A study on standard guideline for coastal inundation prediction map due to storm surge

Storm surges attacks korean coasts with huge damage every year and thus reliable prediction system on storm surge heights determining inundation area is in great need.2

Wave Modeling considering Water Level Changes and Currents Effects

본 연구에서는 파랑과 흐름이 공존하는 해역에서 수위변화 및 흐름효과 고려 유무에 대하여 파랑모델을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 해수유동장은 RIAMOM 모델 결과를 적용하였으며 파랑모델은 SWAN모델을 적용하였다. 바람자료는 ECMWF, NCEP 및 JMA의 3가지에 대하여 관측자료를 비교적 잘 재현하는 JMA 자료를 적용하였다. 수치모의는 2016년 1월~8월까지 8개월간 수행하였으며, 각 경우에 대하여 관측자료와의 비교를 위하여 2.5 m이상의 고파랑 기간에 대해 파고변화를 검토하였다. 분석결과, 수심이 깊은 파랑관측부이 정점에서는 수위/흐름효과를 고려할 경우 파고변화가 크지 않게 나타났으나, 수심이 얕은 비교 정점에서는 수위/흐름효과의 고려 여부에 따라 5~10%의 유의미한 파고변화가 나타났다. In this study, wave model was conducted on the presence or absence of water level changes and currents effects in coastal waters coexisting with waves and currents, then the results were compared. The flow field applied the results of the RIAMOM model and the wave model applied the SWAN model. Among ECMWF, NCEP and JMA, wind data applied JMA data sets which agreed well with the observed data comparatively. Numerical simulation was conducted for 8 months from January to August 2016. For each case, the deviation of wave height was calculated for the high wave of more than 2.5 m for comparison with observed data. As a result, the deviation of wave height was not significant both considering water level changes and currents effects or not at wave observation stations installed in deep waters. However, a significant deviation of wave height of 5~10% was obtained depending on water level changes and currents effects at the comparison point in shallow waters.22Nkc

Case study on mapping of hazard map

최근 증가되고 있는 태풍에 의한 피해를 최소화하기 위해서는 해일침수 및 범람에 따른 재해대책이 절실하다. 이에 본 연구에서는 국내에서 진행되고 있는재해도 작성 사례 및 미국과 일본의 해일침수범람 예측기술 및 재해도와 관련된 사례를 조사하였고, 현황분석을 통해 향후 개선할 사항을 간략하게 정리하였다. 재해발생시 활용성 높은 재해도를 작성하기 위해서는 지역 주민이 충분히 이해할 수 있는 수준의 과학적 근거가 필요하며, 예측기술을 위한 지대한 노력이필요하다.자연재해에 대한 방재대책이 과거 방호구조물 설치 위주에서 재해도 등을 활용한 소프트적인 측면이강조되고 있는 현상을 감안할 때, 해일/범람모의의기술적 측면 뿐만 아니라, 재해도 작성에 대한 법령및 매뉴얼 등의 제도적인 관리방안에 대한 연구도 병행되어야 할 것으로 사료된다.2

Correlation Analysis between Beach Width and Wave Data on the East Coast of South Korea

파랑의 작용에 의해 유사가 이동되어 연안의 침식 · 퇴적이 일어나지만 상당히 비선형적이고 비정상적인 과정이므로, 파랑과 침식 · 퇴적의 상관성을 밝히고 예측하기는 쉽지 않다. 본 연구는 동해안에서 비디오 모니터링으로 얻은 5개 지점의 해빈폭 자료와 인근의 3개 지점의 파랑 모니터링 자료를 연계하여 상관성을 분석하였다. 전체 자료에 대한 상관분석에서는 유의미한 상관성이 없었지만, 기간 및 파랑 조건에 따른 상관분석에서는 주목할 만한 결과들이 제시되었다. 파고의 비초과확률이 약 99% 이상인 경우에는 주기와 해빈폭 변화 사이에 강한 음의 상관성이 있었으며, 주기의 비초과확률이 약 99% 이상인 경우에는 파고와 해빈폭 변화 사이에 강한 음의 상관성이 있었다. 주파향이 해안선 직각 방향과 인접한 경우, 주파향으로 입사하는 파랑에 대해 해빈폭이 확연히 감소하였다. 해빈폭과 파랑 사이에 뚜렷한 계절적 상관성이 나타나지는 않았으나, 태풍과 같은 특정 사건의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과의 실제 현장 적용을 위해서는 이와 같은 조건에 따른 상관 분석을 상세히 하여 해빈폭 변화 경향의 기준이 되는 파랑에 대해 더욱 정확한 정보를 얻을 필요가 있다. Ocean waves are the driving force for the sediment transport and the beach process. However, wave actions are nonlinear and non-stationary, and the response of the beach is inconsistent in terms of reaction rate and magnitude. Therefore, the beach process is difficult to predict accurately. The purpose of this study is to identify the correlations between the shoreline change and ocean waves observed in the east coast of Korea. The relation of the beach width obtained from video monitoring at five sandy beaches and the wave data obtained from nearby wave monitoring at three points was analyzed. Although the correlations estimated over the whole data sets was not significant, the correlations estimated based on the seasonal period or wave conditions provided more noteworthy information. When the non-exceedance probability of the wave height was greater than 0.99, the wave period and beach width showed strong negative correlations. In case the non-exceedance probability of the wave period was greater than 0.99, the wave height and beach width showed strong negative correlations as well. Furthermore, the erosion rate of the beach width increased when the primary wave direction was close to normal to the coastline. Little significant seasonal or monthly change was found between the beach width and the wave, but it was greatly affected by intensive events such as typhoons. Thus, it is necessary to analyze in detail the wave height or period level explaining the change of beach width for more relevant and practical information.22Nkc

