2016년 4월 대한해협 폭풍파랑 후측모의 실험

천후섭(Hwusub Chun),안경모(Kyungmo Ahn) 한국해안해양공학회 2017 한국해안해양공학회 논문집 Vol.29 No.1

본 연구에서는 파랑 후측모의 실험을 통해 2016년 4월 대한해협에서 발생한 폭풍 파랑을 재현하고, 당시 폭풍 파랑의 특성을 조사하였다. 파랑 후측모의 실험에 앞서 파랑관측자료를 분석하고, 이를 바탕으로 계산 영역을 설정하였다. 본 연구의 분석에 따르면, 대한해협 지역은 NE 계열의 파랑이 지배적으로 나타나며 이는 동해 지역의 파랑 특성과 일치하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 Ahn et al.(2016)과 동일한 계산 조건을 적용하여 파랑 계산을 수행하였다. 본 연구의 계산 결과, 최대 유의파고 및 해당되는 유의파 주기는 각각 5.06 m, 9.2 s로, 이의 오차는 4 cm, 0.8 s 정도 되며 관측결과와 잘 일치하고 있었다. 이 후, 파랑계산 결과 얻은 유의파고 및 첨두주기를 JONSWAP 관계식과 비교하였는데, 이에 따르면 2016년 4월의 폭풍 파랑은 너울성 파랑보다는 풍파 성향이 더욱 강한 것으로 분석되었다. In the present study, the storm waves at the Korean Straits of April, 2016 have been reproduced by the wave hindcasting, and then their characteristics were investigated. Before the wave hindcasting, the wave measurements at the Korean Straits were analyzed. The analysis showed that the waves at the Korean Straits were dominated by the Northeastern waves, same as those in the East Sea. Accordingly, the wave hindcasting was been carried out with the same condition in Ahn et al. (2016). In the numerical results, the maximum significant wave height at the Korean Straits was 5.06 m, and the corresponding significant wave period was 9.2 s. The computed significant wave heights and wave periods were overestimated by 4 cm and 0.8 s, respectively. After the wave hindcasting, the computed significant wave heights and peak periods were compared with the JONSWAP relationship. This comparison showed that the storm waves at the Korean Straits were close to wind waves, not swell.

동해 폭풍파랑의 통계적 특성과 파랑 후측모의 실험에 관한 연구

천후섭(Chun, Hwusub),강태순(Kang, Tae-Soon),안경모(Ahn, Kyungmo),정원무(Jeong, Weon Mu),김태림(Kim, Tae-Rim),이동환(Lee, Dong Hwan) 한국해안해양공학회 2014 한국해안해양공학회 논문집 Vol.26 No.2

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.

너울성파랑 정의를 위한 파랑스펙트럼의 형상모수 특성 분석

안경모(Ahn, Kyungmo),천후섭(Chun, Hwusub),정원무(Jeong, Weon Mu),박등대(Park, Deungdae),강태순(Kang, Tae-Soon),홍성진(Hong, Sung-Jin) 한국해안해양공학회 2013 한국해안해양공학회 논문집 Vol.25 No.6

본 연구에서는 너울성파랑을 정의하기 위한 첫 단계로 확률모의실험을 통해 파랑스펙트럼 첨두모수 Q_p, 주파수폭대역 모수 ε, 파랑스펙트럼 폭 모수 ν의 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 Q_p, 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 Q_p, 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 Q_p 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.

파랑 후측 모의 실험 기반 강릉항 폭풍파랑 분석

안경모(Kyungmo Ahn),황순미(Soon-mi Hwang),천후섭(Hwusub Chun) 한국해안해양공학회 2016 한국해안해양공학회 논문집 Vol.28 No.6

본 연구에서는 동해 전역에 대해서 파랑 후측 모의 실험을 실시하고, 이 결과를 바탕으로 너울성 파랑에 의해 큰 피해가 발생한 바 있는 강릉항 지역에서의 폭풍파랑 특성을 조사하였다. 이를 위해 먼저 본 연구의 파랑 후측 모의 실험 결과를 강릉항, 일본 Niigata, Hamada 등의 지점에서의 파랑관측 결과와 비교하였다. 이에 따르면, 본 연구의 파랑 계산 결과는 비교적 잘 일치하였는데, 강릉항의 경우, 유의파고 및 첨두주기의 Pearson 상관 계수는 각각 0.92, 0.72에 달하는 것으로 나타났다. 이 후 강릉항 파랑 계산 결과에 대해 극치 분석을 실시하였는데, 본 연구에서는 POT 기법을 적용하고, 추출된 폭풍파랑을 GPD(Generalized Pareto) 함수에 적용하여 파랑 계산 결과 얻은 폭풍파랑의 재현주기를 산정하였다. 본 연구의 분석에 따르면, 2008년 2월 24일 발생한 폭풍 파랑의 재현 주기는 8.2 개월로 1년이 되지 않는 것으로 파악되었다. 그리고 재현주기가 1개월 이상되는 폭풍파랑에 대해 회귀분석을 실시해 유의파고 및 유의파 주기의 관계식을 구하였는데, T⅓=7Hs<SUP>0.25</SUP>인 것으로 파악되었다. In the present study, the wave hindcasting has been performed, and then the characteristics of storm waves at Gangnueng port was investigated, in which the high waves are observed. Comparing the numerical results with the wave measurements at Gangneung port, Niigata, and Hamada, there were good agreements between them. In particular, the Pearson correlation coefficients of significant wave heights and peak periods at Gangneung port were 0.92 and 0.72, respectively. Then the extreme wave analysis on the significant wave heights was carried out for the estimation of the frequency of storm waves. In this analysis, the storm waves over the threshold were fitted to GPD(Generalized Pareto Distribution). According to this analysis, the return period of the storm wave on February, 24, 2008, one of the large storm waves at Gangneung port, was 8.2 months. Among the computed significant wave heights larger than one-year wave, 58.3% of them were resulted from the storm, while the others were from the typhoon. Additionally, the regression analysis on the waves larger than one-month wave has been conducted, and then the relationship between the computed significant wave heights and the significant wave period, T⅓=7Hs<SUP>0.25</SUP> was obtained.