장기 재분석자료를 사용한 동해안 너울성 파랑 발생 인자 연구

Abstract

동해안에 내습하는 너울성 파랑은 인명 및 재산 피해를 야기할 수 있으며 최근 몇 년간 관련 피해가 꾸준히 보고되어 왔다. 너울성 파랑은 동해상을 통과하는 저기압이 강하게 발달하면서 함께 생성된 폭풍파가 동해안까지 전달된 것으로, 때로는 연안의 기상 조건과 관계없이 발생하여 더 큰 피해가 발생하기도 한다. 선행연구들은 공통적으로 겨울철 동해상을 지나는 온대성 저기압을 너울성 파랑의 발생원인으로 지목하고 있으나 장기적인 저기압 특성에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 기상 및 파랑에 대한 고해상도 장기 재분석자료를 사용하여 1979년부터 2016년까지 동해안 너울성 파랑 내습과 연계된 저기압을 cyclone tracking algorithm을 사용하여 추출 및 분석하고, 동해안에 너울성 파랑이 내습될 수 있는 주요 기상 패턴을 확인하고자 하였다. 동해안에서 보고된 너울성 파랑 관련 피해 사례를 중심으로 너울성 파랑 발생 시점을 특정하고 기상청, 국립해양조사원, 한국해양과학기술원에서 수집한 현장 관측자료를 사용하여 공통된 파랑 특성을 확인하였다. 1979년부터 2016년까지 European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) ERA-Interim 재분석자료를 초기/경계조건으로 사용하고, WRF (Weather Research and Forecasting) 모델을 통해 10 km 해상도를 가진 기상 재분석자료를 생산하였다. 이는 다시 SWAN 파랑 모델의 입력자료로 사용되어 2 km 해상도의 파랑 재분석자료를 확보하였다. 기상 재분석자료로부터 cyclone tracking algorithm을 통해 연구기간동안 발생한 저기압을 추출하였고, 파랑 재분석자료로부터 과거 동해안 너울성 파랑 내습 기간을 산출하고 관련 저기압을 분류하였다. 너울성 파랑 발생과 연관성이 확인된 저기압으로부터 발생 지점, 이동경로, mean track density, 최저 중심기압, 지속시간 및 중심기압 하강속도를 산출하였다. 동해안에서 보고되는 너울성 파랑 관련 피해는 유의파고 약 2 m 이상, 첨두주기 약 10 초 이상인 조건에서 주로 발생하였고,1978년부터 2016년까지 해당 조건을 만족하는 너울성 파랑 내습 사례는 총 174건이 확인되었다. 66%의 사고 사례는 동계 동아시아 몬순 기간에 발생하여 선행연구의 결과가 일부 확인되었으며 봄, 가을 이동성 저기압 관련 사례가 15%, 여름철 태풍과 관련된 사례가 19%를 차지하였다. 저기압의 통과 빈도로부터 산출되는 mean track density 분석 결과, 너울성 파랑과 대응하는 저기압의 주요 발생 지역은 북위 약 24~40도 영역에 고르게 분포하였으며, 가장 높은 밀도로 저기압이 통과하는 지역은 일본 훗카이도 남측 해역으로 확인되었다.