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요약문
목차
제1장 개발 목적 및 목표 14
1. 사업 배경과 필요성 14
2. 개발 목적 14
3. 개발 목표 15
4. 추진 전략 15
제2장 개발 내용 및 범위 16
1. 개발 내용 16
2. 개발 범위 17
제3장 모델 개발 및 결과 18
1. 고해상도 3차원 북태평양 해양순환 예측모델 수립 18
(1) 수평격자 크기 1/10˚과 연직 30층의 해상도 19
(2) 대기모델 결과를 이용한 해양/대기 열교환 계산 22
(3) 대표적인 큰 3강들의 강물 유입 효과 28
(4) 해양수치모델에 tidal potential 계산모듈 적용 33
(5) 해양수치모델에 sea ice 모듈 고려 37
2. 수립된 수치모델의 결과를 객관적으로 검증 40
(1) 모델의 표층해류와 인공위성 고도계 자료로 추정한 해류 비교 40
1) 2011년 평균 해류 40
2) 2011년 2월과 8월 평균 해류 42
(2) 모델의 해수면 높이와 인공위성 해수면 높이 비교 45
(3) 모델의 수온·염분과 인공위성 관측 표층수온 및 WOA 비교 49
(4) 모델의 대한해협 월별 수송량과 관측 결과 및 기존 연구 결과 비교 57
(5) 저해상도 해양순환모델(1/4˚) 결과와 비교하여 개선 정도 제시 60
3. 최적 내삽법을 이용한 표층수온 자료동화 수치모델 시험 구축 62
(1) 최적 내삽법을 포함한 자료동화 방법 62
(2) 내삽법 66
(3) 인공위성 SST의 내삽 결과 67
4. 후쿠시마 원전사고 방사성 물질의 확산·이동 경로 예측 결과 72
5. 북태평양 표층해류 모식도 작성 75
제4장 활용 계획 78
1. 저염수 예측 78
2. 수온 예측 78
3. 피해상항 발생 시 이동 예측 78
제5장 향후 개선 사항 및 발전 방안 79
1. Spin-Up 79
2. 확산계수와 점성계수 민감도 실험 79
3. 자료 동화 79
4. 북태평양 해류 모식도 개선 79
5. Global Model 79
참고문헌 80
판권기 82
〈표 1〉 저해상도(1/4˚) 모델 및 고해상도(1/10˚) 모델 결과와 해양관측자료(WOA) 비교 60
〈그림 1〉 1/10˚도 북태평양 해양 수치모델의 수심도(위)와 30층의 수직 격자(아래). 20
〈그림 2〉 육지와 바다를 구분해주는 land/sea masking 작업. 21
〈그림 3〉 평활화(smoothing)한 수심의 r-factor. 21
〈그림 4〉 COADS 월평균 x방향 바람. 23
〈그림 5〉 COADS 월평균 y방향 바람. 23
〈그림 6〉 COADS 월평균 해면기압. 24
〈그림 7〉 COADS 월평균 기온. 24
〈그림 8〉 COADS 월평균 단파복사 에너지. 25
〈그림 9〉 COADS 월평균 상대습도. 25
〈그림 10〉 COADS 월평균 강수량. 26
〈그림 11〉 COADS 기상장을 이용하여 북태평양 모델에서 계산된 월평균 열수지. 26
〈그림 12〉 COADS에서 제공하는 월평균 열수지. 27
〈그림 13〉 COADS 기상장으로 북태평양 모델에서 계산된 월평균 표층 수온. 27
〈그림 14〉 북태평양 모델에 강물 입력자료로 사용될 아무르강(a), 양자강(b), 진주강(c)의 유량 변화. 28
〈그림 15〉 아무르강 유역의 표층염분. (위 왼쪽) 관측(WOA2005) 2월, (위 오른쪽) 관측(WOA2005) 8월, (중간 왼쪽) 1/10˚ 모델 2월, (중간 오른쪽) 1/10˚ 모델 8월, (아래 왼쪽) 조석 포함 1/10˚ 모델... 30
