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지형효과를 이용한 한반도에서 관측된 2011년 동일본 지진해일 선행파 수치모의
Numerical Simulations of the 2011 Tohoku, Japan Tsunami Forerunner Observed in Korea using the Bathymetry Effect 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.28 no.5, 2016년, pp.265 - 276  

이준환 (국립기상과학원 지구환경시스템연구과) ,  박은희 (국립기상과학원 지구환경시스템연구과) ,  박순천 (국립기상과학원 지구환경시스템연구과) ,  이덕기 (국립기상과학원 지구환경시스템연구과) ,  이종호 (국립기상과학원 지구환경시스템연구과)

초록
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2011년 3월 11일에 발생한 2011년 동일본(도호쿠) 지진해일은 한반도에 도달하여 많은 조위관측소에 기록되었다. 북동쪽 조위관측소 관측 자료에서 기존의 수치모의로 예측한 지진해일 도달시각보다 매우 이른 시간에 지진해일이 관측되는 지진해일 선행파가 관측되었다. Murotani et al.(2015)는 지형효과가 일본 및 러시아에서 관측된 지진해일 선행파와 관련 있음을 밝혔다. 본 연구에서는 지형효과를 고려한 지진해일 수치모의를 통해 우리나라에서 관측된 지진해일 선행파를 재현하였다. 이를 통하여 2011년 동일본 대지진과 같이 완만한 경사의 단층에서 발생한 지진에 의한 지진해일의 경우 지형효과를 고려하는 것이 지진해일 예측에 중요함을 알 수 있었다. 그러나 수치모의에 지형효과를 고려하기 위해서는 추가적인 연산 시간이 소요되므로 지진해일 통보 시스템에 적용하기 위해서는 충분한 검토가 필요하다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The 2011 Tohoku, Japan Tsunami, which occurred on March 11, 2011, reached the Korean Peninsula and was recorded at numerous tide stations. In the records of the north-eastern tide stations, tsunami forerunners were found in only about a few minutes after the earthquake, which was much earlier than t...

주제어

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문제 정의

  • 그러나 동해에 위치한 일부 조위관측소에서 예측 도달 시각보다 이른 동일본 대지진 발생 후 한 시간 이내에 20 cm 내외의 단주기 해수면 변화가 발생하는 지진해일 선행파가 관측되었다. 본 연구에서는 2011년 동일본 대지진에 의해 한반도에서 관측된 지진해일 선행파의 원인을 분석하고자 지형효과를 고려한 지진해일 수치모의를 수행하였으며, 지형효과를 고려하지 않은 결과와 비교하였다. 그리고 본 연구 결과가 기상청(KMA, Korea Meteorological Administration)의 지진해일 통보 시스템에 줄 수 있는 영향력을 분석하였다.
  • 본 연구에서는 FFI 기법을 이용한 지진파 역산 수행 시간을 최소화하기 위하여 지진이 발생가능한 지역의 소단층에서 관측소까지 전파되는 이론파형을 미리 계산해두고 지진 발생 시 이용하도록 설정하였다. 먼저, 태평양 연안의 11개 주요 섭입대 지역을 대상으로 미국지질조사소(USGS, U.
  • 2011년 동일본 대지진은 완만한 경사의 단층에서 발생하여 경사 지형에서 발생하는 해저면 수평 변위가 다른 지진에 비해 상대적으로 크다. 본 연구에서는 한반도에서 관측된 2011년 동일본 지진해일 선행파의 원인을 분석하기 위하여 지형효과를 고려한 지진해일 수치모의를 수행하였다. 관측 자료와 지진해일 수치모의 결과의 비교를 통해 지형 효과를 고려함으로써 지진해일 선행파를 재현할 수 있음을 확인하였다.

