낙동강 하구역 해양물리환경에 미치는 영향인자 비교분석(II) - 춘계 국지 해양파랑과 기상인자 - Correlation between Spring Weather Factors and Local Wind Waves in the Nakdong River Estuary, Korea원문보기
본 연구는 낙동강 하구 주변해역의 파랑 특성을 분석하기 위해 2007년 춘계(4월, 5월)에 낙동강 하구 중앙 해상 지점에서 관측된 파랑자료와 기상청에서 운영하고 있는 거제도 해양기상 부이에서 동일시점에 관측된 결과와 비교 검증하고 관측기간동안의 두 지점에서의 기상인자(기압, 기온, 풍속 및 풍향)와의 상관성을 비교하였다. 이상에서 얻어진 결과는 다음과 같다. (1) 2007년 춘계(4월과 5월)의 거제도 해양기상 부이 파랑 관측자료가 최대파고 약 3-4m, 유의파고 약 2m, 주기 약 5-8sec의 범위에 해당하는 반면에 낙동강 하구에서의 파랑 관측자료는 파고가 대체적으로 1m미만의 상태로 정온한 상태를 보이며 주기는 4-7sec의 범위를 가진다. (2) 춘계 파랑 관측자료에서 바람에 의한 파랑 감쇄가 없을 경우 거제도 해양기상 부이에서부터 천수 또는 굴절에 의한 파랑변형의 효과로 인해 낙동강 하구 중앙부까지 파랑이 전달되면서 최대파고값은 약 2.2m, 유의파고값은 약 1.3m정도 감소된다. (3) 낙동강 하구역으로 내습하는 해양파랑은 대상해역의 기상조건, 특히 바람의 영향(풍속 및 풍향)에 따라서 증감하는 것을 알 수 있는데, 특히 풍향이 역풍이 부는 경우 유의파고는 감소하는 경향을 나타내며 풍속이 클수록 그 감소 기울기도 더욱 커짐을 알 수 있다.
본 연구는 낙동강 하구 주변해역의 파랑 특성을 분석하기 위해 2007년 춘계(4월, 5월)에 낙동강 하구 중앙 해상 지점에서 관측된 파랑자료와 기상청에서 운영하고 있는 거제도 해양기상 부이에서 동일시점에 관측된 결과와 비교 검증하고 관측기간동안의 두 지점에서의 기상인자(기압, 기온, 풍속 및 풍향)와의 상관성을 비교하였다. 이상에서 얻어진 결과는 다음과 같다. (1) 2007년 춘계(4월과 5월)의 거제도 해양기상 부이 파랑 관측자료가 최대파고 약 3-4m, 유의파고 약 2m, 주기 약 5-8sec의 범위에 해당하는 반면에 낙동강 하구에서의 파랑 관측자료는 파고가 대체적으로 1m미만의 상태로 정온한 상태를 보이며 주기는 4-7sec의 범위를 가진다. (2) 춘계 파랑 관측자료에서 바람에 의한 파랑 감쇄가 없을 경우 거제도 해양기상 부이에서부터 천수 또는 굴절에 의한 파랑변형의 효과로 인해 낙동강 하구 중앙부까지 파랑이 전달되면서 최대파고값은 약 2.2m, 유의파고값은 약 1.3m정도 감소된다. (3) 낙동강 하구역으로 내습하는 해양파랑은 대상해역의 기상조건, 특히 바람의 영향(풍속 및 풍향)에 따라서 증감하는 것을 알 수 있는데, 특히 풍향이 역풍이 부는 경우 유의파고는 감소하는 경향을 나타내며 풍속이 클수록 그 감소 기울기도 더욱 커짐을 알 수 있다.
The aim of this study was to determine the characteristics of wave transformation in the shallow water of the Nakdong River estuary due to variations in air pressure, air temperature, wind speed, and wind direction. We analyzed the correlation between weather factors and wind waves in offshore regio...
The aim of this study was to determine the characteristics of wave transformation in the shallow water of the Nakdong River estuary due to variations in air pressure, air temperature, wind speed, and wind direction. We analyzed the correlation between weather factors and wind waves in offshore regions near Geoje Island and the Nakdong River estuary in April and May 2007. The weather and wind wave data were obtained from the automatic ocean observation buoy near Geoje Island operated by the Korean Meteorological Administration (KMA). For the estuary region, the wind wave information was the result of field observations, and weather data were obtained from the Busan Meteorological Station. Field observations of water waves in April and May showed that the maximum wave height decreased by about 2.2 m. M oreover, wave height decreased significantly by about 1.3 m due to the reduction in wave energy caused by the water waves propagating from Geoje buoy to the Nakdong River estuary. We conclude that offshore or wind waves coming into the Nakdong River estuary showed considerable height variation due to the prevailing weather conditions, especially wind speed and direction. In particular, headwinds tended to decrease the wave size in inverse proportion to the wind speed.
