조화분해법을 이용한 19세기 이전 고조석 및 고조류 추산 고찰

변도성,Byun, Do-Seong 한국해양학회 2010 바다 Vol.15 No.4

전통적 조화분해 방법을 이용한 명량해전(1597년 음력 9월 16일)과 같은 19세기 이전 역사적 해전 당시의 고조석(고조류) 추산과 관련하여 조석 (조류) 조화분해와 예측에 많이 사용되고 있는 IOS tidal package(IOS)와 Task-2000 tidal package(Task2K)의 5가지 천문변수 계산식을 살펴보았다. 이로부터 IOS와 달리 Task2K가 1801년 이전 시기에 대한 조석(조류) 추산이 불가능한 원인을 파악하였다. 즉, 임의의 19세기 이전 시점(1801년, 1800년, 1597년 1월 1일 자정)에 대하여 구한 천문변수 값을 비교한 결과, 1801년은 거의 일치하였으나, 나머지 해의 천문변수 값은 차이가 컸다. 이는 1900년을 기준으로 그레고리력(양력)을 직접 사용하여 천문변수 값을 구하는 Task2K의 계산식이 1801~2099년 범위를 벗어난 해에 대해서 윤년을 정확히 계산하지 못함으로써 발생하는 문제이다. 따라서 그레고리력을 바탕으로 0000년 1월 l일 자정을 기준으로 누적된 일자로 환산한 시간을 사용한 IOS의 천문변수 계산식을 사용함으로써 Task2K에서도 고조석(고조류)을 추산할 수 있다. We examined five astronomical variables formulas of the two conventional harmonic prediction programs (IOS tidal package (IOS) and Task-2000 tidal package (Task2K)) in relation to hindcast of paleo-tides and -tidal currents on historical navel battlefields such as Myeongryang Naval Battle (September 16th, 1597 according to the lunar calendar). Through the comparison of the resultant values in a certain time (00:00 January 1) of each year (1801, 1800 and 1597) calculated from the two different formulas, we understood that the reason why Task2K is incapable of hindcating them in pre-19th century, Specifically, we found that the Task2K formulas directly using the Gregorian calendar date did not identify leap years in calculating astronomical variables beyond the period of 1801-2099. Therefore, the IOS's formulas, which use the day number referenced on midnight 1/1/0000, are recommended for use in hindcasting paleo-tides and -tidal currents on historical navel battles in pre-19th century.

서해안과 남해안에서 1999년부터 2017년까지 최저와 최고 천문조위 계산

변도성,최병주,김효원,BYUN, DO-SEONG,CHOI, BYOUNG-JU,KIM, HYOWON 한국해양학회 2019 바다 Vol.24 No.4