가설 설정

  • 지진해일 수치모의는 목적과 대상에 따라 다양한 가정을 사용한 수치모델을 이용한다. 대부분의 수치모델은 한정된 연산 자원으로 목표 시간 안에 지진해일 정보를 산출하기 위하여 단층 변위량에 의한 해저면 수평변위가 수직변위에 비해 매우 작아 지진해일 초기 해수면 변위에 영향이 없다고 가정한다.
  • 대부분의 지진해일 수치모의를 이용한 연구에서는 단층변위 분포에 의한 해저면에서의 수직변위와 지진해일 초기 해수면 변위가 동일하다고 가정한다(Shuto, 1991). 이 가정이 성립하기 위해서는 지진해일이 수심에 비해 파장이 매우 길어 천해파(장파)로 간주될 수 있으며, 단층의 파열 속도(rupture velocity)가 지진해일 전파 속도에 비해 상대적으로 순식간에 발생하고, 평평하거나 경사가 완만한 지형에서 지진이 발생하여 해저면 수평 변위를 무시할 수 있다는 가정이 필요하다(Tanioka and Satake, 1996a).
  • 지진해일 통보 기준인 예상 해일파고는 한반도 주변 해역에 대하여 지진해일 수치모의를 통해 구축한 시나리오 지진해일 DB 시스템으로부터 검색하여 사용한다. 시나리오 지진해일 DB 시스템에 사용한 지진해일 초기파형은 지형효과를 고려하지 않고 단층면에 대하여 균일한 변위량을 가정하여 계산되었다. 그리고 국립기상과학원(NIMS, National Institute of Meteorological Sciences)에서는 한반도 주변해역 이외의 지역에서 발생한 지진해일에 대응하기 위한 전지구 지진해일 예측 시스템을 개발하였다(Lee et al.
  • 대부분의 지진해일 수치모의를 이용한 연구에서는 단층변위 분포에 의한 해저면에서의 수직변위와 지진해일 초기 해수면 변위가 동일하다고 가정한다(Shuto, 1991). 이 가정이 성립하기 위해서는 지진해일이 수심에 비해 파장이 매우 길어 천해파(장파)로 간주될 수 있으며, 단층의 파열 속도(rupture velocity)가 지진해일 전파 속도에 비해 상대적으로 순식간에 발생하고, 평평하거나 경사가 완만한 지형에서 지진이 발생하여 해저면 수평 변위를 무시할 수 있다는 가정이 필요하다(Tanioka and Satake, 1996a). 그러나 경사진 지형에서는 해저면 수평변위에 의해 수직변동이 동반되어 해수면 변위가 발생하고 이는 지진해일 초기파형에 영향을 줄 수 있는데 이를 지형 효과(bathymetry effect)라 한다(Bletery et al.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
2011년 동일본(도호쿠) 지진해일은 언제 발생하였는가? 2011년 3월 11일에 발생한 2011년 동일본(도호쿠) 지진해일은 한반도에 도달하여 많은 조위관측소에 기록되었다. 북동쪽 조위관측소 관측 자료에서 기존의 수치모의로 예측한 지진해일 도달시각보다 매우 이른 시간에 지진해일이 관측되는 지진해일 선행파가 관측되었다.
동일본 대지진의 특징은 무엇인가? 2011년 3월 11일 14시 46분(KST) 일본 미야기현 센다이 동쪽 산리쿠 앞바다 해저에서 발생한 동일본 대지진(규모 9.0)은 계기지진 관측 역사상 4번째로 큰 규모로 지진해일을 동반하여 전 세계적으로 많은 인적 및 물적 피해를 입혔다. 특히 일본에서는 엄청난 인명 피해(사망 15,894명, 부상 6,152명, 실종 2,562명, 이재민 228,863명)와 건물 피해(완파 121,805동, 반파 278,521동 등)가 발생하였다(일본 경찰청 2016년 3월 발표 기준).
2011년 동일본(도호쿠) 지진해일의 관측과 관련된 특이사항은 무엇인가? 2011년 3월 11일에 발생한 2011년 동일본(도호쿠) 지진해일은 한반도에 도달하여 많은 조위관측소에 기록되었다. 북동쪽 조위관측소 관측 자료에서 기존의 수치모의로 예측한 지진해일 도달시각보다 매우 이른 시간에 지진해일이 관측되는 지진해일 선행파가 관측되었다. Murotani et al.
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참고문헌 (47)

  1. Ammon, C.J., Lay, T., Kanamori, H. and Cleveland, M. (2011). A rupture model of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake. Earth, Planets and Space, 63, 693-696, doi:10.5047/eps.2011.05.015. 

