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문제 정의
- 외해경계의 해파 스펙트럼과 변화되는 바람장만을 고려했을 경우와 부가하여 변화되는 폭풍 시의 수위변화 및 유속의 동수력학적 변수를 WAM모형과 연계시킨 조석해일모형으로부터 입력시킬 때 산정되는 유의파는 30〜40cm 정도가 더 높은 파가 산정 되 어 수위 변화와 해류의 포함이 우리나라의 서남해안의 천해파 산정을 위해서는 필요한 고려 사항인 것으로 일차 제시되고 있다. 본연구의 의미는 우리나라 서남해와 같이 수심이 얕으며 큰 조류가 발생하는 해역에서 의 천해파 산정 방법을 기본 물리현상을 충실하게 고려하는 접근에 의해 제시한 점이다.
제안 방법
- 2) Cardone의 PMBL 모형과 태풍바람장을 병합한 과거 태풍장의 작성(1959년 사라호)과 기상청의 RD APS 모형(1999년 을가)을 입력으로한 5분격자Tide-Surge-Wave Coupled Process Model을 이용하여 Wave module에서는 SPE file을 생성시키고 Tide/Surge module에서는 current field (U, V), 변화는 수위(수심), friction coefficient (enhanced)를 산정하여 SWAN 모형에 입력시킨다. 현재 Grant와Madsen (1986)의 Simplified Bottom Boundary Layer Model이 Tide- Surge- Wave 복합모형에 적용되고 있어 변화되는 CD(enhanced drag coefficient) 산정 된다.
- 현재 Grant와Madsen (1986)의 Simplified Bottom Boundary Layer Model이 Tide- Surge- Wave 복합모형에 적용되고 있어 변화되는 CD(enhanced drag coefficient) 산정 된다. Tide-Surge-Wave 모형의 해파에 의 한 해저 유속은 Hs, Tm을 이 용한 간단한 선형 파 이론에 근거 한방 법과 WAM의 완전한 방향 스펙트럼 에너 지로 근거한 방법으로 비교한 결과, 전자에 방법에 의한 산정을 하였다.
- WAM 모형과 연계하여 SWAN 모형 의 운용을 1959 년 9월 사라호 태풍과 1999년 8월 을가호 태풍의 경우에 적용하였다. 외해경계의 해파 스펙트럼과 변화되는 바람장만을 고려했을 경우와 부가하여 변화되는 폭풍 시의 수위변화 및 유속의 동수력학적 변수를 WAM모형과 연계시킨 조석해일모형으로부터 입력시킬 때 산정되는 유의파는 30〜40cm 정도가 더 높은 파가 산정 되 어 수위 변화와 해류의 포함이 우리나라의 서남해안의 천해파 산정을 위해서는 필요한 고려 사항인 것으로 일차 제시되고 있다.
- 1)을 대상으로 1959년 사라호와 1999년 을가호의 경우를 수행하였다. WAM 모형에서 산출된 8개 지점의 스펙트럼(Table 1, Fig. 1)을 경 계조건으로 하여 입력되었으며, WAM 모형 에 서 산출된 유속장과 수위 를 입 력하였다.(Fig.
- SWAN 의 제약점 은 수파장의 수평 적 스케일에서 파고의 변화가 큰 경우에는 적합치 않으므로 방파제와 같은 장애물 근처 특히 항내파고 산정에는 적합치 않은 것을 유념해야 한다. 본 연구에서는 WAM-SWAN 결합모형에 의해 한반도 주변 천해 역의 해파를 체계적으로 산정할 수 있는 일관적인 과정을 수립하여 1959년 사라호 태풍과 1999년 을가호 태풍에 의 한 천해 해파 산정에 적용하였다 , 이 경우 WAM 모형은 조석 해일 모형과 동시결합(synchr onously coupled)된 체 계 (Choi 등, 2002)에 서 해 파-흐름 상호작용이 고려될 수 있도록 하였다. 따라서 조류, 해일 유발 유속과 해파의 상호작용과 조위 변화 및 해일수위 변화에 의한 수심변화가 큰 황해에 연한 천해역에 적용이 될 수 있는 새 로운 해 파산정 체 계 가 본 연구에 서 처음 제시되고 있는데 한반도 주변 해역의 '물리학적 특성이 기본적으로 고려된 천해파산정체계로서 철저한 해안 해파 관측을 통해서 세련화 시 킬 필요가 있다.
- 여기서, Cbottom 은 바닥 마찰계수이다 JONSWAP 은 경험적으로 얻어진 상수를 사용할 것을 제안했다. 알맞은 값을 선택하는 동안 많은 다른 상황들에서 잘 수행하였다.
- 수치 실험자료는 NRL(Naval Research Laboratory)^] Canyon (stationary) 프로젝트와 MS Bight 2 (non-stationary) 프로젝트의 두 경우를 이용하였다. 이 두 프로젝트의 경우에 대해 NRL-version 의SWAN(2000)과 최 근 update 된 SWAN cycle 3 (version40.11)을 운용하여 전, 후처 리 및 모형 운용, 모수의 선택에 따른 모형의 민감도 분석 실험을 수행하였다. SWAN 에서의 초기 해파 공간적 분포산정을 위해 1 차 풍상 차분 법이 이용되었으나 개선된 version 에서 고차 수치 기법 이 적용되므로서 수치확산이 감소되 게는 하였다.
대상 데이터
- 수치 실험자료는 NRL(Naval Research Laboratory)^] Canyon (stationary) 프로젝트와 MS Bight 2 (non-stationary) 프로젝트의 두 경우를 이용하였다. 이 두 프로젝트의 경우에 대해 NRL-version 의SWAN(2000)과 최 근 update 된 SWAN cycle 3 (version40.
