비정규격자계 해양순환 모델을 이용한 하구에서의 담수 유출분석

Abstract

강에서 유출된 담수가 연안지역에 영향을 미치는 영역을 결정하는 요인 중 하나인 담수풍선의 특성을 비정규격자계를 사용하는 유한체적모델(FVCOM)을 이용하여 연구하였다. 강에서 바다로 유출된 담수는 하류 쪽(강에서 바다를 보면서 오른쪽)으로 이동하는 연안경계류와 강 하구에서 반시계방향으로 회전하며 시간이 지남에 따라 커지는 와류 형태의 담수풍선(bulge)을 만든다. 이 담수풍선의 중심에서 수직운동이 유도되어 담수가 해저면 까지 이동한다. 조석을 고려하면 담수풍선이 사라지고, 연안경계류의 폭이 넓어진다. 간단한 염분비교방법을 이용하여 조석에 의한 성층 및 혼합의 변화를 비교하여 조석이 연직혼합을 강화시킴을 정량적으로 평가하였다. 담수가 방출되기 시작한 초기에는 조석에 의한 왕복운동에 의해 조석이 고려된 경우에 수평혼합이 더 크게 나타나나, 일정시간이 지나면 수직혼합에 의해 하구역의 염분이 낮아져 있어, 강 하구에서 담수의 왕복운동이 전체적인 수평 확산계수에 미치는 영향이 작아진다. 조석이 없는 경우 연직혼합 없이 주로 표층에서만 관성불안정에 의해 수평 확산/혼합이 이루어져 수평 확산계수가 시간이 지남에 따라 계속 증가한다.

Using a finite volume ocean circulation model based on an unstructured grid (FVCOM), we studied the structure of a fresh water bulge that influences on the Region Of Freshwater Influence. Fresh water discharged a river forms a coastal boundary current to the righthand side and a cyclonically circulation freshwater bulge that grows with time. In the middle of the bulge, vertical motions bring fresh water to the bottom. When tidal motions are included, the bulge disappears while the boundary currents becomes wider. Through a simple comparison of areas occupied low salinity water we quantified vertical and horizontal mixing due to the tide and showed that the tidal motion enhances the vertical mixing. During the first few tidal cycles right after the onset of the river discharge, due to tidal excursion the horizontal mixing becomes stronger. The vertical mixing by the tide mixes the fresh water After a certain time the water around the river mouth is well mixed and the horizontal excursion of the fresh water near the river mouth does not have much effect on the horizontal mixing. When there is no tidal motion horizontal mixing is mainly by the inertial instability at the surface and the horizontal mixing becomes stronger over time.