[논문]2006년 봄철 광양만 해류의 구조와 변동

이재철; 김정창

초록
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광양만의 순환을 이해하기 위하여 2006년 봄철에 수심이 가장 깊은 두 지점을 선정하여 ADCP가 장착된 모니터링 부표 2대를 이용하여 유속관측을 하였다. 두 지점에서 공통적으로 북향류가 지배적인데, 이는 서쪽의 남향류를 동반하는 반시계 방향의 순환 이 있음을 뒷받침 하고 있다. 남쪽에서는 14 m 수심에서 유향이 반전되는 2층 구조가 뚜렷하며 저층의 북향류는 바닥에 가까운 36 m 수심까지 증가한다. 북쪽 지점에서는 북향류가 더욱 강해져서 북쪽의 단면적 감소에 따른 해류의 가속 효과가 있으며 상층부에서도 북향류가 우세하다. EOF 분석을 통한 연직구조에 있어서 첫 번째 모드는 북쪽 부표에서 전체 분산의 74%인데 비하여 남쪽 부표에서는 67%로 감소하고 상대적으로 2층 구조의 비중이 크다. 반시계 방향의 순환과 관련된 북향류의 전형적인 유속은 약 10 cm/s이다. 여기에 중첩되는 변동성으로서 국지적인 바람의 영향은 거의 받지 않는 반면에 동-서 방향의 바람에 의한 외해의 에크만 수송과 관련된 비국지적 영향은 주로 풍속이 강할 경우에 나타난다.

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Two monitoring buoys equipped with ADCP were deployed at the deepest positions along the trough of the central Gwangyang Bay in spring 2006 in order to study the circulation in the bay. Northward velocity is commonly dominant at both stations located in the eastern part of the channel, which support...

Two monitoring buoys equipped with ADCP were deployed at the deepest positions along the trough of the central Gwangyang Bay in spring 2006 in order to study the circulation in the bay. Northward velocity is commonly dominant at both stations located in the eastern part of the channel, which supports the cyclonic circulation accompanied by the southward flow in the western part. The southern station has a distinct two-layer structure with current reversal at 14 m depth and increasing northward velocity in the lower layer to 36 m depth close to the bottom. At the northern station the northward flow becomes accelerated due to the decrease in the cross-sectional area and this northward current is dominant even in the upper layer. In the modal structure from the EOF analysis, the first mode has 74% of total variance at the northern station whereas it is 67% but the baroclinic portion increases at the southern station. The typical northward velocity is about 10 cm/s which is associated with the cyclonic circulation. Subtidal variability due to the local wind effect is negligible, but the nonlocal response associated with offshore Ekman flux by the zonal wind is found during strong wind events.

주제어

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문제 정의

그러나 광양만의 북동부에서만 관측이 이루어졌기 때문에 다른 지역에서도 유속관측을 함으로써 보다 광범위한 지역의 연구가 필요하다. 본 연구는 광양만의 해류를 더 이해하기 위한 노력의 일환으로 광양만의 중심부에서 수심이 가장 깊은 두 지점을 선정하여 ADCP가 설치된 모니터링 부표를 이용하여 2006년 3-4월에 약 1개월간 관측을 실시하였으며 이를 통하여 해류의 연직구조와 변동성을 파악하였다.

제안 방법

각 수심의 유속관측 자료는 우선 조화분석을 통해 조류성분을 계산하였다. 원 자료에서 조류성분을 빼주어서 구한 비조류 성분에 Butterworth filter를 적용하여 40시간 이하의 단주기 성분을 제거하는 low-pass filtering을 하였다.
광양만에서 수심이 30m 이상인 가장 깊은 두 지점을 선정하고 2006년 3월 21일에 모니터링 부표 두 대를 설치하여 10분 간격으로 ADCP를 이용한 유속관측을 하였다(Fig. 1에 N과 S로 표시됨).유속측정의 수심간격은 4m였다.
광양만의 순환을 이해하기 위하여 2006년 봄철에 광양만의 깊은 골을 따라 두 지점에서 모니터링 부표를 설치하여 약 1개월 동안 ADCP를 이용한 층별 유속관측을 하였다. 남-북 방향으로 위치한 두 지점이 동쪽으로 치우친 관계로 공통적으로 북향류가 우세하여 이 등(2006)이 주장한 반시계 방향의 순환이 있기 때문으로 해석된다.
원 자료에서 조류성분을 빼주어서 구한 비조류 성분에 Butterworth filter를 적용하여 40시간 이하의 단주기 성분을 제거하는 low-pass filtering을 하였다. 본 연구에서는 이 등(2006)의 연구에서와 마찬가지로 filtering을 하여 조류와 단주기 성분이 제거된 나머지 유속성분을 간단히 해류라고 부르기로 한다.
조류와 해류에 대한 주축성분분석(principal component analysis)의 결과를 이용하여 유속벡터의 분포를 평균유속과 표준편차 타원으로 표현하였다. 해류의 경우에 모든 자료의 평균 동방분속과 북방 분속으로부터 평균유속의 방향을 구하여 국지적인 좌표계의 y-축으로 하였고 이 방향의 유속성분인 주축성분을 가지고 해류의 연직 구조와 상관성에 관한 분석을 하였다.

