조간대를 포함한 3차원 해수유동 수치모델의 개발과 적용

Abstract

우리나라 서남연안과 같이 조차가 비교적 큰 해안에서의 해수유동 수치실험을 위해서는 조간대의 영향을 고려한 수치모델의 적용이 필요하다. 이는 조간대를 고려하지 않더라도 조석의 계산은 큰 차이가 없으나 조류의 계산에는 상당한 오차를 유발할 수 있기 때문이다. POM을 기반으로 조간대 처리기법을 포한 수치모델을 개발하여 시험 적용하였다. 조간대 처리방법은 특정 격자의 수심이 한계수심보다 낮아지는 경우 노출로 판정하고 노출된 격자와 인접한 침수격자의 수위차가 한계치보다 높아지는 경우 다시 침수로 판정하는 방법을 적용한다. 일반적으로 POM과 같이 양해법 모델에 조간대 처리방법을 적용하는 경우 수치적으로 불안정해지는 경향이 있어 새로운 모델에서는 외부모드의 계산은 반음해법을 적용하였다. 그 외 내부모드의 계산은 이류항의 계산 기법을 제외하고 기존의 POM과 동일한 기법을 적용하였다. 수온과 염분을 계산하는 과정에서 POM에서 사용하는 center scheme은 비교적 빠른 계산이 가능하지만 수치적으로 불안정한 단점이 있다. POM2K 이후 버전에서는 이류항 계산을 위해 상대적으로 수치적인 안정도가 높은 Smolarkiewicz iterative upstream scheme을 제공하고 있다. 본 연구에는 비교적 안정도가 높고 수치적인 확산이 적은 TVD (Total Variation Diminishing) 방법에 의한 해류항 계산 기법을 추가하여 그 성능을 분석하였다. 또한 2차의 정확도를 가진 particle tracking 기법을 포함시켜 연안에서 물질의 이동확산 실험이 용이하도록 하였다.