[논문]동아시아 주변해역에서의 TOPEX/POSEIDON 위성 고도자료와 Tide Gauge 현장자료 간의 비교 및 해석 연구

윤홍주

문제 정의

T/P자료로부터 구한 해수면 고도의 객관성을검정하기 위한 목적으로, 연구대상기간 중 T/P 위성궤도와 시공간적으로 가장 잘 일치하는 10개조위관측소의 해수면 자료를 추출하여 비교분석을 실시하였다. 각 조위관측소의 정점별 위치는 Fig.
본 연구에서는 연안역을 중심으로 관측된 T/P 자료의 정확한 해석을 위해, 조위계 (tide gauge: TG)를 이용한 정점별 조위자료와의 비교를 수행하였다. 이러한 비교의 객관성을 확보하기 위해두 가지 방식의 결과에 대한 차이점을 체계적으로 분석하고자 하였다.
즉, 한반도. 연안과 동아시아 주변 해역에서의 T/P 고도 자료로부터 조석변형을 제거하는 방법을 제시며, 이들 양방법에 의해 계산된 해수면 고도자료의 차이점을 설명하고, 그리고 위성자료와 현장자료간의 비교를 통한 상관성을 파악하고 이해하는데 그 목적을 두었다.
이러한 비교의 객관성을 확보하기 위해두 가지 방식의 결과에 대한 차이점을 체계적으로 분석하고자 하였다. 즉, 한반도.

제안 방법

수행하였다. Fig. 2 은 한국남해의 SGP에서 1992년 10월부터 1998년 12월까지 관측된 T/P 자료와 조석시계열 자료를 크기가 다론 윈도우 (30, 60, 120, 200일)를 적용하여 비교한 결과를제시하였다. 여기서 1 시간 간격으로 관측된 조석관측 해수면 자료는 조화분석을 수행하여 짧은주기의 조석성분들(일주조, 반일주조 조석성분)을제거한 후, 가우시안 필터롤 적용하였다.
일차적으로 AVISO 사용자 매뉴얼 [6]에 따라 모든 지구물리학적 보정을 수행하였다. 그리고이에 덧붙여 2차적으로 CNES에서 권장하는 기준에 따라 해수면 자료에 대한 재수정을 실시하였다 .
동아시아 주변 해역에서의 조석관측자료와 T/P 자료가 어느 정도 잘 일치하는지 조사하기 위해, 2번 사이클부터 230번 사이클까지의 TZP 고도자료와 위성 궤도에서 가장 근접한 10개 조위관측소의 해수면 자료를 비교하였다. 실제로 조석현상이 복잡하고 강한 연안지역언 우리나라의 서귀포와 비교적 외해에 위치하여 조석현상이 덜 복잡한 일본의 Chichijima에 대한 두 관측자료의 조화분석결과를 보면, 서귀포의 경우 M2, S2 분조가전체 에너지의 약 50%를 차지하고 있으며, Ki분조에 의한 에너지도 10%를 차지한다, 그리고 외해에 위치한 Chichijima는 M2분조가 28.
본연구에서는 측정방식에 따라 해수면 고도자료의 차이가 크게 나타난다는 사실을 검증하기위해, 가장 내해역의 성격을 띠는 지점중 하나인서귀포지점 (SGP)을 선택하여 TP 및 TG 자료의비교를 수행하였다. Fig.
2 은 한국남해의 SGP에서 1992년 10월부터 1998년 12월까지 관측된 T/P 자료와 조석시계열 자료를 크기가 다론 윈도우 (30, 60, 120, 200일)를 적용하여 비교한 결과를제시하였다. 여기서 1 시간 간격으로 관측된 조석관측 해수면 자료는 조화분석을 수행하여 짧은주기의 조석성분들(일주조, 반일주조 조석성분)을제거한 후, 가우시안 필터롤 적용하였다. 비교의대상이 된 연안 가까이에 위치한 서귀포 주변해역은 조석현상이 매우 복잡하고 강한 지역이다.
나타나는 것으로 잘 알려져 있다. 이러한 가설을 확인하기 위해, 본 연구에서 조위자료가 축적된 모든 정점 중에서 가장 외해역의 조건에 가까운 Chichijima (JCC)를 택하여 T/P자료와 TG 자료의 비교롤 시도하였다. 이러한 분석결과에따르면, 양 지점간의 차이나 유사성이 비교적 뚜렷하게 나타났다.
따라서 M>&, Ki분조에 의한 조석변형 오차를 제거하여야 한다. 이러한 오차를 제거하기 위해 가우시안 저주파 필터를 적용하였다. 가우시안 필터의 반응함수는 주기 T 근방에서 절단주기를 가지며 2T 근방에서 신호진폭의 반 정도가 제거된다.