대상 데이터

유속측정의 수심간격은 4m였다. 남쪽 부표(S)에서는 기상관측도 병행되어 해수면상 2m 높이에서 관측한 풍속자료도 획득하였다.

데이터처리

본 연구에서는 이 등(2006)의 연구에서와 마찬가지로 filtering을 하여 조류와 단주기 성분이 제거된 나머지 유속성분을 간단히 해류라고 부르기로 한다. 조류와 해류에 대한 주축성분분석(principal component analysis)의 결과를 이용하여 유속벡터의 분포를 평균유속과 표준편차 타원으로 표현하였다. 해류의 경우에 모든 자료의 평균 동방분속과 북방 분속으로부터 평균유속의 방향을 구하여 국지적인 좌표계의 y-축으로 하였고 이 방향의 유속성분인 주축성분을 가지고 해류의 연직 구조와 상관성에 관한 분석을 하였다.

성능/효과

북향류는 북쪽 부표에서 더욱 강해지는데, 이는 북쪽의 단면적이 감소함에 따라 해류가 가속된 결과이며 남쪽 부표에서는 14m 수심에서 유향이 바뀌는 2층 구조가 뚜렷하여 부분혼합형 하구의 특성을 보인다. 유속의 EOF 분석을 통한 연직 구조에서 순압 성분인 첫 번째 모드가 전체 분산에서 차지하는 비율은 북쪽과 남쪽 부표에서 각각 74%와 67%이고 2층 구조에 해당하는 두 번째 모드는 각각 18%와 22%이다. 북향류의 전형적인 유속은 약 10cm/s이고 추후에 서쪽 지역에서 유속관측을 하여 남향류의 존재를 확인할 필요가 있다.

후속연구

유출되는 흐름이 있다고 하였다. 그러나 광양만의 북동부에서만 관측이 이루어졌기 때문에 다른 지역에서도 유속관측을 함으로써 보다 광범위한 지역의 연구가 필요하다. 본 연구는 광양만의 해류를 더 이해하기 위한 노력의 일환으로 광양만의 중심부에서 수심이 가장 깊은 두 지점을 선정하여 ADCP가 설치된 모니터링 부표를 이용하여 2006년 3-4월에 약 1개월간 관측을 실시하였으며 이를 통하여 해류의 연직구조와 변동성을 파악하였다.
유속의 EOF 분석을 통한 연직 구조에서 순압 성분인 첫 번째 모드가 전체 분산에서 차지하는 비율은 북쪽과 남쪽 부표에서 각각 74%와 67%이고 2층 구조에 해당하는 두 번째 모드는 각각 18%와 22%이다. 북향류의 전형적인 유속은 약 10cm/s이고 추후에 서쪽 지역에서 유속관측을 하여 남향류의 존재를 확인할 필요가 있다. 이러한 평균적인 순환에 중첩되는 주기적인 변동은 외해에서 동-서 방향의 바람에 의한 에크만 수송으로 인한 영향으로서 풍속이 강할 경우에 주로 나타나는 반면에 광양만 내부에서 바람이 직접적인 영향을 끼치는 국지적인 효과는 거의 없다.
이와 같이 두 지점의 유속이 북향류가 우세한 것은 관측 위치가 비교적 동쪽에 치우쳐 있는 데다가 이 등(2006)이 제시한 반시계방향의 순환으로 인해서 동쪽에는 북향류가, 서쪽에는 남향류가편중되어 있기 때문으로 보이며 추후에 서쪽 지역에서의 유속관측을 통하여 남향류의 존재를 확인할 필요가 있다. 북쪽 부표에서북향류는 8m 수심을 제외한 모든 수심에서 지배적이고 남쪽 부표 보다 훨씬 큰 특징을 가지는데, 이는 여수해만에서 북쪽으로 가면서 단면적이 좁아짐에 따라 흐름이 가속되는 효과와 전향력에 의해서 동쪽으로 치우치는 효과가 중첩되기 때문일 것이다.

참고문헌 (4)

이재철, 김정창, 박명원. 2006. 광양만 북동부 해역의 해류관측. '바다', 한국해양학회지, 11: 136-142
Valle-Levinson, A., K.-C. Wong and K.T. Bosley, 2001. Observations of the wind-induced exchange at the entrance to Chesapeake Bay. J. Mar. Res., 59: 391-416

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Wang, D.P. and A.J. Elliott, 1978. Non-tidal variability in the Chesapeake Bay and Potomac River: Evidence for non-local forcing. J. Phys. Oceanogr., 8: 225-231

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Wang, D.P., 1979. Subtidal sea level variations in Chesapeake Bay and relations to atmospheric forcing. J. Phys. Oceanogr., 9: 413-421

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