Probability Density Function of the Tidal Residuals in the Korean Coast

조위편차는 최근 기후변화에 의한 영향으로 연안 안전 방재 측면에서 매우 중요한 인자로 부각되고 있다. 태풍강도 등과 더불어 변화가 예상되는 조위편차는 해안구조물의 안전 및 기능검토에 필요한 기준해수면 결정에 기여하는 중요한 인자이다. 우리나라 연안 조위편차의 확률밀도함수는 음 양의 왜도와 정규분포보다 큰 돌도를 가지는 분포로, 정규분포로 근사화하는 방법은 한계가 있기 때문에 본 연구에서는 비모수적 방법인 Kernel 함수를 이용하여 확률밀도함수를 추정 제안하였다. 본 연구에서 제안된 확률밀도함수는 조위편차자료의 분포와 매우 우수한 일치수준을 보이고 있으며, 다양한 극값 추정에도 높은 수준의 정도를 보여주고 있다. Tidal residual is being an important factor by the influence of the climate change in terms of the coastal safety and defense. It is one of the most important factor for the determination of the reference sea level in order to check the safety and performance of the coastal structures in company with the typhoon intensity variation. The probability density function (pdf) of tidal residuals in the Korean coasts have a non-ignorable skewness and high kurtosis. It is highly restricted to the application of the normal pdf assumption as an approximated pdf of tidal residuals. In this study, the pdf of tidal residuals estimated using the Kernel function is suggested as a more reliable and accurate pdf of tidal residuals than the normal function. This suggested pdf shows a good agreement with the empirical cumulative distribution function and histogram. It also gives the more accurate estimation result on the extreme values in comparison with the results based on the normal pdf assumption.22Nkc

Decomposition of Tidal Residual Data Using a Wavelet Method and Characteristic Analysis of Their Short-period Components

조차가 큰 해역에서 조위편차 역시 크게 나타나고 있음은 조위편차 내에 조석성분이 남아있음을 의미한다. 상관관계함수를 통한 분석을 시행한 결과에서도 서해안 해역에서 조석주기 부근의 자기상관계수가 크게 나타나고 있어 이러한 사실을 뒷받침하고 있다. 조위편차의 단주기성분에 해당하는 이러한 조석관련성분을 분석하기 위하여 웨이블릿분석을 시행하였다. 분석 결과에 의하면 조차가 클수록 조석주기성분이 크게 나타나고 있으며 단주기 성분에서 계절별 변화가 심하지 않다는 점과 목포의 경우 천해조성분인 6시간 주기성분이 유독 크게 나타나고 있다는 점에서 단주기 성분과 조석관련성분의 관련성을 연관지을 수 있다. 이와 함께 24시간 이내 단주기 성분의 조위편차는 조석예측오차 및 조석-해일 비선형성 등에 주로 기인하고 있는 것으로 파악되었다. 이러한 조석변조해일성분은 조석자체에 기인하므로 기상조 성분인 해일고와는 구분되어야 한다. The fact that tidal residuals are detected greatly at the tide-dominated region implies that tide component has still remained in the tidal residual. Auto-correlation function analysis also show that the auto-correlation coefficients are conspicuous near tidal periods at the Western Coast. A wavelet method was used to analyze characteristics of the short period or tide-relevant residuals. Considering the results that tidal period is prominent at the tide-dominated region, that seasonal variation is trivial at the short periods, and that shallow tidal period is conspicuous at Mokpo, the short period can be considered to be correlated with tide modulated surge. The result also shows short period components stem mainly from tide-forecasting error and tide-surge interaction. Thus tide modulated surge must be distinguished from meteorological surge.22Nkc