조석현상이 뚜렷한 연안에서 항해, 연안 구조물 설계, 해양영토 획정, 침수범람 예보 등을 위하여 여러 조위 기준면들(tidal datums)이 사용된다. 우리나라 수로학 분야와 해안공학 분야에서는 수심을 측량하는 기본 수준면(datum level)으로 약최저저조위(ALLW)를 사용하고, 해안선과 안전수직높이(vertical clearances) 기준면으로는 약최고고조위(AHHW)를 사용하고 있다. 그러나 최근에 미국, 호주, 영국을 포함하여 국제적으로는 최저 천문조위(LAT)와 최고 천문조위(HAT)를 기본 수준면과 안전수직높이의 기준면으로 사용하고 있다. 이 연구에서는 서해안과 남해안 9개 조위 관측소에서 19년(1999-2017년) 동안 1시간 간격으로 관측한 해수면 높이 자료를 '19년 벡터평균 분석', '19년 연속 분석', '1년 연속 분석' 방법으로 각각 1분 간격으로 19년간 예측한 조위로부터 LAT와 HAT를 계산하였다. 이 연구에서는 19년 연속 관측자료의 조석 조화분해와 19년 연속 조석 예측에 모두 적합한 UTide 프로그램을 사용하였다. 각 조위 관측소에서 '19년 벡터평균 분석'과 '19년 연속 분석' 방법으로 각각 계산한 LAT 또는 HAT 값들의 차이는 대부분 ±1 cm 미만으로 큰 차이를 보이지 않았으며, 이 두 방법은 서로 거의 일치하는 결과를 생산하였다. 반면에 각 조위 관측소에서 19년간 연속 관측한 자료를 연별로 19개로 나누어 각각 1년 자료씩 조석 조화분해한 후 각각 19년간 조위를 예측한 '1년 연속 분석' 방법은 서로 크게 다른 19개의 LAT와 HAT 값들을 산출하였으며, 그 19개들의 표준편차는 3~7 cm이었다. '1년 연속 분석' 방법으로 구한 이들 값들은 '19년 연속 분석' 방법으로 산출 값과 비교하면 서해안과 남해안에서 LAT는 -16.4~10.7 cm의 차이를 보였으며, HAT는 -8.2~14.3 cm의 차이를 보였다. 계산된 LAT와 HAT를 ALLW와 AHHW와 정량적으로 비교했을 때, 서해안과 남해안에서 LAT는 ALLW보다 평균적으로 46.2 cm 더 낮았으며, HAT는 AHHW보다 평균적으로 33.6 cm 더 높았다. 이러한 차이에 가장 크게 기여하는 분조는 ALLW와 AHHW 계산에 고려되지 않은 진폭이 비교적 큰 S_a와 N₂ 분조이었다. 또한 천해분조가 강하게 발달한 내만에서는 M₄와 MS₄ 분조가 추가적으로 그 차이에 상당히 기여하였다. LAT와 ALLW 간 차이와 HAT와 AHHW 간 차이가 같지 않은 이유는 ALLW와 AHHW를 계산할 때는 주요 4대 분조의 진폭만을 사용하지만 LAT와 HAT를 계산할 때는 실질적으로 67개 분조의 진폭뿐만 아니라 지각도 사용하기 때문이다. Tidal datums are key and basic information used in fields of navigation, coastal structures' design, maritime boundary delimitation and inundation warning. In Korea, the Approximate Lowest Low Water (ALLW) and the Approximate Highest High Water (AHHW) have been used as levels of tidal datums for depth, coastline and vertical clearances in hydrography and coastal engineering fields. However, recently the major maritime countries including USA, Australia and UK have adopted the Lowest Astronomical Tide (LAT) and the Highest Astronomical Tide (HAT) as the tidal datums. In this study, 1-hr interval 19-year sea level records (1999-2017) observed at 9 tidal observation stations along the west and south coasts of Korea were used to calculate LAT and HAT for each station using 1-minute interval 19-year tidal prediction data yielded through three tidal harmonic methods: 19 year vector average of tidal harmonic constants (Vector Average Method, VA), tidal harmonic analysis on 19 years of continuous data (19-year Method, 19Y) and tidal harmonic analysis on one year of data (1-year Method, 1Y). The calculated LAT and HAT values were quantitatively compared with the ALLW and AHHW values, respectively. The main causes of the difference between them were explored. In this study, we used the UTide, which is capable of conducting 19-year record tidal harmonic analysis and 19 year tidal prediction. Application of the three harmonic methods showed that there were relatively small differences (mostly less than ±1 cm) of the values of LAT and HAT calculated from the VA and 19Y methods, revealing that each method can be mutually and effectively used. In contrast, the standard deviations between LATs and HATs calculated from the 1Y and 19Y methods were 3~7 cm. The LAT (HAT) differences between the 1Y and 19Y methods range from -16.4 to 10.7 cm (-8.2 to 14.3 cm), which are relatively large compared to the LAT and HAT differences between the VA and 19Y methods. The LAT (HAT) values are, on average, 33.6 (46.2) cm lower (higher) than those of ALLW (AHHW) along the west and south coast of Korea. It was found that the S_a and N₂ tides significantly contribute to these differences. In the shallow water constituents dominated area, the M₄ and MS₄ tides also remarkably contribute to them. Differences between the LAT and the ALLW are larger than those between the HAT and the AHHW. The asymmetry occurs because the LAT and HAT are calculated from the amplitudes and phase-lags of 67 harmonic constituents whereas the ALLW and AHHW are based only on the amplitudes of the 4 major harmonic constituents.

