혼합층 역산에 의한 표층수온의 시간적 변화양상 모의

Abstract

우리나라 서해안과 남해안의 대표적 특징은 리아스식 해안으로 원양에 비해 수심이 얕고 접근이 용이하여 수산자원으로서의 가치가 높다. 이는 외해수와의 해수교환율이 낮고 육지로부터 유입되는 영양염의 축적량이 증가함에 따라 적조, 빈산소수괴의 형성으로 인하여 수산자원의 역할에 위협을 받고 있다. 발생하는 현상에 관련된 주요 인자 중 하나로는 수온이 있는데 국내에서 지속적으로 모니터링이 이뤄지고 있는 지역은 여섯 곳에 불과하다. 산재된 수산자원의 잠재적인 가치를 염두에 두었을 때 주기성을 띄는 자연재해(적조 및 빈산소수괴)의 예측 및 제어가 필요한 실정임에 반해 제공되는 시간적 고해상도 자료를 얻을 수 있는 장소에 대한 제한성이 매우 크다. 본 연구에서는 해수의 체류양상 및 지리적 인자가 열 흐름에 의해 생성되는 표층수온에 끼치는 영향을 파악하기 위해 마산만을 기준으로 상대적으로 고위도에 위치하며 해수호의 특성을 지니는 시화호에 대해 모의를 수행하였다. 열 교환에 의한 표층에서의 열 전달율을 산정하였고 열평형 방정식의 무차원 수치해석에 대하여 혼합층 두께를 주기함수로 가정하고 절편, 진폭, phase error가 실측자료와의 RMSE (Root Mean Square Error)가 최소값일 때의 값을 채택하였다. 총 2191일에 대하여 모의가 진행되었으며 이 중 1096일은 주기함수 인자의 보정에 활용되었고 남은 1095일은 검증에 활용되었다. 본 연구의 완성도를 높이기 위해서는 원자료의 결측구간에 대하여 추세, 편차, 주기를 고려한 보간법과 기입되는 공식의 타당성에 대한 추가적인 조사가 필요하며 향후 실측자료가 제공되지 않는 장소에 대한 모의가 필요할 시 상층부 기상자료를 통하여 수면부근의 기후 및 기상자료의 재현에 대한 추가연구가 이뤄져야 할 것으로 사료된다.

Most of coastal zones in Korea have distinct characteristics, rias. These zones have Because of the complexity of the coastline, its utilization is high and let this zone being richness in nutrients in order to large amount of nutrient is discharged to the coast. Recently, however, excessive nutrient inflow causes red tide and hypoxia in benthic. This semi-obstructive topography interferes the exchange of seawater from ocean. The water temperature is the main factor of water quality affecting algal bloom before mentioned. Only six zones have been monitoring with this factor in Korean coastal zone. We need more investment and research in order to preserve the potential fishery resources for its sustainablility. In this study, I try reenactment of surface water temperature using heat balance equation proposed by Edinger et al. (1974). This governing equation is the simplest form, however, has a very high accuracy of the results if given data is enough. The data observed by monitoring system has been used. We can easily compute heat flux of radiation term and non-radiation term from its climate data. And substituted term, mixing layer depth can be assumed to be sinusoidal function for calibration. This function has three parameters that mean average mixing layer occurring depth, amplitude and phase error correction term respectively. These parameters are determined by the method of RMSE Minimization. Applying Inverse Theory and NNA process, we can calculate another sinusoidal function for feasibility check comparing of two sinusoidal functions. The application areas are Masan Bay and Shihwa Lake. Each area has monitoring station, and its position has different flow environment. This approach can get easy to understanding of mechanisms of mixing layer depth from its difference of position. We can acquire the daily data from each station. The simulation period is 2191 days (2005.01.01~2010.12.31). Of these, time series data on 1096 days are utilized in the calibration, and remaining data is for validation. To enhance perfection of this study, some statistical approach should be preceded such as interpolation considering trend, deviation and periodicity and feasibility check for old formula. And if securing data on surface water getting from meteorological data, it is possible to simulate the surface water temperature without monitoring system.