제3세대 파랑추산모형을 이용한 태풍 '매미'의 극한파랑 재현 (II) - 태풍 '매미'가 야기한 우리나라 남해안 일대의 극한파랑 특성 - Reproduction of Extreme Waves Caused by Typhoon MAEMI with Wave Hindcasting Method, WAM (II) - Characteristics of extreme waves generated by Typhoon MAEMI in the south coast of Korea -원문보기
본 연구는 신 등(2004)의 후속연구로서, 연근해의 상세 공간 분할의 계산에 적용하여 높은 정밀도의 파랑 추산이 가능한 수정 WAM cycle 4 모형을 토대로 2003년 9월 한 달 동안의 파랑을 상세히 추산하고, 태풍 '매미'가 야기한 우리나라 남해안 일대의 극한파랑 특성을 분석한 것이다. 계산된 파랑 제원은 이어도 해양종합기지에서 관측된 파랑 제원과의 비교를 통하여 모형의 정밀도를 확인하였고, 우리나라 남해안 주요 4개 지점의 전면 해상에 대해서는 1시간 간격의 파랑 추산 결과의 분석을 통해 태풍 '매미'가 야기한 외해 극한파랑을 다음과 같이 추산하였다. 1) 제주도 서편 차귀도 전면 해상 ; 2003년 9월 12일 16시에 최대 유의파고 7.41m, 평균 주기 13.6s, 평균 파향 $6.4^{\circ}$, 2) 마산만 입구 12일 21시에 최대 유의파고 12.50m, 평균 주기 13.65s, 평균 파향 $1.2^{\circ}$, 3) 부산 수영만 전면 해상 12일 22시에 최대 유의파고 13.85m, 평균 주기 13.81s, 평균 파향 $0.2^{\circ}$, 4) 울산항 전면 해상 ; 12일 23시에 최대 유의파고 11.00m, 평균 주기 13.25s, 평균 파향 $2.8^{\circ}$.
본 연구는 신 등(2004)의 후속연구로서, 연근해의 상세 공간 분할의 계산에 적용하여 높은 정밀도의 파랑 추산이 가능한 수정 WAM cycle 4 모형을 토대로 2003년 9월 한 달 동안의 파랑을 상세히 추산하고, 태풍 '매미'가 야기한 우리나라 남해안 일대의 극한파랑 특성을 분석한 것이다. 계산된 파랑 제원은 이어도 해양종합기지에서 관측된 파랑 제원과의 비교를 통하여 모형의 정밀도를 확인하였고, 우리나라 남해안 주요 4개 지점의 전면 해상에 대해서는 1시간 간격의 파랑 추산 결과의 분석을 통해 태풍 '매미'가 야기한 외해 극한파랑을 다음과 같이 추산하였다. 1) 제주도 서편 차귀도 전면 해상 ; 2003년 9월 12일 16시에 최대 유의파고 7.41m, 평균 주기 13.6s, 평균 파향 $6.4^{\circ}$, 2) 마산만 입구 12일 21시에 최대 유의파고 12.50m, 평균 주기 13.65s, 평균 파향 $1.2^{\circ}$, 3) 부산 수영만 전면 해상 12일 22시에 최대 유의파고 13.85m, 평균 주기 13.81s, 평균 파향 $0.2^{\circ}$, 4) 울산항 전면 해상 ; 12일 23시에 최대 유의파고 11.00m, 평균 주기 13.25s, 평균 파향 $2.8^{\circ}$.
Following a preceding study if Shin et al.(2004), wave fields for a month if September if 2003 are simulated based on the modified WAM cycle 4 model that enables the precise wave hindcasting with fine spatial meshes, and characteristics of extreme waves at the south roast if Koreo are analyzed The a...
Following a preceding study if Shin et al.(2004), wave fields for a month if September if 2003 are simulated based on the modified WAM cycle 4 model that enables the precise wave hindcasting with fine spatial meshes, and characteristics of extreme waves at the south roast if Koreo are analyzed The accuracy if applied wave model is verified by comparing computed wave parameters and corresponding ones measured at Ieodo ocean research station. The wave hindasting if typhoon 'Maemi' with an hour time interval reveals the extreme wave characteristics at 4 primary locations if south coast of Korea as follows: 1) At the front sea of Chaguido in the south of Jeju-do, the maximum significant wave height, moon wave period and mean wave direction appear to be 7.41m, 13.65s and $6.4^{\circ}$, respectively at 16:00 KST if Sep. 12, 2003. 2) At the entrance of Masan Bay, 12.50m, 13.65s and $1.2^{\circ}$ at 21:00 KST if Sep. 12. 3) At the front sea of Suyoung Bay, 13.85m, 13.81s and $0.2^{\circ}$ at 22;00 KST if Sep. 12. 4) At the front sea of Ulsan port, 11.00m, 13.25s and $28^{\circ}$ at 23:00 KST if Sep.