우리나라 조석지각 기준 표기에 대한 고찰

변도성,Byun, Do-Seong 한국해양학회 2007 바다 Vol.12 No.3

현재까지 우리나라에선 연구자마다 각기 다른 세 가지 조석지각 기준(관측지점 경도 기준 지각, 표준시 자오선 기준 지각, 그리니치 자오선 기준 지각)을 사용하여 오고 있다. 이처럼 통일되지 않는 조석지각 정보체계는 전체적인 우리나라 조석의 특성이나 변화를 이해하는데 장애가 되고 있다. 이 연구에서는 올바른 조석지각 기준의 상호전환과 관련하여, 세 가지 지각기준에 관하여 자세히 살펴보았다. 이에 앞서 조석 조화분해 과정에서 분조의 지각이 어떻게 계산되며, 조석예측프로그램에선 계산된 지각이 어떻게 사용되게 되는지 살펴보았다. 또한 이것을 바탕으로 과거 일부 연구에서 불명확하게 기술된 조석지각의 정의에 관하여 논의하였다. Three different tidal phase-lag references have been used by the tidal research community of Korea: Greek kappa (k), Local standard time zone ($135^{\circ}E$) phase-lag (g) and Greenwich phase-lag (G). This ununified tidal information system may induce confusion in understanding tidal characteristics and their variability and impede the development of tidal knowledge in Korea. In this study we closely explore the three phase-lag reference definition with respect to their mutual conversion. We also identify an incorrect phase-lag reference definition used in previous works and discuss what has led to this misunderstanding.

명량해전 당일 울돌목 조류.조석 재현을 통한 해전 전개 재해석

변도성,이민웅,이호정,Byun, Do-Seong,Lee, Min-Woong,Lee, Ho-Jung 한국군사과학기술학회 2011 한국군사과학기술학회지 Vol.14 No.2

As a multidisciplinary study encompassing oceanography and history, we have attempted to reanalyze the course of a historical navel battle, Myungryang Naval Battle(September 16th, 1597 according to the lunar calendar) through hindcasting the paleo-tidal currents and -tides(PTC). Firstly, we conducted harmonic analysis using 6-month current data observed at Uldolmok and 1-year elevation data provided by Korea Ocean Research and Development Institute in order to understand their characteristics and to hindcast the PTC. Observation results show that Uldolmok, ~300m wide, relatively narrow channel, is characterized by a flood-dominant mixed mainly semidiurnal tidal regime induced by relatively-strong shallow water constituents, showing closely a standing wave type of tidal current. Further, we hindcasted PTC on the day of Myungryang Naval Battle. Our results were compared and discussed with results(time and speeds of maximum(flood and ebb) currents and high and low water times) of the previous studies estimated from different methods. Lastly, we reconstruct the course of the event of Myungryang Naval Battle recorded in the Admiral Sun-Sin Yi's War Diary(Nangjung Iigi in Korean) based on our hindcasting results.

국제학술지, 지도, 문서에 나타난 대한해협 해양지명과 경계에 대한 인식 변화

변도성,최병주,DO-SEONG BYUN,BYOUNG-JU CHOI 한국해양학회 2023 바다 Vol.28 No.2

This study aims to examine the history of naming the strait between the Yellow and East China Seas and the East Sea to suggest a consistent nomenclature and to demarcate the geographic region of the strait. Although the strait is internationally known as 'Korea Strait', it is commonly referred to as the 'South Sea' in Korean common usage. This review ultimately recommends the use of 'Korea Strait' as an appropriate geographical name for this area. To support this recommendation, the historical boundaries typically assigned to the Korea Strait were investigated. We also analyzed the evolution of geographical labels assigned to Korea Strait and to the Western and Eastern Channels (labels given to the two maritime areas surrounding Tsushima). Resources for this analysis included historic maps and charts, International Hydrographic Organization Special Publications (S-23), and maps published in the Ocean Science Journal (OSJ) and Journal of Oceanography (JO), which are two international journals representing Korean and Japanese sources, respectively, from 2005 to 2021. In these two international journals, the most frequently used names assigned to the strait of interest were Korea Strait (appearing 42.9% of OSJ maps, and 7.5% of JO maps), and Tsushima Strait (appearing 60.4% of JO maps, and 0% of OSJ maps). Other names were South Sea and Korea Strait/Tsushima Strait. On maps in the two reviewed journals, the boundaries of Korea Strait were defined explicitly or implicitly in five different ways: a broad region between the Yellow and East China Seas and Ulleung Basin (Type 1), the region between Ulleung Basin and Tsushima (Type 2), the western channel of the strait (Type 3-1), the eastern channel of the strait (Type 3-2), and both the western and eastern channels of the strait (Type 4). Overall, Type 1 was the most frequently used boundary, taking up 71.4% of OSJ and 60.4% of JO maps. Lastly, we suggest in this paper that the current flowing through Korea Strait from the East China Sea to the East Sea should be labeled the 'Korea Strait Warm Current' to indicate its full path through the strait. Currently, this current is internationally referred to as the 'Tsushima Warm Current', which does not link well to the commonly used geographic name of the strait.