  2. Baba, T., Cummins, P.R., Hori, T. and Kaneda, Y. (2006). High precision slip distribution of the 1944 Tonankai earthquake inferred from tsunami waveforms: Possible slip on a splay fault. Tectonophysics, 426(1), 119-134. 

  3. Bae, J.S., Cho, Y.J., Kwon, S.J. and Yoon, S.B. (2012). Numerical analyses of 2011 East Japan Tsunami propagation towards Korean peninsula. Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers. 24(1), 66-76 (in Korean). 

  4. Bassin, C., Laske, G. and Masters, G. (2000). The current limits of resolution for surface wave tomography in North America. Eos Trans. AGU, 81, F897. 

  5. Bletery, Q., Sladen, A., Delouis, B., Vallee, M., Nocquet, J.M., Rolland, L., and Jiang, J. (2014). A detailed source model for the Mw9.0 Tohoku-Oki earthquake reconciling geodesy, seismology, and tsunami records. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 119(10), 7636-7653. 

  6. Bletery, Q., Sladen, A., Delouis, B. and Matteo, L. (2015). Quantification of tsunami bathymetry effect on finite fault slip inversion. Pure and Applied Geophysics, 172(12), 3655-3670. 

  7. Borrero, J.C., Bell, R., Csato, C., DeLange, W., Goring, D., Greer, S.D., Pickett, V. and Power, W. (2013). Observations, effects and real time assessment of the March 11, 2011 Tohoku-oki tsunami in New Zealand. Pure and Applied Geophysics, 170(6-8), 1229-1248. 

  8. Cheung, K.F., Bai, Y. and Yamazaki, Y. (2013). Surges around the Hawaiian Islands from the 2011 Tohoku tsunami. Journal of Geophysical Research: Oceans, 118(10), 5703-5719. 

  9. D'Errico, J. (2004). inpaint_nans (http://kr.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/4551-inpaint-nans), MATLAB Central File Exchange. Retrieved Aug 13, 2012. 

  10. Dutykh, D., Mitsotakis, D., Chubarov, L.B. and Shokin, Y.I. (2012). On the contribution of the horizontal sea-bed displacements into the tsunami generation process. Ocean Modelling, 56, 43-56. 

  11. Fu, G. and Sun, W. (2006). Global co-seismic displacements caused by the 2004 Sumatra-Andaman earthquake (Mw 9.1). Earth, Planets and Space, 58(2), 149-152, doi:10.1186/BF03353371. 

  12. Fujii, Y. and Satake, K. (2007). Tsunami source of the 2004 Sumatra- Andaman earthquake inferred from tide gauge and satellite data. Bulletin of the Seismological Society of America, 97(1A), S192-S207. 

  13. Fujii, Y. and Satake, K. (2008). Tsunami sources of the November 2006 and January 2007 great Kuril earthquakes. Bulletin of the Seismological Society of America, 98(3), 1559-1571. 

  14. Geist, E.L., Bilek, S.L., Arcas, D. and Titov, V.V. (2006). Differences in tsunami generation between the December 26, 2004 and March 28, 2005 Sumatra earthquakes. Earth, Planets and Space, 58(2), 185-193. 

  15. Hartzell, S.H. and Heaton, T.H. (1983). Inversion of strong ground motion and teleseismic waveform data for the fault rupture history of the 1979 Imperial Valley, California, earthquake. Bulletin of the Seismological Society of America, 73(6A), 1553-1583. 

  16. Hayes, G.P., Wald, D.J. and Johnson, R.L. (2012). Slab1.0: A three?dimensional model of global subduction zone geometries. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 117(B01302), doi:10.1029/2011JB008524. 

  17. Hinwood, J.B. and Mclean, E.J. (2013). Effects of the March 2011 Japanese tsunami in bays and estuaries of SE Australia. Pure and Applied Geophysics, 170(6-8), 1207-1227. 

  18. Johnson, J.M. and Satake, K. (1997). Estimation of seismic moment and slip distribution of the April 1, 1946, Aleutian tsunami earthquake. Journal of Geophysical Research, 102(B6), 11765-11774, doi:10.1029/97JB00274. 