Establishment of a standard typhoon and its simulation at the western coasts

태풍은 경로, 최대풍 반경, 최근접거리, 기압강하량, 이동속도 등의 매개변수에 따라 지역별로 미치는 영향성이 매우 유동적이다. 특히 태풍의 우측에 해당하는 위험반원에 위치한 연안지역은 서해안 경로 태풍에 의해 막대한 피해가 우려되고 있다. 본 연구에서는 태풍의 매개변수를 이용하여 서해안 연안지역에서 빈도별 풍속을 산정하고 이를 야기시키는 매개변수를 활용하여 표준태풍의 경로와 기압강하 변화상을 정량적으로 설정하였다. 또한 이를 활용하여 태풍 수치모의를 수행하고자 한다. 태풍 자료는 일본 기상청에서 운영하는 RSMC(Regional Specialized Meteorological Center)-Tokyo의 1951년 이후의 최적경로자료 중 자료의 신뢰도 및 동질성을 감안하여 1978년 이후 자료에 대해서만 한반도에 영향을 미친 태풍 중 TY급 및 STS급 태풍을 해석대상으로 선정하였다. 본 연구에서는 서해 연안지역의 대표태풍의 경로를 설정하기 위하여 인천, 군산, 목포 등 서해안 지역과 제주를 포함한 4개 지역 외에 이어도 지점을 추가로 분석하였다.에서는 태풍의 매개변수를 이용하여 서해안 연안지역에서 빈도별 풍속을 산정하고 이를 야기시키는 매개변수를 활용하여 표준태풍의 경로와 기압강하 변화상을 정량적으로 설정하였다. 또한 이를 활용하여 태풍 수치모의를 수행하고자 한다. 태풍 자료는 일본 기상청에서 운영하는 RSMC(Regional Specialized Meteorological Center)-Tokyo의 1951년 이후의 최적경로자료 중 자료의 신뢰도 및 동질성을 감안하여 1978년 이후 자료에 대해서만 한반도에 영향을 미친 태풍 중 TY급 및 STS급 태풍을 해석대상으로 선정하였다. 본 연구에서는 서해 연안지역의 대표태풍의 경로를 설정하기 위하여 인천, 군산, 목포 등 서해안 지역과 제주를 포함한 4개 지역 외에 이어도 지점을 추가로 분석하였다.2

Wave screening performance using floating and submerged breakwaters

In this study, the floating and submerged breakwaters are used together to achieve the strong point and to complement the weak point of the floating and submerged breakwaters. Finite element method is used for the numerical analysis and the wave reflection and transmission coefficients. In case of using floating and submerged breakwaters together, it screens waves more effectively than in case of using the floating breakwater ot the submerged breakwater, separately. It also shows an effective wave screening on the long wave period and an advanced wave screening performance with low height of the submerged breakwater.1

Estimation of Extreme Sea Levels with Consideration of Tide and Monsoon by Using EST at the East Coast.

극치해면 추정을 위해 EST기법을 동해연안에 적용하였다. 과거 60년간 발생한 TY급 태풍 51개에 의한 해일고를 ADCIRC모형으로 계산하여 트레이닝세트에 포함하였고, 태풍을 제외한 매년 발생하는 최대해일고를 계절풍에 의한 것으로 간주하여 계절풍에 따른 해일고도 응답벡터로 설정하였다. 조위조건을 입력벡터에 포함시켜 태풍시에는 고 저조 조건을 포함시켰으며 계절풍시에는 대 소조 조건을 입력벡터에 반영하였다. 이때 두 경우 모두 연주조를 감안하여 응답벡터를 작성하였다. 적용결과를 기존연구와 비교한 결과 정 등(2008)의 결과와 거의 일치하고 있어 본 방법의 적합성을 입증할 수 있었다. EST has been applied to the East Coast to estimate extreme sea levels. Surge heights induced by 51 typhoons which have occurred last 60 years were calculated by ADCIRC model. The training set which is consist of surge heights by both typhoon and monsoon was constructed. The maximum surge height of the year excluding the one by typhoon is considered to be the surge height by monsoon. High/low tide conditions and spring/neap tide conditions were considered for constructing input vectors of typhoon and monsoon, respectively. The annual tide is also considered in response vectors for each case. The result is in accord with Jeong et al. (2008), which implies validity of the present study.22Nkc