국립해양조사원 해양예측시스템 소개 (I): 현업 운영 전략, 외부 해양·기상 자료 내려 받기 및 오류 알림 기능

변도성,서광호,박세영,정광영,이주영,최원진,신재암,최병주,BYUN, DO-SEONG,SEO, GWANG-HO,PARK, SE-YOUNG,JEONG, KWANG-YEONG,LEE, JOO YOUNG,CHOI, WON-JIN,SHIN, JAE-AM,CHOI, BYOUNG-JU 한국해양학회 2017 바다 Vol.22 No.3

This note provides technical guide on three issues associated with establishing and automatically running regional ocean forecasting systems: (1) a strategy for continuous production of hourly-interval three-day ocean forecast data, (2) the daily download of ocean and atmospheric forecasting data (i.e., HYCOM and NOAA/NCEP GFS data), which are provided by outside institutions and used as initial condition, surface forcing, and boundary data for regional ocean models, and (3) error notifications to numerical model managers through the Short Message Service (SMS). Guidance on dealing with these three issues is illustrated via solutions implemented by the Korea Hydrographic and Oceanographic Agency, since in embarking on this project we found that this procedural information was not readily available elsewhere. This technical guide is based on our experiences and lessons learned during the process of establishing and operating regional ocean forecasting systems for the East Sea and the Yellow and East China Seas over the 5 year period of 2012-2016. The fundamental approach and techniques outlined in this guide are of use to anyone wanting to establish an automatic regional and coastal ocean forecasting system. 이 노트는 국립해양조사원이 5년(2012~2016년)간에 걸쳐 지역해(동해, 황 동중국해) 수치예측시스템을 구축하여 자동으로 끊임없이 운영하면서 확보한 기술들 중 다음 3가지를 담고 있다. (1) 끊임없이 3일 해양예측 자료를 생산하기 위한 전략, (2) 매일 특정시각에 외부 해양 기상자료(HYCOM, NOAA/NCEP GFS)를 안정적으로 내려 받는 방법과 (3) 해양예측시스템 운영자들이 휴대전화 단문 메시지 서비스(Short Message Service)를 이용하여 해양예측시스템 수행 시 발생하는 시스템 오류를 신속하게 파악할 수 있는 기능에 관하여 기술하였다. 이들 기본 기술과 운영시스템 구성의 기본 개념은 지역해와 연안 해양 수치예측시스템을 자동으로 운영하는 체계를 구축하는 데 있어서 유용하게 사용될 것이다.