  19. Kustowski, B., Ekstrom, G. and Dziewonski, A.M. (2008). Anisotropic shear-wave velocity structure of the Earth's mantle: A global model. Journal of Geophysical Research, 113(B06306), doi:10.1029/2007JB005169. 

  20. Lay, T., Ammon, C.J., Hutko, A.R. and Kanamori, H. (2010). Effects of kinematic constraints on teleseismic finite-source rupture inversions: Great Peruvian earthquakes of 23 June 2001 and 15 August 2007. Bulletin of the Seismological Society of America, 100(3), 969-994, doi: 10.1785/0120090274. 

  21. Lee, J.-W., Park, E.H., Park, S.-C. and Woo, S.-B. (2015). Development of the global tsunami prediction system using the finite fault model and the cyclic boundary condition. Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, 27(6), 391-405, doi:10.9765/KSCOE.2015.27.6.391 (in Korean). 

  22. Liu, P.L.F., Woo, S.-B. and Cho, Y.-S. (1998). Computer programs for tsunami propagation and inundation. Cornell University. 

  23. Lynett, P., Weiss, R., Renteria, W., Morales, G.D.L.T., Son, S., Arcos, M.E.M. and MacInnes, B.T. (2013). Coastal impacts of the March 11th Tohoku, Japan tsunami in the Galapagos Islands. Pure and Applied Geophysics, 170(6), 1189-1206, doi:10.1007/s00024-012-0568-3. 

  24. Meinig, C., Stalin, S.E., Nakamura, A.I. and Milburn, H.B. (2005). Real-time deep-ocean tsunami measuring, monitoring, and reporting system: The NOAA DART II description and disclosure. NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL), Technical Report. 

  25. Mikami, T., Shibayama, T., Esteban, M. and Matsumaru, R. (2012). Field survey of the 2011 Tohoku earthquake and tsunami in Miyagi and Fukushima prefectures. Coastal Engineering Journal, 54(1250011), doi: http://dx.doi.org/10.1142/S0578563412500118. 

  26. Mori, N., Takahashi, T., Yasuda, T. and Yanagisawa, H. (2011). Survey of 2011 Tohoku earthquake tsunami inundation and runup. Geophysical Research Letters, 38(L00G14), doi:10.1029/2011GL049210. 

  27. Mori, N. and Takahashi, T. (2012). Nationwide post event survey and analysis of the 2011 Tohoku earthquake tsunami. Coastal Engineering Journal, 54(1250001), doi: http://dx.doi.org/10.1142/S0578563412500015. 

  28. Murotani, S., Iwai, M., Satake, K., Shevchenko, G. and Loskutov, A. (2015). Tsunami Forerunner of the 2011 Tohoku Earthquake Observed in the Sea of Japan. Pure and Applied Geophysics, 172(3), 683-697, doi:10.1007/s00024-014-1006-5. 

  29. National Institute of Meteorological Research (2013). Research for the Meteorological and Earthquake Observation Technology and its Application (II), Research report, 11-1360395-000443-01 (in Korean). 

  30. Okada, Y. (1992). Internal deformation due to shear and tensile faults in a half-space. Bulletin of the Seismological Society of America, 82(2), 1018-1040. 

  31. Park, S.-C. and Lee, J.-W. (2014). Fundamental research for improvement of tsunami warning system of KMA. Proceedings of Earthqauke Engineering Society of Korea Conference 2014, 85-86 (in Korean). 

  32. Pawlowicz, R., Beardsley, B. and Lentz, S. (2002). Classical tidal harmonic analysis including error estimates in MATLAB using T_TIDE. Computers & Geosciences, 28(8), 929-937, doi:10.1016/S0098-3004(02)00013-4. 

  33. Percival, D.B., Denbo, D.W., Eble, M.C., Gica, E., Mofjeld, H.O., Spillane, M. C., Tang, L. and Titov, V.V. (2011). Extraction of tsunami source coefficients via inversion of DART ? buoy data. Natural hazards, 58(1), 567-590, doi:10.1007/s11069-010-9688-1. 

