한국 연안 조석의 예측 정확도와 극치 천문조위 산출

김양오(Yaugoh Kim),김종규(Jongkyu Kim) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5

본 연구에서는 국립해양조사원 조위관측소 인천, 군산, 목포, 여수, 부산, 울산, 묵호 지역을 선정하여 최저천문조위(Lowest Astronomical Tide, LAT)와 최조전문조위(Highest Astronomical Tide, HAT)를 산출할 때 예측조위는 19년간(2001~2019) 자료를 1분 간격으로 예측하여 최저천문조위와 최조전문조위를 산출한다. 예측조위는 조화상수를 활용하여 예측하는데 이때 1년 조화분해를 실시한 조화상수와 19년 조화분해를 실시한 조화상수의 예측조위를 2020년 실측자료와 비교하여 각 년도 별 조화상수와 19년 조화상수의 상관관계와 배율을 비교하여 정확도를 산정한다. 자료는 19년배율(1년배율)로 표기하면 인천 1.00(0.98 ~ 1.01), 군산 1.00(0.97 ~ 1.01), 목포 1.02(1.01 ~ 1.06), 여수 1.00(0.98 ~ 1.03), 부산 1.03(0.98 ~ 1.12), 울산 1.11(1.04 ~ 1.32), 묵호 1.43(1.34 ~ 2.44) 배율로 나타났다. 인천, 군산, 목포, 여수, 부산은 19년 조화분해와 1년 조화분해의 배율차이는 작게 나타나며, 울산과 묵호는 19년 조화분해와 1년 조화분해의 배율차이가 크게 나타났다. 1년 조화분해 자료보다 19년 조화분해 자료가 더 높은 정확도를 보여 19년 조화상수를 사용하여 최저·최고 천문조위를 산출하였다. In this study, when calculating the LAT(Lowest Astronomical Tide) and HAT(Highest Astronomical Tide, HAT) by selecting the Incheon, Gunsan, Mokpo, Yeosu, Busan, Ulsan, and Mukho regions of the National Maritime Survey tide station, the predicted tide is estimated at 1 minute intervals for 19 years (2001~2019). Calculate the lowest astronomical tide and the highest special tide. The predicted tide is predicted by using the harmonic constant. At this time, the predicted tide of the harmonic constant after 1 year harmonic decomposition and the harmonic constant after 19 year harmonic decomposition is compared with the measured data in 2020, and the difference between the harmonic constant for each year and the 19 year harmonic constant is compared. The accuracy is calculated by comparing the correlation and magnification. Data is written in 19 year magnification (1 year magnification), Incheon 1.00 (0.98 ~ 1.01), Gunsan 1.00 (0.97 ~ 1.01), Mokpo 1.02 (1.01 ~ 1.06), Yeosu 1.00 (0.98 ~ 1.03), Busan 1.03 (0.98 ~ 1.12), Ulsan 1.11 (1.04 ~ 1.32), Mukho 1.43 (1.34 ~ 2.44) magnification. In Incheon, Gunsan, Mokpo, Yeosu, and Busan, the difference in magnification between 19 year and 1 year harmonic decomposition was small, and in Ulsan and Mukho, the difference between 19 year and 1 year harmonic decomposition was large. The 19 year harmonic decomposition data showed higher accuracy than the 1 year harmonic decomposition data, so the lowest and highest astronomical tides were calculated using the 19-year harmonic constant.