〈그림 16〉 양자강 유역의 표층염분. (위 왼쪽) 관측(WOA2005) 2월, (위 오른쪽) 관측(WOA2005) 8월, (중간 왼쪽) 1/10˚ 모델 2월, (중간 오른쪽) 1/10˚ 모델 8월, (아래 왼쪽) 조석 포함 1/10˚ 모델 2월,... 31
〈그림 17〉 진주강 유역의 표층염분. (위 왼쪽) 관측(WOA2005) 2월, (위 오른쪽) 관측(WOA2005) 8월, (중간 왼쪽) 1/10˚ 모델 2월, (중간 오른쪽) 1/10˚ 모델 8월, (아래 왼쪽) 조석 포함 1/10˚모델 2월, (아래 오른쪽) 조석 포함 1/10˚모... 32
〈그림 18〉 경계부에서 유입시켰을 때 (a) 하와이 포트아일랜드와 (b) 인천의 해수면 변화 34
〈그림 19〉 Tidal Potential을 사용하여 북태평양 모델로 재현된 해수면 높이의 6시간 간격 변화(a-d). 35
〈그림 20〉 Tidal Potential로 계산된 해수면(a, c)과 관측 해수면(b, d). (a-b)는 하와이 포트 알렌, (c-d)는 우리나라 인천. 36
〈그림 21〉 Tidal Potential로 계산된 해수면변화(검은색)와 관측 해수면(붉은색). 위는 인천 조위관측소, 아래는 제주 조위관측소. 37
〈그림 22〉 모델로 재현한 2011년 월평균 sea ice 수평 분포. 38
〈그림 23〉 2011년 1월 31일 관측 sea ice 분포(a), 모델에서 계산된 분포(b), 2011년 9월 15일 관측 sea ice 분포(c), 모델에서 계산된 분포(d). 39
〈그림 24〉 2011 연평균 해류 (위) AVISO 해수면 경사로 계산된 해류 (국립해양조사원 제공) (중간) 1/4˚ 북태평양 모델에서 계산된 해류 (아래) 1/10˚ 북태평양 모델에서 계산된 해류.... 41
〈그림 25〉 일본 남해안 수심 (왼쪽) 1/4˚ 모델 (오른쪽) 1/10˚ 모델. 42
〈그림 26〉 AVISO 해수면 경사로 계산된 2011년 2월 평균 해류(위)와 1/10˚ 북태평양 모델에서 계산된 2월 평균 해류(아래) (색은 수온을 나타냄). 43
〈그림 27〉 AVISO 해수면 경사로 계산된 2011년 8월 평균 해류(위)와 1/10˚ 북태평양 모델에서 계산된 8월 평균 해류(아래) (색은 수온을 나타냄). 44
〈그림 28〉 2010년 AVISO(위)와 1/10˚ 모델(아래)의 월별 SSH. 46
〈그림 29〉 Nino3.4 해역에서 관측과 모델의 해수면 편차 변화 비교 (위) 관측과 1/4˚모델 비교 (아래) 관측과 1/10˚ 모델 비교. 47
〈그림 30〉 2010년 1/4˚ 모델(위)과 1/10˚ 모델(아래)의 월별SSH. 48
〈그림 31〉 2000년대 (위) 관측(AVHRR)자료 (중간) 1/4˚모델 (아래) 1/4˚모델의 표면수온 분포. 50
〈그림 32〉 (왼쪽)동경 180˚, (중간)서경 160˚, (오른쪽)서경 140˚를 따른 남북 단면의 수온 분포. (위)WOA05 관측, (중간)1/4˚ 모델, (아래)1/10˚ 모델. 51
〈그림 33〉 (왼쪽)동경 180˚, (중간)서경 160˚, (오른쪽)서경140˚를 따른 남북 단면의 염분 분포. (위)WOA05 관측, (중간)1/4˚ 모델, (아래)1/10˚ 모델. 51
〈그림 34〉 PN-line의 2월 수온 분포. (왼쪽)관측, (중간)1/4˚ 모델, (오른쪽)1/10˚ 모델. 52
〈그림 35〉 PN-line의 2월 염분 분포. (왼쪽)관측, (중간)1/4˚ 모델, (오른쪽)1/10˚ 모델. 52