국내 대표 해양·수산 과학논문 분석을 통한 우리나라 주변 바다 이름표기에 대한 제언

변도성,최병주,BYUN, DO-SEONG,CHOI, BYOUNG-JU 한국해양학회 2018 바다 Vol.23 No.3

지난 20년간(1998-2017년) 한국해양학회지(바다)와 한국수산과학회지에 실린 한글 논문 중 우리나라 주변 바다 이름을 지도에 표기한 논문들을 대상으로 그 표기 방법을 살펴보았다. 지도에 표기된 바다 명칭들의 형태는 크게 세 가지 - 'East Sea(동해)와 Yellow Sea(황해)', 'East Sea(동해), Yellow Sea(황해), South Sea(남해)', 'East Sea(동해), West Sea(서해), South Sea(남해)' - 가 있다. 'East Sea'는 모든 논문에서 'East Sea'로 표기된 반면, 'Yellow Sea'는 'West Sea'와 혼용해서 사용되고 있었다. 'Korea Strait(대한해협)' 대신 'South Sea'의 사용 빈도도 높았다. 이 결과는 연구자들이 해안선으로부터 가까운 연안해역을 우리나라를 기준으로 지리적 방위에 근간하여 부를 때 사용하는 바다 명칭과 주변해에 대한 국제적인 바다 명칭을 혼용하여 사용하고 있음을 보여 준다. 따라서 우리나라 해양 수산 연구자들이 바다 이름표기에 관한 기준을 세우고 일관성 있게 표기하는 것이 시급하다. 이와 관련하여 이 연구에서는 연구논문 작성 시에 주변해와 우리나라 연안해역에 대한 바다 명칭을 서로 구분하여 사용할 것을 제안하였다. 즉, 주변해는 국제적으로 통용되고 있는 'East Sea(동해)', 'Yellow Sea(황해)', 'Korea Strait(대한해협)', 'East China Sea(동중국해)'로 사용하고, 이들 주변 바다에 포함되어 있는 연안해역은 우리나라를 기준으로 상대적 방위에 근거한 'Coastal Sea off the East Coast of Korea(한국 동쪽 연안 바다)', 'Coastal Sea off the West Coast of Korea(한국 서쪽 연안 바다)', 'Coastal Sea off the South Coast of Korea(한국 남쪽 연안 바다)' 등으로 표현할 수 있다. 다른 표현으로는 'East Korea Coastal Zone', 'South Coastal Zone of Korea', 'West Korea Coastal Zone'으로도 표현할 수 있다. 작은 규모의 특정 해역의 경우 해양지명(해상지명과 해저지명)을 사용하여 연구해역을 표기할 수 있다. We grouped the names attributed to the seas surrounding the Korean Peninsula in maps published in two major Korean ocean and fisheries science journals over the period from 1998 to 2017: the Journal of the Korean Society of Oceanography (The Sea) and the Korean Journal of Fisheries and Aquatic Science (KFAS). The names attributed to these seas in maps of journal paper broadly were classified into three groupings: (1) East Sea and Yellow Sea; (2) East Sea, Yellow Sea, and South Sea; or (3) East Sea, West Sea and South Sea. The name 'East Sea' was dominantly used for the waters between Korea and Japan. In contrast, the water between Korea and China has been mostly labelled as 'Yellow Sea' but sometimes labelled as 'West Sea'. The waters between the south coast of Korea and Kyushu, Japan were labelled as either 'Korea Strait' or 'South Sea'. This analysis on sea names in the maps of 'The Sea' and 'KFAS' reveals that domestic researchers frequently mix geographical and international names when referring to the waters surrounding the Korean Peninsula. These inconsistencies provide the motivation for the development of a basic unifying guideline for naming the seas surrounding the Korean Peninsula. With respect to this, we recommend the use of separate names for the marginal seas between continental landmasses and/or islands versus for the coastal waters surrounding Korea. For the marginal seas, the internationally recognized names are recommended to be used: East Sea; Yellow Sea; Korea Strait; and East China Sea. While for coastal seas, including Korea's territorial sea, the following geographical nomenclature is suggested to differentiate them from the marginal sea names: Coastal Sea off the East Coast of Korea (or the East Korea Coastal Zone), Coastal Sea off the South Coast of Korea (or the South Coastal Zone of Korea), and Coastal Sea off the West Coast of Korea (or the West Korea Coastal Zone). Further, for small or specific study areas, the local region names, district names, the sea names and the undersea feature names can be used on the maps.

이어도 해양과학기지 풍속 자료의 실시간 운용을 위한 기준 고도 변환 과정

변도성,김효원,이주영,이은일,박경애,우혜진,BYUN, DO-SEONG,KIM, HYOWON,LEE, JOOYOUNG,LEE, EUNIL,PARK, KYUNG-AE,WOO, HYE-JIN 한국해양학회 2018 바다 Vol.23 No.4