한국 연안에서 1999년부터 2017년까지 해수물성과 대기압 변화에 따른 계절 비천문조와 월평균 해수면 변화

변도성,최병주,김효원 한국해양학회 2021 바다 Vol.26 No.1

The solar annual (Sa) and semiannual (Ssa) tides account for much of the non-uniform annual and seasonal variability observed in sea levels. These non-equilibrium tides depend on atmospheric variations, forced by changes in the Sun's distance and declination, as well as on hydrographic conditions. Here we employ tidal harmonic analyses to calculate Sa and Ssa harmonic constants for 21 Korean coastal tidal stations (TS), operated by the Korea Hydrographic and Oceanographic Agency. We used 19 year-long (1999 to 2017) 1 hr-interval sea level records from each site, and used two conventional harmonic analysis (HA) programs (Task2K and UTide). The stability of Sa harmonic constants was estimated with respect to starting date and record length of the data, and we examined the spatial distribution of the calculated Sa and Ssa harmonic constants. HA was performed on Incheon TS (ITS) records using 369-day subsets; the first start date was January 1, 1999, the subsequent data subset starting 24 hours later, and so on up until the final start date was December 27, 2017. Variations in the Sa constants produced by the two HA packages had similar magnitudes and start date sensitivity. Results from the two HA packages had a large difference in phase lag (about 78°) but relatively small amplitude (<1 cm) difference. The phase lag difference occurred in large part since Task2K excludes the perihelion astronomical variable. Sensitivity of the ITS Sa constants to data record length (i.e., 1, 2, 3, 5, 9, and 19 years) was also tested to determine the data length needed to yield stable Sa results. HA results revealed that 5 to 9 year sea level records could estimate Sa harmonic constants with relatively small error, while the best results are produced using 19 year-long records. As noted earlier, Sa amplitudes vary with regional hydrographic and atmospheric conditions. Sa amplitudes at the twenty one TS ranged from 15.0 to 18.6 cm, 10.7 to 17.5 cm, and 10.5 to 13.0 cm, along the west coast, south coast including Jejudo, and east coast including Ulleungdo, respectively. Except at Ulleungdo, it was found that the Ssa constituent contributes to produce asymmetric seasonal sea level variation and it delays (hastens) the highest (lowest) sea levels. Comparisons between monthly mean, air-pressure adjusted, and steric sea level variations revealed that year-to-year and asymmetric seasonal variations in sea levels were largely produced by steric sea level variation and inverted barometer effect. 비천문조인 연주조(Sa)와 반년주조(Ssa)는 해수특성 변화와 기상 상태에 영향을 받는 비대칭 월평균 해수면의 연변화와 관련이 깊다. 국립해양조사원이 운영하는 21개 조위관측소에서 관측한 1시간 간격의 19년(1999~2017년) 간 해수면 높이 자료에 대하여 두 종류의 조석 조화분해 프로그램(Task2K와 UTide)을 사용하여 Sa와 Ssa의 조화상수를 산출하였다. 조화분해에 사용되는 자료의 시작 시기와 길이에 따른 Sa의 안정도를 조사하였으며, Sa와 Ssa의 조화상수의 분포 특성을 살펴보았다. 먼저, 인천 조위관측소의 20년(1999~2018년) 해수면 관측자료를 1일씩 이동하면서 1년(369일) 조화분해를 수행하고 그 결과를 비교하였을 때, 두 프로그램 모두 자료의 시작 시기에 따라 Sa 조화상수가 불규칙하게 크게 변동한다는 사실을 알 수 있었다. Task2K가 Sa 분조 계산식에 근일점 천문변수를 고려하지 않아서, 두 프로그램 간에 약 78°의 지각 차가 났으며, 이들 진폭 차이는 1 cm 이하였다. 우리나라 연안에서는 Sa 조화상수가 해마다 크게 다르므로, 조위 예측 정확도와 관련하여 안정적인 조화상수 산출에 필요한 적절한 자료 길이를 결정하기 위해 관측자료 길이(1년, 2년, 3년, 5년, 9년, 19년)에 따른 인천 조위관측소의 Sa 조화상수 값의 변동성을 살펴보았다. 대표성 있는 Sa 조화상수를 구하기 위해서 조화분해를 수행할 때 5~9년 동안의 관측자료를 사용하면 조화상수 예측오차가 상당히 줄어들며, 19년 자료를 사용 것이 가장 바람직하다는 결론을 얻었다. Sa 분조의 진폭은 각 해역별로 다른 해양·대기 환경 특성에 의해 서해안에서 15.0~18.6 cm, 제주도를 포함한 남해안에서 10.7~17.5 cm이었으며, 울릉도를 포함한 동해안에서 10.5~13.0 cm이었다. 울릉도 등 동해 일부 해역을 제외하고 우리나라 연안에서 Ssa 분조의 영향으로 인해 연중 최고(최저) 해수면 높이가 발생하는 시기가 늦어(빨라)져서 해수면의 계절변화가 시간적으로 비대칭적인 특성을 보였다. 끝으로, 월평균 해수면, 대기압 보정 해수면, 비부피 높이 간 관계로부터 해수면의 해해변화와 계절변화의 비대칭성에 대기압 효과와 해수밀도가 가장 큰 영향을 끼친다는 사실을 확인하였다.

