[논문]황해연안의 2013년 11월 이상조위편차 발생 원인

김호균; 김영택; 이동환

doi:10.7837/kosomes.2016.22.4.344

황해연안의 2013년 11월 이상조위편차 발생 원인
The Cause of Abnormal Tidal Residuals Along the Coast of the Yellow Sea in November 2013 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.22 no.4, 2016년, pp.344 - 353

김호균 (국립해양조사원 해양예보과) , 김영택 (국립해양조사원 해양예보과) , 이동환 ((주)지오시스템리서치 해양연구소)

초록
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황해연안 조위관측소 10 개 지점에서 2013년 11월 24일 밤부터 25일 오전까지 관측한 해수면, 해면기압, 바람, 유동 자료뿐만 아니라 일기도를 분석하여 이상조위편차의 발생 원인과 관측자료들 간의 상호상관성을 알아보았다. 이상조위편차란 최대조위편차와 최소조위편차가 나타나는 시간동안 두 편차간의 차를 의미한다. 영종도의 최대조위편차는 111 cm, 최소조위편차는 -65 cm로, 4시간 1분 동안 176 cm의 이상조위편차를 보여 10개 조위관측소 가운데 가장 크다. 반면 모슬포의 이상조위편차는 8시간 52분 동안 약 68 cm로 가장 작다. 이 같은 이상조위편차는 기압점프에 의한 기상해일이 아니라 저기압에 의한 기압배치의 영향으로 바람에 의해 발생한 것으로 확인되었다. 각 지점에서 이상조위편차에 의한 흐름은 연평균 낙조류 세기의 16 ~ 41 %로 무시할 수 없을 정도이다. 조위편차, 바람, 조류잔차의 상호상관관계로부터 저기압의 중심이 한반도 서쪽에 가까이 위치해 있을 때 인천에서 남풍계열의 바람에 의한 북향류가 해수면을 상승시켰고, 한반도 통과 후 북풍계열의 바람에 의해 남향류가 해수면을 하강시켰다.

Abstract ▼ AI-Helper

The cause of abnormal tidal residuals was examined by analyzing sea levels, sea surface atmospheric pressures, winds at ten tide stations, and current, measured at the coast of the Yellow Sea from the night of November $24^{th}$ to the morning of the $25^{th}$ in 2013, along with weather chart. Additionally, the cross-correlations among the measured data were also examined. The 'abnormal tidal residuals' mentioned in this study refer to differences between maximum and minium tidal residuals. The largest abnormal tidal residual was identified to be a difference of 176 cm occurring over 4 hours and 1 minute at YeongJongDo (YJD) with a maximum tidal residual of 111 cm and minimum of -65 cm. The smallest abnormal tidal residual was 68 cm at MoSeulPo (MSP) during 8 hours 52 minutes. The cause of these abnormal tidal residuals was not a meteo-tsunami generated by an atmospheric pressure jump but wind generated by the pressure patterns. The flow speed due to these abnormal tidal residuals as measured at ten tide stations was not negligible, representing 16 ~ 41 % of the annual average ebb current speed. From the cross correlation among the tidal residuals, winds, and tidal residual currents, we learned the northern flow, due to southerly winds, raised the sea level at Incheon when a low pressure center located on the left side of the Korean Peninsula. After passing the Korean Peninsula, a southern flow due to northerly winds decreased the sea level.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 2013년 11월 24일과 25일 사이에 서해안에서 발생한 이상조위편차의 발생 원인을 해양자료와 기상 자료를 이용하여 상호상관성으로 파악한다. 그리고, 이상조위 편차에 수반되는 해수의 흐름을 추정하고 조류와 기상과의 관계에 대하여 알아본다.

