[논문]동해의 해면지형 계산에 의한 지형류의 흐름 추정

윤홍식; 이동하

동해의 해면지형 계산에 의한 지형류의 흐름 추정
Estimation of Geostrophic Current Calculated from Sea Surface Topography in East Sea 원문보기

한국측량학회지 = Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, v.24 no.2, 2006년, pp.159 - 165

윤홍식 (성균관대학교 토목공학과) , 이동하 (성균관대학교 토목환경공학과)

초록
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본 논문에서는 위성고도계자료를 이용하여 개발된 평균해면모델인 CLS_SHOM과 지구중력장 모델인 EGM96으로부터 평균해면고와 지오이드고를 계산하여 해면지형을 계산하고, 이를 이용하여 지형류의 흐름을 추정하였다 지형류의 추정을 통하여 해양의 물리학적인 특성을 연구할 수 있기 때문에 외국에서는 많은 연구가 수행되어 왔으나 우리나라의 경우에는 연구가 이루어지지 않은 상태이다. 본 연구에서는 지형류에 대한 기초연구로서 동해에서의 지형류 흐름특성을 분석하여 제시하였다. 연구결과 동해지역에 대한 해면지형의 평균은 약 37cm로 계산되었고, 지형류 속도는 평균 -0.028m/sec로 계산되었다. 지형류의 흐름은 태평양 해수가 대한해협을 통과하면서 속도가 증가한 후에 일본열도의 외측단을 따라서 동북동 방향으로 거의 일정한 속도로 흐르다가 좁은 Tsugaru 해협과 Soya 해협을 통하여 유출되며, 한반도의 동해안을 따라서 북쪽으로 흐르다가 Soya해협과 북동북으로 향하여 Okhotsk해로 유출되는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper deals with the estimation of geostrophic current using the sea surface topography calculated from the geoidal height from EGM96 geopotential model and the mean sea surface height from CLS_SHOM mean sea surface model. The CLS_SHOM model was developed using the altimetry data set. The estimation of geostrophic current is available in the characteristic research of ocean in many country, while for East Sea a few studies were done. The goal of this study is basically to provide the characteristics of geostrophic current in East Sea. The results show that the mean sea surface topography (SST) in East Sea is about 0.37 m and the mean geostrophic velocity is -0.028 m/sec. The Pacific water enters into the East Sea through the Korea Strait and after passing the strait, this inflow splits into two branches: one flows northward along the Korean coast and another outflows into Pacific ocean through Tsugaru and Soya strait passing the east-northeastward along the Japanese outer shelf, and outflows into Okhotsk ocean.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

개발되어 제공되고 있다. 본 연구에서는 이러한 다양한 평균해면모델들 중에서 CLS_SHOM 모델을 사용하여 평균해면고를 계산하고, EGM96 모델로부터 지오이드고를 계산하여 해면지형을 계산하고자 하였으며, 이들로부터 지형류(geographical current)의 흐름을 결정하고자 하였다.
이 모델의 개발목적은 T/P, ERS-I 및 Geosat 위성들의 궤도운동을 반복적으로 추적하여 고정밀도의 SSH 를 제공하는 것이며, 통일된 기준면을 결정하기 위한 것이다. CLS_SHOM 모델은 1993년부터 1995년까지의 위성 고도계 데이터로부터 계산된 전 지구 해양의 평균해면 모델로서 모델 개발에 사용된 데이터들은 T/P, Geosat 및 ERS-I의 개선된 고도계 데이터들이다.