The aim of this study was to determine the characteristics of wave transformation in the shallow water of the Nakdong River estuary due to variations in air pressure, air temperature, wind speed, and wind direction. We analyzed the correlation between weather factors and wind waves in offshore regions near Geoje Island and the Nakdong River estuary in April and May 2007. The weather and wind wave data were obtained from the automatic ocean observation buoy near Geoje Island operated by the Korean Meteorological Administration (KMA). For the estuary region, the wind wave information was the result of field observations, and weather data were obtained from the Busan Meteorological Station. Field observations of water waves in April and May showed that the maximum wave height decreased by about 2.2 m. M oreover, wave height decreased significantly by about 1.3 m due to the reduction in wave energy caused by the water waves propagating from Geoje buoy to the Nakdong River estuary. We conclude that offshore or wind waves coming into the Nakdong River estuary showed considerable height variation due to the prevailing weather conditions, especially wind speed and direction. In particular, headwinds tended to decrease the wave size in inverse proportion to the wind speed.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 낙동강 하구역내로 입사하는 파랑과 해상풍과 같은 주변 기상인자들간의 상호관련성, 발생하는 파랑의 통계적 특성을 파악하여 대상해역에 내습하는 파랑의 특성과 표사이동 예측을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
것을 알 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이에 대한 보다 명확한 해석을 위해 St. 2과 St. 1정점에서의 유의파고의 변화에 미치는 풍속과 풍향의 변화특성을 살펴보고자 Fig. 7과 같이 두 정점의 유의파고, 풍속, 풍향의 차이를 시계열로 나타내었다.
본 연구에서는 낙동강 하구 주변해역의 파랑 특성을 분석하기 위해 2007년 춘계(4월 5월)에 낙동강 하구 중앙 해상 지점에서 관측된 파랑자료와 기상청에서 운영하고 있는 거제도 해양기상 부이에서 동일시점에 관측된 결과와 비교 검증하고 관측기간동안의 두 지점에서의 기상인자(기압, 기온, 풍속 및 풍향)과의 상관성을 비교하였다. 이상에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다.
제안 방법
1)는 거제도 서이말 동쪽 16km 해상에 위치하며 설치 수심은 84m이다(부산지방기상청, 2003). 관측부이는 풍향, 풍속, 기압, 기온, 상대습도, 수온, 파고(최대, 유의), 파향, 파주기 등을 관측하며, 바람자료는 매시간 10분 동안 관측된 것을 벡터 평균하여 산출한 것이고 파랑은 가속도계를 이용하여 20분 동안 1, 024개의 자료를 취득하여 유의 파고 등을 산출한다.
또한 본 연구에서는 낙동강 하구역 해상 중앙지점에 수압식파고계 COMPAQ-WH(Alec electronics co., LTD., JAPAN)를관측장비 설치 당시 수심 약 5.5m 해저바닥에 설치하고 4월(1 차, 2007년 4월 12일 13:00~27일 09:00, 약 15일)과 5월(2차, 2007년 5월 16일 1200~30일 10:10, 약 14일)의 2회에 걸쳐서해양파랑을 관측하였다. Fig.
본 연구에서는 St.1과 St.2 정점에서 획득된 해양파랑 자료가정확히 동일한 시점이라고 판단하기는 어렵지만 거제도 해양기상 부이로부터 제공되는 파랑자료가 1시간 간격의 대표치라는것과 해상에서 돌풍 또는 해일 등의 직접적인 영향이 없다고볼때 1시간대의 해양파랑 상황은 크게 변화하지 않는다고 판단하여 두 정점에서 획득되어진 해양파랑 자료는 매시간별로 동일한 시점의 자료로 취급하였다.
본 연구에서는 낙동강 하구역 연구대상해역의 해상 수위변동에 영향을 줄 수 있는 기상인자로 전술한 바와 같이 기압, 기온, 풍속 및 풍향으로 간주하고, St. 1 정점에 대해서는 해양기상 부이로부터 제공되는 기상인자(풍향, 풍속, 기압, 기온)를, St. 2에 대해서는 대상해역과 가장 인접한 부산기상관측소의 시간대별 기상인자 자료를 수집□비교 분석하였다.
수집된 거제도 해양기상 부이 자료와 부산기상관측소의 기상인자들은 시간대별로 시계열로 도식화하여 두 지점간의 상호관련성을 비교하였으며 시계열 해석에서 차이가 발생하는 인자에 대해서는 그 차이를 도식화하여 보다 명확히 검토하고자 하였다.
이를 위해 본 연구에서는 207년 춘계(4월 5월)에 낙동강 하구 중앙 해상 지점에서 관측된 파랑자료와 기상청에서 운영하고 있는 거제도 해양기상 부이에서 동일시점에 관측된 결과를 비교 분석하고 관측파랑과 두 지점에서의 기상인자(기압, 기온, 풍속 및 풍향)간의 상호관련성을 비교하였다.
해양파랑 계측방법은 Burst mode로 매 시간마다 0.25초 간격으로 약 3000개, 12분 30초간의 해수면 수위변동을 관측하였으며 이를 1시간에 대한 해양파랑의 대표치로 설정하였다.