제안 방법

(4) 이상조위편차는 저기압이 한반도를 통과하기 전 한반도 북서쪽에 위치할 때, 서해안에서 남풍계열의 바람이 해수를 북쪽으로 이동시켜 해수면을 상승시키고, 저기압의 중심이 서해안을 통과한 후 북풍계열의 바람이 해수를 남쪽으로 이동시켜 해수면을 낮추는데, 인천조위관측소의 해수면, 해면기압, 바람 자료와 인근의 흐름자료의 분석을 통해 확인했다.
본 연구에서는 2013년 11월 24일과 25일 사이에 서해안에서 발생한 이상조위편차의 발생 원인을 해양자료와 기상 자료를 이용하여 상호상관성으로 파악한다. 그리고, 이상조위 편차에 수반되는 해수의 흐름을 추정하고 조류와 기상과의 관계에 대하여 알아본다.
2013년 11월 24일 밤부터 25일 오전 사이에 저기압 기단이 한반도 북부지역을 빠르게 통과했으며, 이 저기압에 의한 기압배치로 인하여 발생한 바람에 의해 서해안에서 이상조위편차가 발생했다. 서해안 10 개 조위관측소와 인근의 조류관측 정점에서 관측된 해양ㆍ기상 자료를 분석하여 이상조위편차의 발생 원인을 알아보았다.
인천 조위관측소 부근 ICB 정점(Fig. 1)에서 관측된 조류관측 자료의 조류조화분해는 캐나다 해양연구소 M.G.G Foreman(1977)에 의해 개발된 IOS Package를 이용하고 조류와 조류잔차를 분리하여 산출한다. 조류와 조류잔차에 대하여 경험적직교함수(Empirical Orthogonal Function)를 이용하여 주축과 주축의 직교성분으로 분리하여 조류와 조류잔차의 크기와 방향을 비교한다.
G Foreman(1977)에 의해 개발된 IOS Package를 이용하고 조류와 조류잔차를 분리하여 산출한다. 조류와 조류잔차에 대하여 경험적직교함수(Empirical Orthogonal Function)를 이용하여 주축과 주축의 직교성분으로 분리하여 조류와 조류잔차의 크기와 방향을 비교한다.
조위편차의 단주기변동으로 인한 불규칙한 최대조위편차와 최소조위편차의 발생시각과 크기를 명확히 결정하기 위하여 40분 이동평균하여 분석에 활용한다. 조위편차 변동과 기상해일과의 연관성을 알아보기 위해 파워스펙트럼(Power spectrum) 분석을 한다.
조위편차는 2013년도 1년간의 해수면 관측자료를 영국 Proudman 해양연구소(Proudman Oceanongraphic Laboratory, Pol/PSMSL)의 P. L. Woodworth 등에 의해 개발된 Task-2000(Tidal Analysis Software Kit 2000)을 사용하여 조석조화분해하여 얻어진 62개 조석조화상수로 예측조위를 생산하여 관측치에서 조위예측치를 제거하여 산출한다. 조위편차의 단주기변동으로 인한 불규칙한 최대조위편차와 최소조위편차의 발생시각과 크기를 명확히 결정하기 위하여 40분 이동평균하여 분석에 활용한다.
Woodworth 등에 의해 개발된 Task-2000(Tidal Analysis Software Kit 2000)을 사용하여 조석조화분해하여 얻어진 62개 조석조화상수로 예측조위를 생산하여 관측치에서 조위예측치를 제거하여 산출한다. 조위편차의 단주기변동으로 인한 불규칙한 최대조위편차와 최소조위편차의 발생시각과 크기를 명확히 결정하기 위하여 40분 이동평균하여 분석에 활용한다. 조위편차 변동과 기상해일과의 연관성을 알아보기 위해 파워스펙트럼(Power spectrum) 분석을 한다.