가설 설정

지형류의 균형은 코리올리힘이 수평압력 경사와 균형이 이루어지도록 하여 지형류의 흐름이 가속도가 없다고 가정 (쁳= 쯔= 零= °)하고 운동방정식으로부터 지형류의 방정식을 유도할 수 있다. 즉, 수평속도가 연직 속도보다 크고(u> <<u, v), 마찰력이 매우 작으며, 외력은 중력뿐이라는 가정 하에서 지형류의 방정식은

제안 방법

약간의 오차가 발생한 QLOPR 데이터에 대한 정밀 ERS-I 데이터의 shift는 정밀한 데이터 수신(6개월)의 시간 지연으로 인한 것이다. (3) 공간데이터 분포를 최대화하기 위하여 Topex GDR을 사용하였다.
MSS95A는 2년 동안의 ERS-I 35일 반복 데이터를 바탕으로 ERS-I 평균해 수면으로 고정하였다. MSS95A 모델은 3가지의 입력데이터로부터 생성하였다.
본 연구에서 동해지역에 대하여 평균해면모델인 CLS_ SHOM 모델과 중력장모델인 EGM96 모델을 사용하여 해면 지형을 계산하고, 이를 이용하여 지형류 속도를 계산하였다. 동해지역에 대한 해면지형의 평균은 약 37cm로 계산되었고 지형류 속도는 평균 -0.
본 연구에서는 전 지구 해양에 대해 조화 함수적인 방법을 사용, 해면지형의 장파장 성분을 계산하여 개발한 8km 해상도의 CLS_SHOM 평균해면모델로부터 동해지역에 대한 평균해면고를 계산하고 EGM96 지구중력장 모델로부터 지오이드고를 계산하여 SST를 산출하였으며, 이를 이용하여 지형류의 속도(geostrophic velocity)를 추정하였다.
예로써 MSS95A 모델은 GFZ/OP에서 ERS-I의 35일 반복 관측데이터, Topex/Poseidon Cycles과 ERS1 168일 Cycles 데이터를 결합하여 개발한 것으로 along-track과 cross-track상에서 각각 3, 간격으로 격자화하여 개발한 것이다. MSS95A는 2년 동안의 ERS-I 35일 반복 데이터를 바탕으로 ERS-I 평균해 수면으로 고정하였다.
즉 그림 2에 표시한 CLS_SHOM 모델에서 계산한 연구대상 지역의 평균해면고와 그림 4에 표시한 EGM96 모델로부터 계산한 지오이드고간의 차를 이용하여 연구대상 지역의 해면지형을 구하였으며, 이를 그림 5에 표시하였다.

대상 데이터

MSS95A는 2년 동안의 ERS-I 35일 반복 데이터를 바탕으로 ERS-I 평균해 수면으로 고정하였다. MSS95A 모델은 3가지의 입력데이터로부터 생성하였다. (1) 35일 주기의 Cycle로 획득한 1년간의 정밀한 ERS-I 데이터, (2) ERS-I QLOPR의 168일 Cycles을 통합하였다.
경도 128°-143°, 위도 32。~50。지역을 대상으로 하였다. 그림 2는 식 (3)을 사용하여 CLS_SHOM 모델로부터 계산된 한반도 주변의 해수면고를 표시한 것이고, 그림 3은 CLS_SHOM 모델의 오차모델로부터 계산한 모델의 오차분포를 표시한 것이다.