대상 데이터
낙동강 하구역으로 내습하는 해양파랑의 특성을 파악하기 위해 Fig. 1 및 Table 1에서와 같이 외해에 위치하는 거제도 해양기상 부이(St. 1)에서의 시간대별 파랑자료(기상청, 2007) 와낙동강 하구 중앙 해상 지점(St. 2)에 수압식 파고계를 설치하여 동일시점에서의 파랑관측을 실시하여 시간대별 파랑 자료를 획득하였다. 거제도 해양기상 부이(St.
대상해역의 해상 수위변동에 영향을 줄 수 있는 기상인자로 본 연구에서는 기압, 기온, 풍속 및 풍향으로 간주하고, St.1 정점에 대해서는 해양기상 부이로부터 제공되는 기상인자(풍향, 풍속, 기압, 기온)를, St.2에 대해서는 대상해역과 가장 인접한 부산기상관측소의 시간대별 기상인자 자료(기상청, 2007)를 수집하였다. 아울러 전술한 바와 같이 해양기상 부이와 부산기상관측소 간의 기상인자의 관측시점도 동일한 것으로 간주하였다.
데이터처리
3), Hp: 수압에 의해 검출된 파고, cosh(2πh/L): 감쇠 계수, h: 평균수위로서 정해지는 수심, L: 분산관계식에 의해 구해지는 파장이다. 또한, 파고 및 주기는 통계 처리하였다.
이론/모형
관측된 수위변동 자료로부터 실제 해상의 불규칙한 파를 검출하기 위하여 Zero-ip cross법으로 파고와 주기를 정의하며, 자유표면에 의해 검출되어진 파고는 다음과 같은 식(1)로 보정하였다.
성능/효과
(2) 춘계 파랑 관측자료에서 바람에 의한 파랑 감쇄가 없을경우 거제도 해양기상 부이에서부터 낙동강 하구 중앙부까지파랑이 전파하면서 최대파고값은 약 2.2m, 유의파고값은 약 1.3m정도 감소되는 것으로 생각되며, 이는 해저지형의 수심변화에 따른 천수 또는 굴절에 의한 파랑변형의 효과라고 판단된다.
(3) 낙동강 하구역으로 내습하는 해양파랑은 대상해역의 기상 조건, 특히 바람의 영향(풍속 및 풍향)에 따라서 증감하는 것을 알 수 있는데, 특히 풍향이 역풍이 부는 경우 유의파고는 감소하는 경향을 나타내며 풍속이 클수록 그 감소 기울기도 더욱 커짐을 알 수 있다.
3(D)의 매 시간별 파고 분포와비교하면 고파랑 출현 기간에 대체로 저기압의 경향을 나타내었으나, 거제도 부이와 부산기상관측소간의 기압변동 경향은거의 일치하는 것으로 나타났다. 또한 기온의 변화 시계열에서거제도와 부산지역의 기온 변화가 해상풍 또는 육상풍의 특징을 명확히 가지고 있음을 보여주고 있다. 즉, 1일 동안의 St.
이상의 4월과 5월의 파랑 관측자료에서 바람에 의한 파랑 감쇄가 없을 것으로 판단되는 1일과 8-9일째 당시 St. 1에서부터 St. 2로의 파고 감소 정도는 최대파고값은 약 2.2m, 유의 파고 값은 약 1.3m정도 감소되는 것으로 나타났다. 이는 해저 지형의 수심 변화에 따른 천수 또는 굴절에 의한 파랑변형의 효과라고 판단된다.
이상의 결과를 종합해 보면 낙동강 하구역으로 내습하는 파랑은 대상해역의 기상조건, 특히 바람의 영향(풍속 및 풍향) 에따라서 증감하는 것을 알 수 있는데, 특히 풍향이 역풍이 부는 경우 유의파고는 감소하는 경향을 나타내면 풍속이 클수록 그 감소 기울기도 더욱 커짐을 알 수 있다.
후속연구
결과적으로 본 연구는 외해로부터 입사하는 파랑이 대상해역의 기상조건에 따라서 증감될 수 있음을 증명한 것으로 큰의미가 있다고 판단되며 이상과 같은 결과는 향후 낙동강 하구역 연안류 추정 및 토사이동을 평가하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 아울러 본 연구는 춘계에 한정된 파랑관측결과를 바탕으로 해석하였으나 향후 매 계절별 파랑관측결과를통해 경년변화 특징을 평가할 필요성이 있다고 할 것이다.
수 있을 것이다. 아울러 본 연구는 춘계에 한정된 파랑관측결과를 바탕으로 해석하였으나 향후 매 계절별 파랑관측결과를통해 경년변화 특징을 평가할 필요성이 있다고 할 것이다.
8H\/을 초과하는 파랑이다수 내습하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 향후 낙동강하구역 연안류 추정 및 토사이동을 평가하기 위한 기초자료로활용될 수 있을 것이다.
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