대상 데이터

1에, 분석에 상용된 자료의 종류와 기간은 Table 1에 나타냈다. 네모(■)로 표시된 인천(INC), 태안(TAN), 군산(GNS), 목포(MKP), 대흑산도(DHS), 진도(JND)와 모슬포(MSP) 조위관측소에서 해수면, 해면기압, 풍향, 풍속 자료를 이용하고 원(●)으로 표시된 영종도(YJD), 보령(BRY), 어청도(ECD) 조위관측소에서 해수면 자료, 세모(▲)로 표시된 인천지방해양수산청에서 운용하는 인천대교 제F호 등부표에 국립해양조사원이 해면 아래 5 m 수심에 유속ㆍ유향 센서를 부착하여 관측한 해수 흐름 자료(ICB)를 사용한다(Fig. 1). 분석에 사용된 모든 자료의 관측간격은 1분이며, 결측률은 0.
결측자료의 보간을 위하여 원자료의 변형없이 결측된 값만을 보간할 수 있도록 spline 보간을 수행하여 이용한다. 또한, 이상조위편차가 발생한 기간인 2013년 11월 24일과 25일의 기상 변동을 알아보기 위하여 기상청에서 제공하는 지상 일기도를 사용한다.
본 연구에 사용된 자료는 2013년 1년 동안 황해 연안에 위치한 10개 조위관측소에서 관측한 해양자료, 기상자료와 인천조위관측소 인근에 설치된 해양부이에서 관측한 흐름자료로써, 자료의 획득 위치는 Fig. 1에, 분석에 상용된 자료의 종류와 기간은 Table 1에 나타냈다. 네모(■)로 표시된 인천(INC), 태안(TAN), 군산(GNS), 목포(MKP), 대흑산도(DHS), 진도(JND)와 모슬포(MSP) 조위관측소에서 해수면, 해면기압, 풍향, 풍속 자료를 이용하고 원(●)으로 표시된 영종도(YJD), 보령(BRY), 어청도(ECD) 조위관측소에서 해수면 자료, 세모(▲)로 표시된 인천지방해양수산청에서 운용하는 인천대교 제F호 등부표에 국립해양조사원이 해면 아래 5 m 수심에 유속ㆍ유향 센서를 부착하여 관측한 해수 흐름 자료(ICB)를 사용한다(Fig.
이상조위편차는 2013년 11월 24일 저녁부터 25일 아침까지 서해안에서 대규모로 발생했다. 연구대상 지점 중에서 가장 서쪽에 위치한 대흑산도에서 이상조위편차가 시작되어 연안으로 진행했으며 도달시간과 크기는 지점마다 다르다.

데이터처리

바람과 해수 흐름 자료는 분석을 위해 동-서 성분과 남-북 성분으로 분리하고, 바람과 해수흐름 모두 진행방향을 기준으로 동-서 성분의 양(+)의 값은 동쪽, 남-북 성분은 양(+)의 값은 북쪽을 의미한다. 조위편차, 바람과 해수흐름이 양(음)의 값에서 음(양)의 값을 전환되는 시점을 명확히 결정하기 위해 1분 자료를 40분 이동평균을 하며, 교차상관함수(Cross correlation function)를 이용하여 조위편차, 바람, 조류잔차와의 상관성을 알아본다.