운용용으로 사용되는 대부분의 풍속자료는 10 m 기준 고도에서 측정 또는 생산된 자료이다. 이 연구는 이어도 해양과학기지 42.3 m 고도의 옥상 등대에서 측정 중인 풍속을 기준 고도의 풍속으로 변환시켜 국립해양조사원 누리집을 통해 실시간으로 제공하기 위한 사전 연구이다. 이를 위해 2015년에 이어도 기지에서 관측한 풍속을 대표적인 네 종류의 풍속 변환식 - 멱법칙식, 두 종류의 중립벽 로그법칙식(항력계수형, 거칠기 높이형), 대기 안정도 효과를 고려한 벽 로그법칙모델(안정도 고려 거칠기 높이형) -에 적용하였다. 관측 바람을 평가하는데 많이 사용되는 '안정도 고려 거칠기 높이형' 벽 로그법칙모델의 결과와 나머지 풍속 변환식 결과들을 서로 비교하였다. 그 결과 '거칠기 높이형' 벽 로그법칙식과 '안정도 고려 거칠기 높이형' 벽 로그법칙모델 간 편향과 평균 제곱근 편차는 각각 $-0.001m\;s^{-1}$와 $0.122m\;s^{-1}$로 가장 낮아 실시간 현업 운용 측면에서 상호 보완적으로 이 두 변환식을 함께 사용하는 것이 바람직하다는 결론을 도출하였다. 또한 이어도 해역에서 조석에 의한 풍속 관측 고도 변화가 풍속 변환에 미치는 영향을 분석하였다. 이들 변환식에 대한 조석 효과 고려 전후에 대한 비교 실험 결과, 편향과 평균 제곱근 편차는 각각 <$0.0001m\;s^{-1}$와 <$0.012m\;s^{-1}$로 그 영향은 미미하였다. 대기 표면 거칠기 높이를 사용하는 '거칠기 높이형' 벽 로그법칙식과 '안정도 고려 거칠기 높이형' 벽 로그 법칙모델을 이용하여 간편 풍속 변환식의 필수 입력값인 표면 거칠기 높이 값의 적절성에 관해 논의하였으며, 풍속 변환 정확도를 향상시킬 수 있는 표면 거칠기 높이 계산식을 제시하였다. 또한 인공위성 산란계(ASCAT) 풍속자료와 네 종류의 중립 연직 풍속 변환식들의 결과를 비교하여 이들 중 '안정도 고려 거칠기 높이형' 벽 로그법칙모델에서 안정도 항을 뺀 풍속 변환 모델의 정확도가 더 낫다는 결과를 제시하였다. 끝으로 이들 종래 $25m\;s^{-1}$ 이하 풍속에 최적화된 풍속 변환식들로부터 바람 항력계수를 산정 분석하여 강풍(${\geq}33m\;s^{-1}$) 환경에서도 적합한 풍속 변환식으로 개선 필요성에 관해 논의하였다. Most operational uses of wind speed data require measurements at, or estimates generated for, the reference height of 10 m above mean sea level (AMSL). On the Ieodo Ocean Research Station (IORS), wind speed is measured by instruments installed on the lighthouse tower of the roof deck at 42.3 m AMSL. This preliminary study indicates how these data can best be converted into synthetic 10 m wind speed data for operational uses via the Korea Hydrographic and Oceanographic Agency (KHOA) website. We tested three well-known conventional empirical neutral wind profile formulas (a power law (PL); a drag coefficient based logarithmic law (DCLL); and a roughness height based logarithmic law (RHLL)), and compared their results to those generated using a well-known, highly tested and validated logarithmic model (LMS) with a stability function (${\psi}_{\nu}$), to assess the potential use of each method for accurately synthesizing reference level wind speeds. From these experiments, we conclude that the reliable LMS technique and the RHLL technique are both useful for generating reference wind speed data from IORS observations, since these methods produced very similar results: comparisons between the RHLL and the LMS results showed relatively small bias values ($-0.001m\;s^{-1}$) and Root Mean Square Deviations (RMSD, $0.122m\;s^{-1}$). We also compared the synthetic wind speed data generated using each of the four neutral wind profile formulas under examination with Advanced SCATterometer (ASCAT) data. Comparisons revealed that the 'LMS without ${\psi}_{\nu}^{\prime}$ produced the best results, with only $0.191m\;s^{-1}$ of bias and $1.111m\;s^{-1}$ of RMSD. As well as comparing these four different approaches, we also explored potential refinements that could be applied within or through each approach. Firstly, we tested the effect of tidal variations in sea level height on wind speed calculations, through comparison of results generated with and without the adjustment of sea level heights for tidal effects. Tidal adjustment of the sea levels used in reference wind speed calculations resulted in remarkably small bias (<$0.0001m\;s^{-1}$) and RMSD (<$0.012m\;s^{-1}$) values when compared to calculations performed without adjustment, indicating that this tidal effect can be ignored for the purposes of IORS reference wind speed estimates. We also estimated surface roughness heights ($z_0$) based on RHLL and LMS calculations in order to explore the best parameterization of this factor, with results leading to our recommendation of a new $z_0$ parameterization derived from observed wind speed data. Lastly, we suggest the necessity of including a suitable, experimentally derived, surface drag coefficient and $z_0$ formulas within conventional wind profile formulas for situations characterized by strong wind (${\geq}33m\;s^{-1}$) conditions, since without this inclusion the wind adjustment approaches used in this study are only optimal for wind speeds ${\leq}25m\;s^{-1}$.

