 1991년부터 2019년까지 동해를 통과하는 표층 뜰개 자료를 수집하여 소용돌이 추적 알고리즘(Eddy tracking algorithm)을 수행하였다. 개발된 소용돌이 추적 알고리즘을 이용하여 총 696개의 소용돌이 궤적(Looper)을 탐지하였으며, 난수성 소용돌이와 냉수성 소용돌이는 각각 341개, 355개이었다. 탐지된 소용돌이의 궤적으로부터 산출된 반경( L_E km)을 기준으로 K-평균 군집화 알고리즘(K-mean clustering algorithm)을 적용하여 동해 소용돌이를 아중규모(sub-meso scale), 중규모(meso scale), 대규모(large scale) 군집으로 분류하였다. 각 군집에서 평균 반경은 9±4.5 km, 26.8±6.4 km, 56.9±13.6 km 이며 난수성(냉수성) 소용돌이의 수는 147(226)개, 135(98)개, 59(31)이다. 소용돌이의 공간분포는 군집마다 서로 다르며, 저위도에서 고위도로 갈수록 소용돌이의 평균반경과 최대반경은 감소하는 경향을 보여준다. 선행연구에 따르면 소용돌이의 규모는 로스비 변형 반경(L_Ro)과 라인즈 규모(L_Rh)로 결정되는 것으로 알려져 있다. 연구기간 대상 동안 수집된 정선해양관측자료를 이용하여 0.5°×0.5° 격자로 동해의 로스비 변형 반경을 계산하였다. 로스비 변형 반경은 표층 뜰개로 탐지한 아중규모 소용돌이와 중규모 소용돌이의 경계를 구분해주며, 중규모 이상의 크기를 갖는 소용돌이들의 평균 반경과 L_E = 3.4L_Ro의 선형 관계식을 보여주었다. 표층 뜰개 자료로 관측한 해류 유속을 보정하여 동해에서 0.25°×0.25° 격자로 라인즈 규모를 계산하였다. 탐지된 소용돌이는 라인즈 규모 이하에서 분포하였으며, 라인즈 규모와 근사하는 최대로 성장한 소용돌이(Fully developed eddy)가 울릉분지와 야마토 분지에서 관측되었다. 동해에서 로스비 변형 반경과 라인즈 규모의 비(ratio)는 L_Rh = 7.5L_Ro로 대부분 일정하며, 두 규모의 상대적인 비를 비선형 파라미터(Nonlinearity Parameter)로 정의하여 대양과 동해에서 소용돌이의 성장을 지배하는 물리적 특성을 비교하였다. 이 연구는 그동안 인공위성 고도계 자료와 수치모델 결과를 이용하여 연구되어 오던 동해의 소용돌이를 표층 뜰개 자료로 탐지하여 통계자료를 제시하고, 소용돌이의 규모를 결정하는 물리 역학과 그 요인을 분석한 것에 의의가 있다.
To investigate the physical characteristics of the eddy scales occurring in the East Sea, a eddy tracking algorithm was developed and eddies were identified using surface drifters from 1991 to 2019. From the eddy tracking, 696 loopers were detected, and the number of anticyclonic and cyclonic eddies...
To investigate the physical characteristics of the eddy scales occurring in the East Sea, a eddy tracking algorithm was developed and eddies were identified using surface drifters from 1991 to 2019. From the eddy tracking, 696 loopers were detected, and the number of anticyclonic and cyclonic eddies were 341 and 355, respectively. The East Sea eddies were classified into sub-meso scale, meso scale, and large scale group by applying the K-mean clustering algorithm based on the radius( L_E km) calculated from the detected loopers. In each cluster, the mean radii were 9±4.5 km, 26.8±6.4 km, and 56.9±13.6 km, and the number of anticyclonic(cyclonic) eddies was 147(226), 135(98), 59(31) in each group. Spatial distribution of eddies was different in each group. The mean and maximum radii of the eddies tend to decrease as the latitude increases. According to previous studies, the eddy scale is known to be determined by the Rossby radius of deformation (L_Ro) and the Rhines scale (L_Rh). The Rossby radius of deformation of the East Sea was calculated using hydrographic survey data on 0.5°×0.5° grid. The Rossby radius of deformation separates the boundary betweem sub-meso scale and meso scale, and it has a linear relationship L_E = 3.4L_Ro with mean radii of meso scale and large scale. The Rhines scale was calculated using surface drifter velocity data on 0.25°×0.25° grid in the East Sea. The eddy sizes were below the Rhines scale, and fully developed eddies in Ulleung basin and Yamato basin have eddy scales close to the Rhines scale. In the East Sea, the ratio of the Rhines scale to the Rossby radius of deformation is mostly constant as L_Rh = 7.5L_Ro, and the relative size of these two scales is defined as a nonlinearity parameter (NP) to compare the physical properties that govern the growth of eddies in the open ocean and the East Sea. This study analyze the statistical characteristics of the East Sea eddies, which have been studied mainly with satellite altimeter data and numerical model results, using surface drifter data and suggest physical dynamics that determine the scale of the eddies.
To investigate the physical characteristics of the eddy scales occurring in the East Sea, a eddy tracking algorithm was developed and eddies were identified using surface drifters from 1991 to 2019. From the eddy tracking, 696 loopers were detected, and the number of anticyclonic and cyclonic eddies were 341 and 355, respectively. The East Sea eddies were classified into sub-meso scale, meso scale, and large scale group by applying the K-mean clustering algorithm based on the radius( L_E km) calculated from the detected loopers. In each cluster, the mean radii were 9±4.5 km, 26.8±6.4 km, and 56.9±13.6 km, and the number of anticyclonic(cyclonic) eddies was 147(226), 135(98), 59(31) in each group. Spatial distribution of eddies was different in each group. The mean and maximum radii of the eddies tend to decrease as the latitude increases. According to previous studies, the eddy scale is known to be determined by the Rossby radius of deformation (L_Ro) and the Rhines scale (L_Rh). The Rossby radius of deformation of the East Sea was calculated using hydrographic survey data on 0.5°×0.5° grid. The Rossby radius of deformation separates the boundary betweem sub-meso scale and meso scale, and it has a linear relationship L_E = 3.4L_Ro with mean radii of meso scale and large scale. The Rhines scale was calculated using surface drifter velocity data on 0.25°×0.25° grid in the East Sea. The eddy sizes were below the Rhines scale, and fully developed eddies in Ulleung basin and Yamato basin have eddy scales close to the Rhines scale. In the East Sea, the ratio of the Rhines scale to the Rossby radius of deformation is mostly constant as L_Rh = 7.5L_Ro, and the relative size of these two scales is defined as a nonlinearity parameter (NP) to compare the physical properties that govern the growth of eddies in the open ocean and the East Sea. This study analyze the statistical characteristics of the East Sea eddies, which have been studied mainly with satellite altimeter data and numerical model results, using surface drifter data and suggest physical dynamics that determine the scale of the eddies.
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