Following a preceding study if Shin et al.(2004), wave fields for a month if September if 2003 are simulated based on the modified WAM cycle 4 model that enables the precise wave hindcasting with fine spatial meshes, and characteristics of extreme waves at the south roast if Koreo are analyzed The accuracy if applied wave model is verified by comparing computed wave parameters and corresponding ones measured at Ieodo ocean research station. The wave hindasting if typhoon 'Maemi' with an hour time interval reveals the extreme wave characteristics at 4 primary locations if south coast of Korea as follows: 1) At the front sea of Chaguido in the south of Jeju-do, the maximum significant wave height, moon wave period and mean wave direction appear to be 7.41m, 13.65s and $6.4^{\circ}$, respectively at 16:00 KST if Sep. 12, 2003. 2) At the entrance of Masan Bay, 12.50m, 13.65s and $1.2^{\circ}$ at 21:00 KST if Sep. 12. 3) At the front sea of Suyoung Bay, 13.85m, 13.81s and $0.2^{\circ}$ at 22;00 KST if Sep. 12. 4) At the front sea of Ulsan port, 11.00m, 13.25s and $28^{\circ}$ at 23:00 KST if Sep.
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문제 정의
신 등(2004)은 대표적인 제3세대 파랑추산모형인 WAM Cycle 4의 수정을 통하여, 연근해를 대상으로 한 상세 공간 격자에 대 한 모형의 적용싱을 높였으며, 이어도 해양과학기지에서 관측 한 2003년 9월 한 달 동안의 정밀 파랑관측 자료와의 비교 분 석을 통하여 그 타당성을 확인하였다. 본 연구는 신 등(2004)의 후속연구로서 동일한 영역내, 동일계산으로 수행한 9월 한 달 의 파랑 추산을 통하여 태풍 '매미'가 야기한 우리나라 남해안 일대의 극한파랑을 분석하고자 하였다.
제안 방법
3에 나타낸 바와 같이 열대성 저기압이 태풍 '매미로서 위용을 갖춘 지점부터 9월 16일 소멸된 해상이 모두 포함된 N 20-50°, E 110〜160。의 영역을 해상도 Z쇼: = 厶;=0.1。(약 11km)의 상세 격자로 분할(勺><当= 501x301, g 는 방향 분할수)하고 이에 따라 CFL 안정조건을 만족하는 厶t=360s의 시간 간격으로 계산하였다.
계산된 파랑 제원은 이어도 해양종합기지에서 관측된 파랑 제원과의 비교를 통하여 모형의 정밀도를 확인하였고, 우리나 라 남해안 주요 4개 지점(제주, 마산, 부산, 울산)의 전면 해상 에 대해서는 1시간 간격으로 산출한 파랑추산 결과의 분석을 통해 태풍 매미, 가 야기한 외해 극한파랑을 다음과 같이 추산 하였다.
12일 21시에 경남 사천으로 상륙한 태풍, 매미, 는 우리나라 남해안에 기록적인 극한파랑을 발생시켰으며, 당시 태풍으로 인한 폭풍해일과 만조위가 겹침에 따라 특히 마산, 부산 등지에 서 많은 재해를 남겼다. 본 계산에서 태풍 '매미'는 제주도 서편 차귀도의 경우 12일 16시, 마산만의 경우 12일 21시, 부산 수영 만 입구는 12일 22시, 울산항 입구에서는 12일 23시에 각각 최 대 유의파고 7.41m, 12.50m, 13.85m, ILOOm를 기록하였으며, 추 산된 유의파고, 평균 주기 및 평균 파향은 Table 1에 따로 정리 하였다. 이와 같은 태풍 매미'에 의해 발생된 남해안 해역의 극 한파랑 정보는 해양관련의 각종 설계 기준에 있어서 중요한 참 고자료로 활용될 수 있으리라 사료된다.
본 연구는 신 등(2004)의 후속연구로서, 연근해의 상세 공간 분할의 계산에 적용하여 높은 정밀도의 파랑 추산이 가능한 수 정 WAM Cycle 4 모형을 토대로 2003년 9월 한 달 동안의 파랑 을 상세히 추산하고, 태풍 '매미'가 발생시킨 우리나라 남해안 일대의 극한파랑을 분석하였다.
본 연구에서 수행한 2003년 9월 한 달동안의 파랑추산에 대 한 검정은 마라도 서남방 149km에 위치한 이어도 해상과학기 지(이하 이어도 관측기지)에서 동일 기간 관측된 정밀 파랑관측 자료와의 비교분석을 통해 수행하였다. 비교를 위한 대상 지점 은 N 32.
본 연구에서는 2아m 공간 격자에 대한 해상풍 자료로부터 동 북아시아의 해역에 대해 0.1° 계산 공간 격자로 파랑을 추산하 였다. 이와 같은 공간 해상도는 만 또는 항의 입구에 해당하는 전면 해상에서의 파랑 추산에는 적합하지만, 육지 지형의 영향 을 최대한으로 받는 만 내부 등의 파랑 주산에는 아직 부족한 감이 있다.