평균역학고도장과 인공위성고도계 자료를 이용한 동해 표층해류 추산

이상현,변도성,최병주,이은일,Lee, Sang-Hyun,Byun, Do-Seong,Choi, Byoung-Ju,Lee, Eun-Il 한국해양학회 2009 바다 Vol.14 No.4

인공위성 고도계로 측정한 해수면 높이 자료를 사용하여 준 실시간 동해 표층해류를 추정하기 위해, 세 가지 방법으로 평균 역학지형(또는 평균 해류장)을 계산하고 각각의 특징들을 살펴보았다. 프랑스 AVISO(Archiviing, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data)는 인공위성 고도계 자료와 수치모델을 이용하여 전 지구 해양에 대하여 수평적으로 $0.25^{\circ}$의 해상도를 갖는 평균 역학지형을 계산하고 지형류 방정식을 적용하여 평균 해류장을 만들어 제공하고 있다. 동해에서 장기간 관측한 수온과 염분 자료를 사용하여 500 dbar를 기준면으로 사용한 역학적 해면(steric height)을 계산하고 이를 평균 여각지형으로 환산하였다. 또한 14년 동안 동행의 표층을 이동한 표층뜰개들(ARGOS)의 궤적을 이용하여 평균 해류장을 구하였다. 인공위성 고도계로 관측한 해수면 편차와 세 가지 평균 역학지형을 합하여 절대 역학지형을 얻고, 각각의 절대 역학지형에 지형류 방정식을 적용하여 세 가지 표층해류를 추정하였다. 각 방법으로 추정된 표층해류를 2005년에 동해 남서부 해역에서 선박장착 초음파 해류계(ADCP)로 관측한 해류 자료와 정량적으로 비교하였다. 육지에서 50 km 이상 떨어진 해역에서는 인공위성 고도계로 측정한 해수면 자료에 지형류 방정식을 적용하여 구한 표층해류와 현장 관측 해류의 상관계수(R)가 0.58~0.73이며 두 자료의 제곱 평균 제곱근 편차(Root Mean Square Deviation, RMSD)는 $17.1{\sim}21.8cm\;s^{-1}$이다. 육지에서 50 km 이내의 연안에서 두자료의 R이 0.06~0.46로 상대적으로 낮고 RMSD는 $15.5{\sim}28.0cm\;s^{-1}$이다. 이처럼 연안에서는 인공위성 고도계로 관측한 해수면 높이 자료의 오차가 크므로 향후 연안에 대해서는 새로운 표층해류 추정 방법에 대한 추가 연구가 필요하다. In order to estimate sea surface current fields in the East Sea, we examined characteristics of mean dynamic topography (MDT) fields (or mean surface current field, MSC) generated from three different methods. This preliminary investigation evaluates the accuracy of surface currents estimated from satellite-derived sea level anomaly (SLA) data and three MDT fields in the East Sea. AVISO (Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data) provides a MDT field derived from satellite observation and numerical models with $0.25^{\circ}$ horizontal resolution. Steric height field relative to 500 dbar from temperature and salinity profiles in the East Sea supplies another MDT field. Trajectory data of surface drifters (ARGOS) in the East Sea for 14 years provide another MSC field. Absolute dynamic topography (ADT) field is calculated by adding SLA to each MDT. Application of geostrophic equation to three different ADT fields yields three surface geostrophic current fields. Comparisons were made between the estimated surface currents from the three different methods and in-situ current measurements from a ship-mounted ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) in the southwestern East Sea in 2005. For offshore areas more than 50 km away from the land, the correlation coefficients (R) between the estimated versus the measured currents range from 0.58 to 0.73, with 17.1 to $21.7\;cm\;s^{-1}$ root mean square deviation (RMSD). For coastal ocean within 50 km from the land, however, R ranges from 0.06 to 0.46 and RMSD ranges from 15.5 to $28.0\;cm\;s^{-1}$. Results from this study reveal that a new approach in producing MDT and SLA is required to improve the accuracy of surface current estimations for the shallow costal zones of the East Sea.