대상 데이터

T/P 자료(GDR-M)를 이용하였다. 보다 구체적으로 비교가 이루어진 연구해역은 동아시아 해역(115° -155° E, 20' -50° N) 에 속하는 2 ~ 230 번 사이클까지(1992년 10월〜1998년 12월)의 자료를 선택하였다. T/P 자료의 처리는 Park and Gamberoni[기가 제시한 방법을 이용하였다.
연구의 목표로 설정한 고도 측정방식의 체계적인 검중을 위해, T/P 자료의 경우 AVISO (Archiving, Validation, and Interpretation of Satellite Data in Oceanography) Center[6]로부터 만든 T/P 자료(GDR-M)를 이용하였다. 보다 구체적으로 비교가 이루어진 연구해역은 동아시아 해역(115° -155° E, 20' -50° N) 에 속하는 2 ~ 230 번 사이클까지(1992년 10월〜1998년 12월)의 자료를 선택하였다.

이론/모형

보다 구체적으로 비교가 이루어진 연구해역은 동아시아 해역(115° -155° E, 20' -50° N) 에 속하는 2 ~ 230 번 사이클까지(1992년 10월〜1998년 12월)의 자료를 선택하였다. T/P 자료의 처리는 Park and Gamberoni[기가 제시한 방법을 이용하였다. 자료처리는 크게 두 단계로 나뉘어진다.

성능/효과

이러한 현상은 Mi & Ki 분조 둥에 의한 조석 변형 때문에 발생하는 현상임이 잘 알려져 있다[8]. 마지막으로 (d) 200일(T=100 days)의 자료에 가우시안 필터를적용한 경우, T/P 고도자료와 조위계에 의해 관측된 해수면 자료는 비교적 잘 일치한다.
보인다. 관측된 T/P 자료와 10개소의 조위 관측소의 조위 시계열 자료를 크기가 다른 윈도우에 적용한 결과, T/P 자료가 Mz Ki 조석변형 주기 부근에서 조석변형 효과가 비교적 강하게 나타났다.
즉, T/P 자료에 기인하는 M2, S2 분조에 의한 약 60일 주기, Ki 분조에 의한 주기 약 173일의 조석변형의 오차들을무시할 수 없다는 것을 의미한다. 본 연구에서는조사대상 정점들에 대하여 편의상 가우시안 필터를 사용하였는데, 30day, 60day, 120day 그리고 200day의 순으로 lowpass filter를 해보면 200day 에서 T/P자료에 기인하는 거짓 신호를 거의 완벽하게 제거할 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서동아시아 주변 해역에서 T/P자료를 이용한 해수면 변화 연구와 관련하여 T/P에 기인하는 조석오차의 영향을 제거하기 위해서는 전체적으로 최소한 180day 이상의 장주기에서 만 T々자료와 TG자료간의 비교가 가능하다.
본 연구해역인 동아시아 주변 해역은 조석 현상이 매우 복잡하고 강한 지역을 포함하고 있어 T/P 자료의 오차가 비교적 크며, 특히 M2, S2 분조에 의한 약 60일 주기의 조석변형 오차가 크게 나타났으며 Ki 분조에 의한 주기 173일의 조석변형 오차도 무시할 수 없다. 연안 역의 한반도 남해안의 서귀포와 비교적 외해에 위치한 일본의 CWchijima의 조위관측소의 조위 관측자료의 조화분석 결과에 의하면, 서귀포의 경우 Ma & 분조 가전체 에너지의 약 50%를 차지하고 있으며, Ki 분조에 의한 에너지도 10%를 차지한다.
9로 나타났다. 상관계수는 0.8OQ96으로 SGP와 일본의 이에서 가장 높게 나타났다. 이때 상관계수의 유의확률 『value)이 전 조위관측소에서 공히 0.
연구해역에서 SGP나 JCC와 같은 지점을 중심으로 T/P 자료와 조석시계열 자료를 크기가 다른윈도우 (30, 60, 120, 200일)에 적용한 결과, 200일가우시안 필터(t=100 일)에서 가장 잘 일치하며 그보다 더 큰 주기의 해양신호는 잘 보존하는 것으로 보인다. 관측된 T/P 자료와 10개소의 조위 관측소의 조위 시계열 자료를 크기가 다른 윈도우에 적용한 결과, T/P 자료가 Mz Ki 조석변형 주기 부근에서 조석변형 효과가 비교적 강하게 나타났다.
가우시안 필터의 반응함수는 주기 T 근방에서 절단주기를 가지며 2T 근방에서 신호진폭의 반 정도가 제거된다. 즉 주기 T= 15일, 30 일, 60일, 100일을 적용하여 평활화된 시계열 자료는 각 주기에 대해 30, 60, 120, 200일 보다 훨씬 짧은 주기의 고주파 진동을 잘 제거하였고 주기 T보다 긴 신호는 위상의 변형 없이 보존된다.

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