성능/효과

MSS95A 모델은 3가지의 입력데이터로부터 생성하였다. (1) 35일 주기의 Cycle로 획득한 1년간의 정밀한 ERS-I 데이터, (2) ERS-I QLOPR의 168일 Cycles을 통합하였다. 약간의 오차가 발생한 QLOPR 데이터에 대한 정밀 ERS-I 데이터의 shift는 정밀한 데이터 수신(6개월)의 시간 지연으로 인한 것이다.
CLS_SHOM 평균해면모델로부터 계산된 대상지역 내의 평균해면은 최대 44.71m에서 최소 11.97m이고, 평균 28.91m 및 표준편차 6.51m로 계산되었으며, CLS_SHOM 모델의 오차모델로부터 계산된 결과는 최대오차 0.40m, 최소오차 0.01m, 평균 0.05m 및 표준편차 0.07m로 계산되었다. 그림 3에서 태평양해 지역을 제외한 동해내의 평균해면 오차 분포로 알 수 있는 것은 오차분포가 0m ~ 0.
동해지역에 대한 해면지형의 평균은 약 37cm로 계산되었고 지형류 속도는 평균 -0.028m/sec로 계산되었다. 또한 동해지역의 지형류의 흐름은 대한해협을 통과하면서 속도가 증가한 후에 일본열도의 외측단을 따라서 거의 일정한 속도로 흐르다가 좁은 Tsugaru 해협과 Soya 해협을 통하여 유출되는 것으로 나타났으며, 한반도의 동해안을 따라서 북쪽으로 흐르다가 Soya해협과 북동 북으로 향하여 Okhotsk해로 유출되는 것으로 나타났다.
028m/sec로 계산되었다. 또한 동해지역의 지형류의 흐름은 대한해협을 통과하면서 속도가 증가한 후에 일본열도의 외측단을 따라서 거의 일정한 속도로 흐르다가 좁은 Tsugaru 해협과 Soya 해협을 통하여 유출되는 것으로 나타났으며, 한반도의 동해안을 따라서 북쪽으로 흐르다가 Soya해협과 북동 북으로 향하여 Okhotsk해로 유출되는 것으로 나타났다.
6cm의 정확도로 Phase C와 D 데이터섯!(data set)을 합성하여 계산되었다. 또한, 2년간의 Geosat 평균 단면이 2cm의 정확도로 계산되었다. 이들 2개의 평균 Profilese 계통적인 biases와 대규모의 오차들을 줄이기 위하여 T/P로 조정되었다.
대하여 산출되었으며, 그 결과는 표 2에 표시한 바와 같다. 본 연구로부터 계산된 동해 내에서의 해면 지형은 최대 1.36m에서 최소 -0.68m이고, 평균과 표준편차는 각각 0.37m, 0.42m이다.
시간에 따른 순간적인 해수면의 변화로 인하여 장기간 동안 조석관측소에서 해수면을 관측하여 얻을 수 있는 평균해수면을 도입하는 것이 필요하다. 순간적인 해수면 관측치로부터 평균해수면이 파랑운동으로 인하여 하루 동안에 수십 미터까지 변하지만 월 평균을 구하면 수십 센티미터 정도로 변하고 년 평균을 하면 수십 년 주기 내에서 수 센티 정도로 안정된 값을 얻을 수 있다.
이 러한 해수의 흐름에 대한 연구결과와 본 연구에서 계산한 지형류의 흐름을 분석한 결괴-, 대한해협을 통하여 동해지역에 유입되는 일부 지형류의 흐름벡터가 일본의외측단을 따라서 이동하여 수심이 약 50m정도인 Tsugaru 해협과 Soya해협을 통하여 유출되고 있는 것으로 나타났으며, 또 다른 지형류의 흐름벡터는 한반도의 동해안을 따라서 이동하면서 Soya해협과 북동북 방향으로 이동하는 것으로 나타나, Park 등(2006)의 연구에서 제시한 해류의 흐름과 잘 일치하는 것으로 분석되었다.

후속연구

본 연구의 결과는 평균해면모델을 사용하였으나, 좀 더 정확한 결과를 위해서는 장시간의 위성고도계 데이터 및 조석 관측자료 등을 사용하여 해양학적 특성을 고려한 연구가 필요할 것으로 판단되며, 해수면 온도 등의 자료를 고려한 연구를 수행한다면 수산업 분야에서도 기초 자료로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
인한 것으로 분석된다. 한반도 동해안 근해에서는 약 8cm~ 10cm의 오차분포를 보이고 있어 향후 평균해수면을 결정할 때에 해면지형을 고려하여야 할 것이다.

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상세보기
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Wellenhof, B. H. and Moritz, H. (2005), Physical Geodesy, Springer Wien, New York

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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