〈그림 36〉 PN-line의 8월 수온 분포. (왼쪽)관측, (중간)1/4˚ 모델, (오른쪽)1/10˚ 모델. 53
〈그림 37〉 PN-line의 8월 염분 분포. (왼쪽)관측, (중간)1/4˚ 모델, (오른쪽)1/10˚ 모델. 53
〈그림 38〉 동중국해 PN-line (동그라미 점선). 54
〈그림 39〉 2011년 2월 북서태평양 표면수온분포 (위 왼쪽)관측(BA SST), (위 오른쪽)1/4˚ 모델, (아래 왼쪽)1/10˚ 모델, (아래 오른쪽)조석 포함 1/10˚ 모델. 55
〈그림 40〉 2011년 8월 북서태평양 표면 수온분포 (위 왼쪽)관측(BA SST), (위 오른쪽)1/4˚ 모델, (아래 왼쪽)1/10˚ 모델, (아래 오른쪽)조석 포함 1/10˚ 모델. 55
〈그림 41〉 2011년 2월 북서태평양 표면염분분포 (위) 1/4˚ 모델, (아래 왼쪽) 1/10˚ 모델, (아래 오른쪽) 조석 포함 1/10˚ 모델. 56
〈그림 42〉 2011년 8월 북서태평양 표면염분분포 (위) 1/4˚ 모델, (아래 왼쪽) 1/10˚ 모델, (아래 오른쪽) 조석 포함 1/10˚ 모델. 56
〈그림 43〉 관측(검은실선)과 모델(파란실선)의 대한해협 수송량(Sv) (a) 관측과 1/4˚ 모델 수송량 비교 (b) 관측과 1/10˚ 모델 수송량 비교. 57
〈그림 44〉 1/10˚ 모델에서 계산된 수송량. 58
〈그림 45〉 다른 모델에서 계산된 수송량 (Moon et al., 2009). 58
〈그림 46〉 2000년 1월부터 2011년 12월 동안 대한해협, 쓰가루해협, 소야해협의 해수면(위)과 대한해협과 두 해협의 해수면 차이(아래). 59
〈그림 47〉 적도해역의 x방향 수직 단면 유속 (2011년 2월). 61
〈그림 48〉 적도해역의 x방향 수직 단면 유속 (2011년 8월). 61
〈그림 49〉 2011년 9월 7일 자료동화를 하지 않은 모델 SST(a), 관측 SST(b), 두 결과의 차이(c). 67
〈그림 50〉 2011년 8월 20일 관측(GHRSST) (위) 북태평양 표면 수온 분포 (중간) 자료동화하지 않은 결과 (아래) 자료동화 결과. 69
〈그림 51〉 (위) 자료동화 하지 않은 모델과 관측간의 수온 차이 (중간) 자료동화한 모델과 관측간의 수온 차이 (아래) 자료동화 하지 않은 모델과 한 모델의 수온 차이. 70
〈그림 52〉 (위) 자료동화 하지 않은 모델의 100 m 수온 (중간) 자료동화한 모델의 100 m 수온 (아래) 자료동화 하지 않은 모델과 한 모델의 수온 차이. 71
〈그림 53〉 북태평양 모델 영역(a)과 후쿠시마 원전 방사능이 유출된 해역(b). 73
〈그림 54〉 관측된 표류부이 이동궤적(a), 저해상도(25 ㎞) 모델에서 계산된 입자 궤적(b), 고해상도(10 ㎞) 모델에서 계산된 입자궤적(c). 74
〈그림 55〉 8천만B/ℓ로 오염된 오염수를 하루 300톤씩 후쿠시마 원전 앞 바다로 유출시키며 2011년 3월 11일부터 2013년 6월 29일까지 계산한 결과. 74
〈그림 56〉 2000년대 모델 평균 해류. 75
〈그림 57〉 북태평양 해류도. 76
〈그림 58〉 북서태평양 해역의 해류 개념도 Qiu(2001). 76
〈그림 59〉 NOAA National Operational Model Archive & Distribution System (NOMADS). 77
〈그림 60〉 Algalita Marine Research Foundation. 77