키리바시 연안해역의 천문조위 예측 및 고찰

김양오(Yangoh Kim),김종규(Jongkyu Kim),김현주(Hyeon-Ju Kim) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10

본 연구에서는 하와이 대학교 해수면 센터에서 키리바시 Tarawa, Christmas, Kanton의 1시간 간격 조위자료에서 천문조를 포함하는 자료를 취득하였다. 1년 조화분해 시 67개의 조화상수을 취득할 수 있다. 18.6년 분석 시 R2성분이 추가된 68개의 조화상수을 취득한다. 천문조를 포함한 조화상수를 예측프로그램을 사용하여 예측 값을 추정한다. 실측 값과 예측 값의 상관관계는 Tarawa에서 0.9716, Christmas에서 0.8187, Kanton에서 0.9331의 상관성이 나타나며, 배율은 Tarawa에서 9544, Christmas에서 0.9845, Kanton에서 0.9952의 상관성이 나타났다. In this study, tide data including astronomical tides were obtained from tide data at 1-hour intervals in Tarawa, Christmas, and Kanton, Kiribati at the University of Hawaii Sea Level Center. In one-year harmonic decomposition, 67 harmonic constants can be obtained. In the 18.6 year analysis, 68 harmonic constants with the R2 component added are acquired. Estimate the predicted value using the prediction program for the harmonic constant including the astronomical tide. The correlation between the measured value and the predicted value was 0.9716 in Tarawa, 0.8187 in Christmas, and 0.9331 in Kanton, and the magnification was 9544 in Tarawa, 0.9845 in Christmas, and 0.9952 in Kanton.

인공위성 및 해수면 온도 합성장 자료를 이용한 해수면 온도 추정 알고리즘 개발

김정원,강분순,김영택,김정현,김현승 한국수로학회 2023 한국수로학회지 Vol.12 No.2

Sea Surface Temperature(SST) is a key input to atmospheric and ocean forecasts, as a major factor affecting the heat flux and exchange of water vapor between the atmosphere and the ocean. In order to use SST data for data assimilation and detection of abnormal oceanic conditions, Korea Hydrographic and Oceanographic Agency(KHOA) has been producing SST composite data(KHOA SST) since 2021. In this study, we developed an algorithm to calculate estimative SST data using the KHOA SST as input data and applying the harmonic analysis and the Model Output Statistics(MOS) method. the base data used to develop the algorithm were Communication, Ocean and Meteorological Satellite(COMS) data in 5 years and KHOA SST data in 1 year. The verification result of the harmonic analysis-based algorithm using the COMS data showed a Root Mean Square Error (RMSE) of 1.569℃ and a correlation coefficient of 0.987℃ with the observed data. The verification result of the harmonic analysis-based algorithm using the KHOA SST data shows a RMSE of 0.969℃ and a correlation coefficient of 0.992℃. The reason for the different root mean square error, the lowered average(a0) of the Fourier coefficients in calculating data of excessively long periods not considering recent rise of SST, the lowered average(a0) made SST lower.

동해 연안해역의 천문조위 산출 및 조석특성

김양오(Yangoh Kim),김종규(Jongkyu Kim) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10