- 수치실험된 SWAN 모형은 제주항 근처의 해상(Fig. 1)을 대상으로 1959년 사라호와 1999년 을가호의 경우를 수행하였다. WAM 모형에서 산출된 8개 지점의 스펙트럼(Table 1, Fig.
- 15. 제주항 북쪽 약 20km 해상에서의 시간에 따른 유의파고의 변화(X축: 월일-!999년, Y축: Hs-meter).
- 10. 제주항 북쪽 약 20km 해상에서의 시간에 따른 유의파고의 변화(X축: 월일-1959년, Y축: Hs-meter).
- 20. 제주항 북쪽 약 20km 해상에서의 시간에 따른 유의파고의 변화(X축: 월일T999년, Y축: Hs-meter).
- 4. 제주항 북쪽 약 7km 해상에서의 시간에 따른 유의파고의 변화(X축: 월 일-1959년, Y축: Hs-meter).
- 9. 제주항 북쪽 약 7km 해상에서의 시간에 따른 유의파고의 변화(X축: 월 일니959년, Y축: Hs-meter).
- 14. 제주항 북쪽 약 7km 해상에서의 시간에 따른 유의파고의 변화(X축: 월일-1999년, Y축: Hs-meter).
- user selected spectra를 ascii 형 식으로 작성 해야한다. 현재 5min 격자 체계의 해파, 조석, 해일 완전결합 모형에서의 WAM 모형(태풍 산정)으로부터사라히1959) 시뮬레이션 결과의 SPE file로부터 제주 북항, 광양함, 부산항 및 울산항의 SWAN 모형 실험을 위 한 spectra를 추출하였고, 또한 1999년 Olga 호의 완전 결합모형의 WAM sismulation 결과로부터는 제주 북항, 아산항 내역에 적용할 spectra를 추출하였다. SWAN에서의 time-series 스펙트럼 입력 파일로 변환한다.
이론/모형
- 작성한다. 우선대상태풍으로는 1959년의 태풍 사라호, 1999년의 태풍을가호를 대상으로 하여 SWAN 모형을 운용하였다.
성능/효과
- 2) 해안역의 해파는 해안지형과 바람장의 강한 상호작용에 의존한다. 따라서 신뢰성 있는 해안 기상입력이 지역적 기상모형에 의해 산정되어야하는데 격자 해상도는 수십〜수백m의 모헝수립과 운용이 필요한데 전구 및 국지 대기모형의 예보 또는 재분석 결과로부터 이 러 한 자세 한 바람장을 산정 하는 절차는 과거 수년에 걸쳐 큰 진전을 보아 왔는데 둥지형 지 역기상모형으로는 병 렬화 된 MM5, ARPS, RAMS 등이 이용될 수 있다.
- 3) SWAN은 batch file mode와 Unix script mode로서 실행되는데 수립된 모형과 이용가능한 Hardware를 고려하여 선택 이용할수 있다.
- 3) 서남해안의 조간대를 적절하게 모사 시킬 수 있도록 SWAN모형의 일부 코드를 수정 시켰는데 이는 조석 환경에서의 해파산정에 있어 필수적인 고려 사항이라 하겠으며 무엇보다도 본 연구에 시도돤 접근은 태풍 상황(또는 동계 계절풍)에서 한반도의 해안역은 변화되는 바람에너지 입력에 의한 해파 발생이 10% 이상인 것이 제시되고 있다. 따라서 과거에 해안역의 광역의 파랑 변형 산정에 있어 바람 입력이 고려되지 않은 접근은 적절치 못한 방법으로 판단된다.
- 3) 추가적으로 수립된 산정체계는 좁은 입구와 좁은 수로에 의해 외해와 연결된 아산만 및 광양만 내역에서의 국지적으로 발생되는 해파산정에 적용되었다. 광양만의 해파체계(wave regime)는 국지적으로내만에서 발생되는 풍파가 우세할 것이며 조간대장의 해파는 수심제한(depth-limited)적이다.
- 4) 똔 접근에서 배경이 되는 한반도 주변해역의 완전결합된 해파조석-해일 모형의 해상도는 5분(약 9km)로서 둥지형 영역에서의 격자가 세밀할 경우에 충분히 자세한 정보가 전달되지 못할 경우도 있다. 따라서 이 골격모형의 해상도를 개선시키는 과업이 필요하다.
- WAM에서 계산된 유속장과 수위를 입력한 SWAN 모형 의 유의 파고 계산치 와 유속장과 수위 를 입 력 하지 않은 SWAN모형의 결과값을 비교해 볼 때 유속 장과 수위를 입력한 모형의 결과가 더 높은 유의파고를 나타내었다.
후속연구
- 본 연구에서는 WAM-SWAN 결합모형에 의해 한반도 주변 천해 역의 해파를 체계적으로 산정할 수 있는 일관적인 과정을 수립하여 1959년 사라호 태풍과 1999년 을가호 태풍에 의 한 천해 해파 산정에 적용하였다 , 이 경우 WAM 모형은 조석 해일 모형과 동시결합(synchr onously coupled)된 체 계 (Choi 등, 2002)에 서 해 파-흐름 상호작용이 고려될 수 있도록 하였다. 따라서 조류, 해일 유발 유속과 해파의 상호작용과 조위 변화 및 해일수위 변화에 의한 수심변화가 큰 황해에 연한 천해역에 적용이 될 수 있는 새 로운 해 파산정 체 계 가 본 연구에 서 처음 제시되고 있는데 한반도 주변 해역의 '물리학적 특성이 기본적으로 고려된 천해파산정체계로서 철저한 해안 해파 관측을 통해서 세련화 시 킬 필요가 있다.
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