성능/효과

(1) 이상조위편차의 크기는 저위도에서 고위도로 갈수록 증가하며 영종도에서 약 176 cm로 최대, 모슬포에서 약 68 cm로 최소를 보였다. 이상조위편차가 발생한 기간 동안 1시간 이하 주기에서 유의미한 조위편차의 변동이 없고기압점프 현상도 보이지 않아 이상조위편차 변동은 기상해일에 의해 발생한 것이 아니라 저기압의 이동에 따른 바람의 영향으로 판단된다.
(2) 이상조위편차의 지속시간은 영종도에서 4시간 1분으로 최소이고 어청도에서 10시간 58분으로 최대이며, 이상조위편차에 동반된 흐름은 연평균낙조류의 약 16~41 %, 최대낙조류의 약 11~28 %로 추정된다.
(3) 해면기압은 이상조위편차 크기에 최대 8 % 미만으로 작용하며, 이상조위편차 지속시간에 영향을 미치지 못한다.
5에 나타냈다. 7개 모든 지점에서 24일 20시에서 25일 1시 사이에 남풍계열의 바람이 불다가 세기가 약해지고 북풍계열의 바람으로 바뀐다. 남풍계열의 바람에서 북풍계열의 바람으로 변화된 시간은 군산, 목포, 대흑산도, 진도와 모슬포에서 24일 23시 전, 인천과 태안은 이보다 늦은 25일 4시 30분경으로 Fig.
바람에 의한 조위편차의 변동을 알아보기 위하여 이상조위편차의 발생 전후인 24일 12시부터 25일 12시까지 24시간에 대하여 조위편차와 바람의 동-서 성분과 남-북 성분 간의 교차상관분석을 수행한 결과를 Table 6에 나타냈다. 7개 지점에서 조위편차는 바람의 동-서 성분과 상관계수가 -0.62에서 -0.84로 높은 역상관과 대부분 2시간 이상의 지연시간을 보이며, 바람의 남-북 성분과는 상관계수가 0.62에서 0.85로 높은 정상관을 가지며 모슬포(1시간 20분)를 제외한 지점에서 지연시간은 1시간 이내로 짧다(Table 6). 이러한 결과는 2시간 이상 전의 서풍이 서해안의 해수면을 낮추고, 남풍은 짧은 시간에 서해안의 해수면을 상승시키며, 반대로 북풍은 해수면을 짧은 시간에 하강시킨다는 것을 의미한다.
최대조위편차는 어청도를 제외하고 위도가 높아짐에 따라 커진다. 이상조위 편차의 최저조위편차의 발생 시각은 모슬포에서 25일 6시 5분으로 가장 빠르고 목포에서 25일 9시 21분으로 가장 늦어서 3시간 16분의 차를 보이는데, 10개 지점의 최대조위편차 발생 시간차인 7시간 11분보다 짧다. 이상조위편차의 지속 시간은 4시간 1분에서 10시간 58분까지 나타나는데, 영종도와 인천에서 5시간 미만이며 어청도, 목포, 대흑산도에서 10시간 이상이다.
영종도, 인천, 진도와 모슬포에서 평균낙조조차 변화율에 대한 이상조위편차 변화율의 비가 30 % 이상으로 다른 지점들에 비해 상대적으로 크다. 조차가 크고 조류가 강한 서해안 특히, 다른 지점에 비해 상대적으로 짧은 기간에 큰 이상조위편차가 발생한 영종도와 인천에서 평균낙조조차의 변화율에 대한 이상조위편차의 변화율의 비가 약 40 % 정도로써 큰 값을 보이는데, 이 두 지점의 이상조위편차에 의한 흐흠의 세기는 무시할 수 없을 것으로 사료된다. 이상조위 편차에 의한 흐름이 해역에 따라 차이는 있을 수 있으나, 낙조류와 합쳐지면 항해하는 낙조류보다 강한 흐름이 생기며 반대로 창조류와 합쳐진다면 흐름의 세기는 약해질 것이다.
2 cm로 최소이다. 최대낙조지속시간은 목포, 대흑산도, 모슬포에서 최대창조지속시간보다 짧고, 나머지 7개 지점에서는 최대낙조지속시간이 최대창조지속시간보다 길다(Table 2). 이 결과는 2006년도 국립해양조사원 해양조사연구실 연구사업 최종보고서에 수록된 한국연안의 조차변동에 관한 연구(KHOA, 2006)와 일치한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	2013년 11월 24일과 25일 사이에 발생한 조위편차 변동은 이상파랑에 의한 변동이 아닌 것으로 보인다고 한 이유는?	10개 지점 모두에서 조위잔차의 60분 이하 주기에 파워 스펙트럼의 뚜렷한 피크가 없다. 다만 어청도와 대흑산도에서 5~12분 주기(12~5 cph)의 파워 스펙트럼이 다소 크게 나타났으나 그 값은 유의미한 값은 아니다. 따라서, 2013년 11월 24일과 25일 사이에 발생한 조위편차 변동은 이상파랑에 의한 변동이 아닌 것으로 보인다.
	영종도의 최대조위편차는 몇 cm인가?	이상조위편차란 최대조위편차와 최소조위편차가 나타나는 시간동안 두 편차간의 차를 의미한다. 영종도의 최대조위편차는 111 cm, 최소조위편차는 -65 cm로, 4시간 1분 동안 176 cm의 이상조위편차를 보여 10개 조위관측소 가운데 가장 크다. 반면 모슬포의 이상조위편차는 8시간 52분 동안 약 68 cm로 가장 작다.
	이상조위편차는 무엇에 의해 발생하는가?	반면 모슬포의 이상조위편차는 8시간 52분 동안 약 68 cm로 가장 작다. 이 같은 이상조위편차는 기압점프에 의한 기상해일이 아니라 저기압에 의한 기압배치의 영향으로 바람에 의해 발생한 것으로 확인되었다. 각 지점에서 이상조위편차에 의한 흐름은 연평균 낙조류 세기의 16 ~ 41 %로 무시할 수 없을 정도이다.

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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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