본 연구에서는 동해안 자료는 국립해양조사원의 관측시기가 18.6년인 이상은 검조소를 5곳을 선정하여 부산, 울산, 속초, 묵호, 울릉도 검조소의 1시간 간격 조위자료에서 천문조를 포함하는 자료를 취득하였다. 서해안과 남해안에 비하여 동해안은 조수간만의 차가 작게 나타나는 곳으로 동해안의 조석특성을 파악하기 위하여 19년 장기 조화분해를 실시하여 조화상수를 취득하였다. 태음반일주조(M2분조)가 가장 높게 나타난 부산 37.3cm, 울산 15.5cm로 가장 높게 나타나며, 태양연주조(SA분조)가 가장 높게 나타난 묵호 10.6cm, 속초 11.9cm, 울릉도 12.5cm로 나타났다. 부산에서 울산까지는 천문조(M2, S2, K1, O1, N2)의 성분이 높게 나타났지만 묵호, 속초, 울릉도에서 주기적인 기상조(SA, SSA)의 성분이 높게 나타났다. In this study, tide data including astronomical tides were obtained from tide data at 1-hour intervals from Busan, Ulsan, Sokcho, Mukho, and Ulleungdo by selecting 5 tide stations for the East Coast data with an observation period of 18.6 years or more by KHOA. Compared to the west coast and the south coast, the east coast shows a small difference in tidal flow. In order to understand the tidal characteristics of the east coast, a long-term harmonic decomposition was performed for 19 years to obtain a harmonic constant. The lunar semidiurnal constituent(M2 tidal constituents) was highest in Busan at 37.3 cm and Ulsan at 15.5 cm, The solar annual tide(SA tidal constituents) were Mukho 10.6cm, Sokcho 11.9cm, and Ulleungdo 12.5cm. From Busan to Ulsan, the astronomical tides (M2, S2, K1, O1, N2) were high, but in Mukho, Sokcho, and Ulleungdo, the meteorological tide(SA, SSA) were high.

딥러닝을 이용한 임의 관측지에서의 조위 예측

김해림(Haelim Kim),전용호(Yongho Jeon),박재형(Jaehyung Park),윤한삼(Hansam Yoon) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5

본 연구에서는 임의의 관측지에서의 조위를 예측하기 위하여 인근 조위 관측소의 조위 관측자료를 입력으로 하는 딥러닝 모델을 제시한다. 시계열 데이터 예측에 뛰어나다고 알려져 있는 순환신경망(RNN, Recurrent Neural Network) 모델을 사용하였으며, 모델의 훈련 및 검증을 위하여 울산 조위관측소와 부산 조위관측소의 조위 데이터를 이용하였다. 조위 예측의 정확도를 평가하기 위하여 평균 제곱급 오차(RMSE, Root Mean Square Error) 및 상관계수(CC, Correlation Coefficient)를 계산한 결과, 각각 5cm, 0.95로 높은 정확도가 나타났다. 또한 예측된 데이터를 조화 분해하여 실제 조위 데이터의 결과와 비교하였을 때 4대 분조 모두에서 진폭 정확도 95% 이상, 위상차 4° 이하가 나타났다. In this research, tidal level of an arbitrary station is predicted by using a deep learning model. RNN (Recurrent Neural Network) model is used and tidal level data of Ulsan tide station and Busan tide station is used for model training and validation. To evaluate the model performance, accuracy of the developed model is discussed in terms of root mean square error (RMSE) and correlation coefficient (CC) of the predicted tidal level. The results indicated that the model had a high accuracy. Also, harmonic analysis is conducted to compare similarities with observed data. As a result, accuracy of the amplitude was more than 95% and the phase difference was less than 4° in all four largeness tide value.

당항만의 해수유동에 관한 연구

김창제(Chang-Je Kim),김미금(Mi-Kum Kim),손창배(Chang-bae Son),강성진(Sung-Jin Kang) 한국항해항만학회 2002 한국항해항만학회지 Vol.26 No.2

만의 일부만이 개방되어 있고 어선이나 군함 등의 선박통항이 빈번한 당항만을 대상 해역으로 하여 폐쇄성 연안해역의 해수유동에 관해 고찰하였다. Recently, the water pollution of coastal sea area including harbor, bay and inland sea has been very serious and it causes various environmental impacts. In this study, water flow system of Donghang Bay, which has the narrow and long topographical characteristics with the narrow bay mouth and its flow is influenced principally by the tidal current, is investigated experimentally and numerically. In order to understand the tidal system of Danghang Bay, harmonic analysis is performed based on measured tidal range and flow velocity. In addition, numerical model for tidal exchange is developed considering conditions of Danghang Bay. Calculated results show good agreement with measurement. Lastly, based on the proposed numerical model, exchange ratio of seawater volume in Danghang Bay is predicted.