인공위성 고도계 자료로 추정한 동해 표층해류와 공간분포 변동성

최병주,변도성,이강호,Choi, Byoung-Ju,Byun, Do-Seong,Lee, Kang-Ho 한국해양학회 2012 바다 Vol.17 No.4

이 연구는 인공위성 고도계로 관측한 해수면 높이 자료를 이용하여 동해 표층해류를 생산하고, 동해 전체 영역에 대하여 동시성 있는 표층해류 분포를 동해 해류 정보 사용자에게 제공하기 위한 최초의 시도이다. 동해 전 영역에서 인공위성 고도계와 연안 조위관측소의 해수면 높이 자료를 동시에 얻을 수 있으므로 준실시간으로 넓은 해역에 대하여 동시성 있는 표층 지형류의 산출이 가능하다. 산출된 동해 표층 지형류로부터 주요 해류의 위치와 세기 그리고 중규모 이상의 소용돌이 발달 양상을 살펴볼 수 있다. 따라서 이들 해류의 이름과 평균적인 위치를 알 수 있도록 동해 해양지명에 대한 명칭과 위치를 기술하고, 개념적인 해류도를 제시하였다. 동해 해류정보가 실제 실용화될 수 있도록 인공위성 고도계 자료를 이용하여 산출한 지형류의 월 계절 연도별 해류 분포 예를 들고, 각 해류 분포를 설명하였다. 또한 시 공간적으로 변화하는 동해 표층해류 분포 형태를 객관적으로 분류하기 위하여 16년(1993~2008년)간의 표층해류 자료를 경험직교함수(Empirical Orthogonal Function, EOF)를 이용하여 분석하였다. EOF분석 제1모드(mode)는 주로 한국 동해안을 따라 북쪽으로 흐르는 동한난류와 야마도분지 남서부 시계방향 순환의 강화 또는 약화를 나타냈다. 제2모드는 동한난류가 동해 남부를 가로지르며 사행하는 정도를 나타냈으며, 해류 사행의 파장은 약 300 km이었다. 제1모드와 제2모드가 모두 해류의 연간 변동성을 나타냈으며, 제1모드와 제2모드의 시간계수에 따라 동해 표층해류 분포를 관성 경계류 패턴(pattern), 대마난류 패턴, 사행 패턴, 외해분지류 패턴으로 분류할 수 있다. This is the first attempt to produce simultaneous surface current field from satellite altimeter data for the entire East Sea and to provide surface current information to users with formal description. It is possible to estimate surface geostrophic current field in near real-time because satellite altimeters and coastal tide gauges supply sea level data for the whole East Sea. Strength and location of the major currents and meso-scale eddies can be identified from the estimated surface geostrophic current field. The mean locations of major surface currents were explicated relative to topographic, ocean-surface and undersea features with schematic representation of surface circulation. In order to demonstrate the practical use of this surface current information, exemplary descriptions of annual, seasonal and monthly mean surface geostrophic current distributions were presented. In order to objectively classify surface circulation patterns in the East Sea, empirical orthogonal function (EOF) analysis was performed on the estimated 16-year (1993-2008) surface current data. The first mode was associated with intensification or weakening of the East Korea Warm Current (EKWC) flowing northward along the east coast of Korea and of the anti-cyclonic circulation southwest of Yamato Basin. The second mode was associated with meandering paths of the EKWC in the southern East Sea with wavelength of 300 km. The first and second modes had inter-annual variations. The East Sea surface circulation was classified as inertial boundary current pattern, Tsushima Warm Current pattern, meandering pattern, and Offshore Branch pattern by the time coefficient of the first two EOF modes.