  34. Piatanesi, A., Tinti, S. and Pagnoni, G. (2001). Tsunami waveform inversion by numerical finite-elements Green's functions. Natural Hazards and Earth System Science, 1, 187-194, doi:10.5194/nhess-1-187-2001. 

  35. Satake, K., Fujii, Y., Harada, T. and Namegaya, Y. (2013). Time and space distribution of coseismic slip of the 2011 Tohoku earthquake as inferred from tsunami waveform data. Bulletin of the seismological society of America, 103(2B), 1473-1492, doi:10.1785/0120120122. 

  36. Shuto, N. (1991). Numerical simulation of tsunamis-Its present and near future. Natural Hazards, 4(2), 171-191, doi:10.1007/BF00162786. 

  37. Tanioka, Y. (2000). Generation of tsunamis in the Okhotsk Sea caused by the 1994 great Kuril earthquake. Pure and Applied Geophysics, 157(6), 977-988, doi:10.1007/s000240050013. 

  38. Tanioka, Y. and Satake, K. (1996a). Tsunami generation by horizontal displacement of ocean bottom. Geophysical Research Letters, 23(8), 861-864, doi:10.1029/96GL00736. 

  39. Tanioka, Y. and Sataka, K. (1996b). Fault parameters of the 1896 Sanriku tsunami earthquake estimated from tsunami numerical modeling. Geophysical Research Letters, 23(13), 1549-1552, doi:10.1029/96GL01479. 

  40. Tromp, J., Komattisch, D. and Liu, Q. (2008). Spectral-element and adjoint methods in seismology. Communications in Computational Physics, 3(1), 1-32. 

  41. Wilson, R.I., Admire, A.R., Borrero, J.C., Dengler, L.A., Legg, M.R., Lynett, P., McCrink, T.P., Miller, K.M., Ritchie, A., Sterling, K. and Whitmore, P.M. (2013). Observations and impacts from the 2010 Chilean and 2011 Japanese tsunamis in California (USA). Pure and Applied Geophysics, 170(6), 1127-1147, doi:10.1007/s00024-012-0527-z. 

  42. Yokota, Y., Koketsu, K., Fujii, Y., Satake, K., Sakai, S.I., Shinohara, M. and Kanazawa, T. (2011). Joint inversion of strong motion, teleseismic, geodetic, and tsunami datasets for the rupture process of the 2011 Tohoku earthquake. Geophysical Research Letters, 38(L00G21), doi:10.1029/2011GL050098. 

  43. Yoon, S.B., Baek, U., Park, W.K. and Bae, J.S. (2012). Practical forecast-warning system for distant tsunamis. Journal of Korea Water Resources Association. 45(10), 997-1008, doi:10.3741/ JKWRA.2012.45.10.997 (in Korean). 

  44. Yoshida, Y., Ueno, H., Muto, D. and Aoki, S. (2011). Source process of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake with the combination of teleseismic and strong motion data. Earth, Planets and Space, 63(7), 565-569, doi:10.5047/eps.2011.05.011. 

  45. Yoshimoto, M., Watada, S., Fujii, Y. and Satake, K. (2016). Source estimate and tsunami forecast from far-field deep-ocean tsunami waveforms-the 27 February 2010 Mw 8.8 Maule earthquake. Geophysical Research Letters, 43, 659-665, doi:10.1002/2015GL067181. 

  46. Yue, H. and Lay, T. (2011). Inversion of high-rate (1 sps) GPS data for rupture process of the 11 March 2011 Tohoku earthquake (Mw 9.1). Geophysical Research Letters, 38, L00G09, doi:10.1029/2011GL048700. 

  47. Yue, H., Lay, T., Rivera, L., Bai, Y., Yamazaki, Y., Cheung, K.F., Hill, E.M., Sieh, K., Kongko, W. and Muhari, A. (2014). Rupture process of the 2010 Mw 7.8 Mentawai tsunami earthquake from joint inversion of near-field hr-GPS and teleseismic body wave recordings constrained by tsunami observations. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 119, 5574-5593, doi:10.1002/2014JB011082. 

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