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동해 너울에 대한 웨이블릿 분석
Wavelet Analysis of Swells in the East Sea 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.20 no.6, 2008년, pp.583 - 588  

김태림 (군산대학교 해양과학대학) ,  이동영 (한국해양연구소 기후연안방재연구부)

초록
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2008년 2월에 동해안에서 발생하였던 너울 관측 자료에 대하여 웨이블릿 방법을 사용하여 분석하였다. 시간에 따른 파군, 첨두 주파수 및 스펙트럼의 변화를 볼 수 있었으며 그 결과를 시간에 따라 평균하여 푸리에 스펙트럼과 비교한 결과 시간에 따른 형태나 첨두 주기의 변화는 유사하게 나왔으나 첨두 주파수 에너지와 유의 파고에 있어서는 차이를 나타냈다. 웨이블릿 분석 방법은 주파수 뿐 만 아니라 시간에 따른 스펙트럼의 변화를 볼 수 있어서 이상 파랑이나 갑작스러운 너울과 같은 일시적이고 불규칙적인 현상 연구에 효과적 것인으로 보이며 향후 우리나라 파랑 자료에 대한 많은 적용과 분석 연구가 필요하다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Swell data observed in the East Sea in February, 2008 were analyzed using wavelet method. The wavelet analyzed results show detailed time series variation of wave group, peak frequency and spectrum. The comparison of time averaged wavelet spectrum with fourier spectrum turn out to be very similar in...

주제어

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문제 정의

  • 우승범 등(2008)은 웨이블릿 분석을 통하여 2008년 5월 서해안에서 발생한 이상 파도의 원인을 분석한 결과 기압의 변동 주기와 이상 파랑의 주기가 연관성이 있음을 확인하였다. 본 연구에서는 많은 분야에서 푸리에 분석과 함께 새로이 사용되고 있는 웨이블릿 분석 방법을 너울이 발생한 2008년 2월 동해의 왕돌초 파랑 자료에 적용하여 그 결과를 검토하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
주파수 스펙트럼 분석 방법을 파랑 관측 자료의 분석에 사용하기 위해서는 무엇을 전제조건으로 하여야 하는가? 주파수 스펙트럼 분석 방법은 약 1950년대에 처음으로 해양의 파랑 연구에 이용된 이후 파랑 관측 자료의 분석과 해양의 파랑을 예보하는데 기본적인 분석 기법으로 사용되어 왔다. 이러한 주파수 스펙트럼 분석 방법을 파랑 관측 자료의 분석에 사용하기 위해서는 해상의 파랑장이 통계적으로 정상(stationary) 상태이고 동일(homogeneous)하며 Gaussian 상태이어야 함을 전제조건으로 하여야 한다 (Komen et al., 1994).
정확한 해양에서의 파랑 관측과 그 장기 관측 자료의 통계 분석은 무엇을 가능하게 하는가? 해양에서의 파랑 관측은 해안 구조물과 같은 연안 건설 사업에 따른 기본적인 자료를 제공할 뿐만 아니라 최근 그 중요성이 높아지고 있는 파랑 예보 모델에 대한 검증 자료로 활용 될 수 있다. 정확한 파랑 관측과 그 장기 관측 자료의 통계 분석은 비용 및 시간적인 측면에서 효율적인 해안 건설을 가능하게 하고 또한 파랑 예보 모델 결과와의 비교 분석을 통하여 보다 정확한 파랑 모델로의 개선과 향상이 가능하다. 이러한 중요성에도 불구하고 우리나라 연안에서의 파랑 관측과 그 활용은 미흡한 실정이다.
WFT(windowed Fourier Spectrum)는 어떠한 방법인가? 그러나 정상 상태라는 이상적인 경우가 아닌 경우에는 시간에 따른 스펙트럼의 변화를 추출 할 수가 없으며 특히 freak wave 등과 같이 일시적인 큰 파랑에 대해서는 분석하는데 있어서 한계가 있다. 웨이블릿 방법이전에 시간에 따른 스펙트럼의 변화를 보기 위하여 사용되었던 WFT(windowed Fourier Spectrum)의 경우는 일정한 시간 범위의 자료에 대하여 푸리에 분석방법을 하되 이것을 시간에 대하여 boxcar 형태로 이동하면서 분석을 하는 방법으로, 이는 boxcar의 크기나 aliasing의 문제 등으로 비효율적이고 부정확한 것으로 나타났다(Keiser, 1994). 웨이블릿 분석은 주파수 스펙트럼 분석과는 달리 시간의 정보를 포함하고 있으므로 스펙트럼의 시간에 따른 특성을 분석할 수 있으며 불규칙적이고 일시적인 파랑 상태를 분석하기에 용이하다.
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참고문헌 (14)

  1. 문동준 (1998). Wavelet을 이용한 항만 부진동 연구. 이학석사 학위논문, 부산대학교 대학원 해양학과 

  2. 우승범, 오유라, 승영호 (2008). Wavelet 분석을 활용한 서해안 이상파도 원인 파악에 대한 연구. 한국해안해양공학회 춘계학술대회 특별회의 논문집. 1-4 

  3. Daubechies, I. (1990). The wavelet transform time-frequency localization and signal analysis. IEEE Trans. Inform. Theory, 36, 961-1004 

  4. Daubechies, I. (1992). Ten lectures on wavelets. Society for industrial and applied mathematics, 357 

  5. Keiser, G. (1994). A friendly guide to wavelets, Birkhuser, 300 

  6. Komen, G.J., Cavaleri, L., Donelan, M. Hasselmann, K. Hasselmann, S. and Janssen, P.A.E.M.(Eds.) (1994). Dynamics and modelling of ocean wves, Cambridge, 532 

  7. Kwon, S.H., Lee, H.S. and Park, J.S. (2003). Application of wavelet transform to problems in ocean engineering. 한국해양공학회지, 17(3), 1-6 

  8. Kwon, S.H., Lee, H.S. and Kim, C.H. (2005). Wavelet transform based coherence analysis of freak wave and its impact. Ocean Engineering, 32, 1572-1589 

  9. Lau, K.-M., and Weng, H.-Y. (1995). Climate signal detection using wavelet transform: How to make a time series sing. Bull. Amer. Meteor. Soc., 76, 2391-2402 

  10. Liu, P.C. (1994). Wavelet spectrum analysis and ocean wind waves. Wavelets in Geophysics. E.Foufoula-Georgiou and P. Kumar, Eds., Academic Press, 151-166 

  11. Liu, P.C. (2000). Is the wind wave frequency spectrum outdated. Ocean Engineering, 27, 577-588 

  12. Meyers, S.D., Kelly, B.G. and O'brien, J.J. (1993). An introduction to wavelet analysis in Oceanography and meteorology: With application to the dispersion of Yanai Waves. Monthly weather review, 121, 2858-2866 

  13. Mori, N., Liu, P.C. and Yasuda, T. (2002). Analysis of freak wave measurements in the Sea of Japan. Ocean Engineering, 29, 1399-1414 

  14. Torrence, C., and Gilbert P.C. (1998). A practical guide to wavelet analysis. Bulletin of the American Meteorological Society. 79(1), 61-78 

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