딥러닝을 이용하여 단기 조위자료로부터 장기 조위 자료 생성 방법

김해림,전용호,박재형,윤한삼 해양환경안전학회 2020 해양환경안전학회 학술발표대회 논문집 Vol.2020 No.11

필리핀을 위한 조석 데이터베이스 개발에 관한 연구

박응현,안세진,심문보,전혜연,강호윤,김대현 한국지리정보학회 2019 한국지리정보학회지 Vol.22 No.4

Korea Hydrographic and Oceanographic Agency(KHOA) carried out a research projectnamed‘Marine Fisheries Infrastructure Construction and Technology Training for thePhilippines’as part of the 1st Official Development Assistance(ODA) from 2015 to 2018. It is preparing for the 2nd ODA project which will begin in 2020. Besides,recently, the Philippines is paying attention to marine territory management andresponse capability due to problems such as the sea-level rise and coastal erosioncaused by climate change. Therefore, before 2nd ODA to the Philippines, this studyanalyzed the vertical ocean model on the vertical datum in Korea and suggests thedirection of development of the vertical ocean modeling system for the vertical datum inthe Philippines using the observed data from the permanent tide station which was builtby the Philippines ODA research project over the last four years. Moreover, as a pilotstudy, the Sulu Sea in the Philippines was selected and analyzed by harmonic analysismethod. At each tide station, constants for correction had been computed. And thegrid-based tidal model was constructed based on this study. As a result of the study,similar tidal characteristic were observed when the prediction and the measured tidewere compared by applying the constants for correction between two station in the seaarea with similar tidal level. These results could be used as basic data for the 2nd ODAto the Philippines, and contributed to construct and maintain a close cooperation andfriendship between Korea and the Philippines. 국립해양조사원은 ’15년부터 ’18년 까지 제1단계 개발도상국 공적개발원조(Official DevelopmentAssistance: ODA) 기반의‘필리핀 해양수산 인프라시설 구축 및 기술연수’연구 사업을 수행하였다. 그리고‘20년부터 제2단계 필리핀 공적개발원조 연구 사업을 준비하고 있다. 또한 최근 필리핀은 기후변화로 인한 해수면 상승 및 연안 침식 등의 문제로 인하여 해양영토 관리와 대응역량강화에 관심을 기울이고 있다. 따라서 본 연구는 제2단계 필리핀 공적개발원조 연구 사업을 추진함에 앞서, 우리나라 해양수직기준면 모델에 대하여 분석하고 지난 4년간의 필리핀 공적개발원조(ODA) 연구 사업을 기반으로 구축된 인프라와 해양자료를 기반으로 필리핀의 해양수직기준면 체계 발전방향을 제시하고자 한다. 또한 필리핀의 Sulu Sea 해역을 연구 구역으로 선정하여 총 22개의 조위관측소 정점에 대하여 조석 조화분해를 실시하고 개정수 분석 및 필리핀 조석격자망(모델) 구축을 위한 시범제작 연구를 수행하였다. 연구 결과, 조석특성이 유사한 해역을 기준으로 두정점간의 개정수를 적용하여 예측과 실측조위를 비교하였을 때 유사한 조위데이터를 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 제2단계 공적개발원조 연구 사업의 기초자료로 활용되어 한-필리핀 국가간의 우호증진 및 긴밀한 협력체계 구축 및 유지에 사용될 것이다.

강진만해역의 해양물리특성

이삼노,조재연,박진형 國立 麗水大學校 環境問題硏究所 2000 環境硏究論文集 Vol.3 No.-

Studying the physical characteristics of flow on the various tidal conditions around the Kangjin Bay, harmonic analysis and tidal currents observations were carried out. Tidal currents observations were carried out around Kangjin Bay, southern coast of Korea in July. 25-26. 2000 during neap tide and July. 31-August. 1.2000 during spring tide. The maximum tide difference is 440㎝ during spring tide at Kangjin Bay and 195㎝ during neap tide. The averaged current speed rang was from 49.54㎝/s to 23.25㎝/s at ST.C1. and from 40.49㎝ to 16.01㎝ at ST.C2 during spring tide and when the neap tide. from 49.54㎝/s to 23.25㎝/s at ST.C1. and from 40.49㎝ to 16.01㎝ at ST.C2. Therefore the direction of residual current is northward inner bay of Kangjin Bay and southward residual current is excellent in Kangjin Bay. Tracks of drogues show that drogues are moved from Station A to the northward thorough the right side of Birae-Do in flood flow and from Station C to the southward in ebb tide. These phenomenon were due to results of the characteristic of tidal flow and coastal topography.