동아시아 영역에 대한 JMBSC 기상 데이터는 기본적으로 厶X=Zir=20km의 GPV(Grid Point Value) 데이터로서 주어 지지만 투영 기준점을 N 30°, E 140。에 둔 람베르트 정각원추좌 표계(Lambert conformal conic projection)를 기준으로 구성되어 있으며, 그에 따라 해상풍도 해당 좌표계를 기준으로 한 풍속 성분07, V)으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 모형에의 적용을 위하여 람베르트 정각원추좌표계를 경위도 형식의 구면 좌표계 로 전환하였으며, 풍속 성분에 있어서도 구면 좌표계에서의 동 서 및 남북 방향 풍속 성분(咬, 卩\・)의 값으로 변환하였다.
2003 년 9월에 발생한 태풍, 매미, 는 강한 폭풍과 호우를 동반 하였을 뿐만 아니라 제주도 동측을 통과하여 경남 사천 부근에 서 육상에 상륙함에 따라 제주 해역을 비롯한 우리나라 남해안 일대에 극한파랑을 야기하였다. 본 연구에서는 연안 해역에서 의 정밀도 높은 파랑추산을 위해 수정한 WAM 모형(신 등, 2004)을 적용하여 Fig. 3에 제시한 동북아시아 전역에 대해 태 풍, 매미, 의 발생 기간을 포함한 2003 년 9월 한 달 동안의 파랑 을 추산하여 우리나라 남해안 일대의 극한파랑을 분석하였다.
WAM Cycle 4는 기본적으로 직교 좌표계 및 구면 좌표계에 대한 방정식을 제공하며, 입력되는 해상풍을 토대로 파의 발달 을 계산하면서 천수 효과, 굴절을 고려한다. 본 연구에서는 흐 름 U의 효과를 고려한 위도 </>, 경도 A, 지구 반경 7?에 대한 구면 좌표계로 표현된 파 작용 평형방정식 (1)을 토대로 계산하 였지만, 계산 영역 내 흐름은 없는 것으로 처리하였다.
파 발달의 계산을 위해 6시간 간격으로 입력되는 해상풍(3.2 절에서 상세 기술)은 각 시간 간격(厶t)에 맞추어 내삽도 며, 계 산 결과는 Fig. 3에 제시한 전체 계산 영역의 모든 격자점에 대 해, 9월 한 달 전 기간에 걸쳐 1시간 간격으로 유의파고(乂), 평 균주기(二血“),평균 파향을 출력하고, 이어도 해양과학기지, 제 주해역 차귀도 전면 해상, 마산항 입구, 부산 수영만 전민 해상, 울산항 전면 해상에 대해서는 계산의 검정 및 해당 해역의 상세 파랑 변화를 파악하기 위해 방향스펙트럼을 시계열로 출력하였 다.
대상 데이터
지구 규모의 광역에 대한 고정밀도의 기상 자료를 제공하는 대표적 기관에는 유럽의 ECMWF(European Center for P/Iedium Range Weather Forecast), 미국의 NCEP(National Cen:er for Environment Prediction) 그리고 일본의 기상업무지원센터(Japan Meteorological Business Support Center, JMBSC)가 있다. 본 연구 에서는 우리나라를 포함하는 동아시아의 영역에 대해 20km의 상세 공간 격자의 기상 데이터를 별도 제공하는 JM侣SC의 해상 풍 자료를 이용하였다.
이론/모형
계산은 신 등(2004)에서 제시된 모형 내의 파향격자 분할법 및 파 발달 제한조건을 수정한 개량 WAM 모형을 적용하였다. 모형의 계산 조건은 Fig.
성능/효과
태풍의 진행 경로상 우측 반원에 최대로 근접된 마산, 부산 외해역은 유의파고 14m 이상을 나타내고 있으며, Fig. 10의 (b)마산만, (c)부산 수영만 입구에 대한 방향스펙트럼 에서도 최대로 발달한 파랑 스펙트럼 양상을 보이고 있다. 동 시각의 (a)제주 서편 차귀도 전면 해상은 유의파고 5.
1°, E 125.2。지점(Fig. 6 참조)이며, 2003년 9월 한 달의 전 기간에 걸쳐 1시간 간격의 관측치 및 계산치에 대해 동일 시 각의 유의파고, 주기, 파향의 직접적인 비교와 상관분석으로 파랑추산의 정도가 양호함을 확인하였다. Fig.
후속연구
이와 같은 공간 해상도는 만 또는 항의 입구에 해당하는 전면 해상에서의 파랑 추산에는 적합하지만, 육지 지형의 영향 을 최대한으로 받는 만 내부 등의 파랑 주산에는 아직 부족한 감이 있다. 이를 극복하기 위해서는 제공되는 해상풍 자료를 토 대로 다시 내부 육지 지형의 변화에 따른 바람장을 보다 상세 히 산출해낼 필요가 있으며, 이는 추후 연구과제이다.
85m, ILOOm를 기록하였으며, 추 산된 유의파고, 평균 주기 및 평균 파향은 Table 1에 따로 정리 하였다. 이와 같은 태풍 매미'에 의해 발생된 남해안 해역의 극 한파랑 정보는 해양관련의 각종 설계 기준에 있어서 중요한 참 고자료로 활용될 수 있으리라 사료된다.
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