A Study on the Statistical Characteristics and Numerical Hindcasts of Storm Waves in East Sea

본 연구에서는 동해안의 너울성파랑을 예 경보하기 위한 기초단계로 동해 폭풍파랑의 특성을 분석하고, 수정 WAM모형을 이용해 이를 재현하였다. 본 연구의 파랑관측자료분석 결과에 의하면, 동해 심해역의 파랑은 NE계열의 파랑이 지배적이었으나, 폭풍파랑은 N계열의 출현율이 가장 높은 것으로 나타났다. 이외에 N 및 NNE 계열의 폭풍파랑에 대한 유의파고는 NE 계열 폭풍파랑의 유의파고보다 더 큰 것으로 분석되었다. 그러나 긴 취송거리에 의하여 유의파주기는 NE계열의 폭풍파랑의 유의파주기가 N또는 NNE계열의 유의파주기보다 크게 나타났다. 효과적인 동해역 폭풍파랑 예 경보를 위해 5분의 공간격자간격에 기반한 수치모의실험을 구축하고, 이를 2013년의 주요 폭풍파랑에 적용하였다. 본 연구의 수치모의실험 결과를 심해 및 천해 파랑측정 자료와 비교한 결과 전반적으로 잘 일치하였다. 그러나 천해역의 경우 수심 및 바람장의 해상도가 부족하여 수치모의의 정확도가 약간 떨어지는 것을 알 수 있었다. 본 연구진이 개발한 수정 WAM모델은 음해법을 사용하여 기존 WAM모형보다 10배 정도 빠르게 동해 폭풍파랑의 수치모의 계산을 수행할 수 있었다. In the present study, the statistical analysis on the storm waves in the East Sea have been carried out, and the several storm waves were reproduced by the modified WAM as a first step for the accurate and prompt forecasting and warning against the swell waves in East Sea. According to the present study, the occurrences of the storm waves from the North were the most probable, while the waves from the Northeast were most frequently observed. It was found that the significant wave heights of storm waves from the North and Northern northeast were larger than those of storm waves from the Northeast. But due to long fetch distance, the significant wave periods of storm waves from the Northesast were longer than those of North and Northern northeast. In addition to the wave analysis, the numerical experiments for the storm waves in East Sea were carried out using the modified WAM, and three periods of storm waves in 2013 were calculated. The numerical results were well agreed with wave measurements. However the numerical simulation results in shallow water region showed lower accuracies compared to deep water, which might be due to lower resolution of wind field and bottom topography caused by large grid size, 5 minute, adopted in the present study. Overall computational efficiency of the modified WAM found to be excellent compared to original WAM. It is because the modified WAM adopted the implicit scheme, thereby the present model performed 10 time faster than original WAM in computation time.22Nkc

Analysis of the Wave Spectral Shape Parameters for the Definition of Swell Waves

본 연구에서는 너울성파랑을 정의하기 위한 첫 단계로 확률모의실험을 통해 파랑스펙트럼 첨두모수 Qp , 주파수폭대역 모수 ε , 파랑스펙트럼 폭 모수 ν 의 특성들을 분석하였다. 이를 위해 유의파고 및 첨두주기의 결합확률 밀도함수를 새롭게 유도한 후, MCMC(Markov Chain Monte Carlo)기법을 이 함수에 적용하여 가상의 유의파고 및 첨두주기를 생성하였다. 그리고, 이 때 생성된 파랑자료들을 파랑스펙트럼모형에 적용하여 각각에 대한 파랑스펙트럼 형상모수들을 산정한 다음, 각각의 파랑자료들과 파랑스펙트럼 형상모수들의 상관관계 계수를 산정하는 방법으로 각 파랑스펙트럼 형상모수의 특성들을 조사하였다. 본 연구의 결과에 의하면, 파랑스펙트럼 형상모수 중 파랑스펙트럼 첨두모수가 유의파고 및 첨두주기에 관계없이 파랑스펙트럼의 뾰족한 정도를 잘 나타내고 있었는데, 이러한 특성은 후포 및 울릉도 파랑관측자료에서도 동일하게 나타나고 있는 것으로 확인되었다. 너울성파랑 정의를 위한 대표적인 파랑스펙트럼 형상모수로 파랑스펙트럼 첨두모수를 사용하는 것이 가장 적절한 것으로 보인다. In the present study, the characteristics of spectral peakedness parameter Qp , bandwidth parameter ε , and spectral width parameter ν were analyzed as a first step to define the swell waves quantitatively. For the analysis, the joint probability density function of significant wave heights and peak periods were newly developed. The MCMC(Markov Chain Monte Carlo) simulations have been performed to generate the significant wave heights and peak periods from the developed probability density functions. Applying the simulated significant wave heights and peak periods to the theoretical wave spectrum models, the spectral shapes parameters were obtained and analyzed. Among the spectral shape parameters, only the spectral peakedness parameter Qp , is shown to be independent with the significant wave height and peak wave period. It also best represents the peakedness of the spectral shape, and henceforth Qp should be used to define the swell waves with a wave period. For the field verification of the results, wave data obtained from Hupo port and Ulleungdo were analyzed and results showed the same trend with the MCMC simulation results.22Nkc