Estimation of extreme sea levels at tide-dominated coastal zone

EST기법을 토대로 하면서 자료기간이 충분히 길지 않고 조석이 지배적인 해역에서 극치해면고를 산정하기 위한 방법을 개발하였다. 본 방법은 고조위와 단주기 해일고 및 장주기 해일고, 그리고 태풍에 의한 해일고 등을 독립적으로 일년간 발생시켜 각 성분 합의 최대값을 구해 연고극조위를 산정하게 된다. 이때 고조위는 대소조 및 연주조 뿐 아니라 18.6년 달의 공전평면 주기까지 감안하여 발생시키게 되며, 태풍에 의한 해일은 관측치 또는 해일모형을 통해 작성된 해일고 계산치로 구성된 트레이닝세트로부터 추출되어 산정된다. 수백년간 연도별 연고극조위를 발생시킴으로써 재현기간별 극치해면고를 산정할 수 있게 되고, 이 작업을 수백번 반복함으로써 극치해면고의 통계특성까지 추정할 수 있다. 목포항에 적용한 결과를 여타 연구결과와 비교함으로써 본 방법의 적용성을 입증할 수 있었다. An EST-based method which is applicable for estimating extreme sea levels from short sea-level records in a tide dominated coastal zone was developed. Via the method, annual maximum tidal level is chosen from the simulated 1-yr tidal data which are constituted by the independent daily high water levels, short term and long term surge heights and typhoon-induced surge heights. The high water levels are generated considering not only spring/neap tides and annual tide but also 18.6-year lunar nodal cycle. Typhoon-induced surges are selected from the training set which is constructed by observed or simulated surge heights. This yearly simulation is repeated many hundred years to yield the extreme tidal levels, and the whole process is carried out many hundred times repeatedly to get robust statistics of the levels. In addition, validation of the method is also shown by comparing the result with other researches with the tidal data of Mokpo Harbor.22Nkc

조석이 지배적인 해역에서의 EST 적용

극치해면고 산정방법 중 확률분포함수법은 관측기간이 25년 이상인 곳에 적용가능한 방법이 매년 한개의 자료만 사용하고 있으므로 자료낭비가 심하고 한두개 이상치에 매우 민감하다는 단점이 있다. 근래에는 이를 대체하는 방법으로 EST(empirical simulation technique)기법과 같이 과거사상을 비모수적 방법으로 해석하는 방법이 널리 사용되고 있다.lation technique)기법과 같이 과거사상을 비모수적 방법으로 해석하는 방법이 널리 사용되고 있다.2

Characteristics of Nearshore Surge-Intensity

20개 검조소 자료 분석을 통해 국내연안에서 해일강도특성을 파악하고자 하였다. 조위편차 자료에 대한 통계분석 결과 해역별로 해일발생 특성이 구분되는 경향을 보였으며 서해안의 조위편차가 남해안 및 동해안에 비해 월등히 큰 것으로 나타났다. 30 cm 이상에 해당하는 해일고에 대해서 해일강도를 분석하였는데 태풍에 의한 해일을 분리한 결과 서해안의 경우 해일 발생이 주로 계절풍에 기인하여 동절기에 크게 나타나고 있는 반면 남해안과 동해안의 경우에는 계절풍의 영향은 미미하고 하절기 태풍에 의한 영향이 지배적인 것으로 나타나고 있다. EOF 분석을 통해 유추된 결과 역시 1차 고유벡터의 경우 서해안 지점에서 두드러진 값을 나타내는 등 일맥상통한 결과를 보이고 있다. Characteristics of nearshore surge intensity were investigated by analyzing the tide data at 20 tidal stations. Statistical analysis of the surge data show that surge heights at the western coast are far greater than those at southern and eastern coasts, implying that each coast has its own classified characteristics. Surge height data greater than 30 cm were chosen and their intensities were calculated, and then, typhoon-induced surges were separated. The results show that while surge intensity at the western coast is conspicuous in winter due to the monsoon, it is conspicuous in summer due to the typhoon at other coasts. EOF analysis show that the 1st eigenvector at the western coast is prominent, which is considered to be consistent with above mentioned results.22Nkc