옥계항에서 관측된 폭풍파와 저중력파의 상호관계

Abstract

옥계항 내외의 5개 정점에서 부이형 파향·파고계와 수압식 파고계를 사용하여 연속관측한 장·단주기파의 장기간 자료를 분석하여 옥계항 주변 해역에서의 장주기파 에너지의 공간적, 시간적 분포를 검토하였다. 장주기파 자료 분석에 일정평활화법, 점증평활화법 및 이동평균평활화법을 적용하여 각각의 장·단점을 검토한 결과 해당 항만의 제1 공진 모드의 주기와 사용하는 자료의 길이에 따라 적절한 에너지 평활화 방법을 사용해야 함을 보였다. 장기간 자료와 2일 길이의 자료들의 분석 결과를 비교하여 평상시와 폭풍시를 구분하여 해석하는 것이 타당함을 보였다. 한편, 관측 자료의 종합적인 분석 결과 옥계항의 Helmholtz 공진 주기는 약 9.6분(상대진폭비 9∼10)으로 제시되었으며 저중력파 주기대의 주기 1.2∼1.3분과 0.7분의 국부 부진동이 매우 뚜렷하게 나타났다. 그리고, 평상시 자료에서는 항입구와 항내 정점에서 주기 9분 이상에서의 에너지가 저중력파 주기대의 에너지에 비해 100배 이상으로 매우 크게 나타났지만, 폭풍시에는 주파수 대폭에 무관하게 에너지가 크게 나타났으며, 특히 항내에서는 국부 부진동의 에너지가 평상시에 비해 최소 100배 이상으로 제시되었다. 마지막으로 항내에서는 Helmholtz 공진 모드와 주기 1∼2분의 저중력파 에너지가 폭풍파고의 크기에 비례하는 것으로 나타났다.

Simultaneous field measurements of short-period and long-period waves were made at five stations inside or outside Okkye Harbor, which is located in the east coast of Korea. Based on the measured data, spacial and temporal variations of the long-period wave energy were examined. Three smoothing methods were examined for the spectral estimates: fixed interval averaging method, incremental interval averaging method, and moving averaging method. It was shown that a proper smoothing method should be chosen depending on the period of first resonant mode and the length of data being used. By comparing the results obtained using the long-term data with those obtained using two-day data, we showed that it is necessary to analyze the data of calm seas and storm seas separately. The Helmholtz resonant period in Okkye Harbor was found to be about 9.6 minutes with its relative amplification ratio of 9 to 10, and local amplifications were apparent at the periods of 1.2 to 1.3 minutes and 0.7 minute. During calm seas, both at the harbor entrance and inside the harbor the energy of the waves of 9 minutes or longer period was larger than the infra-gravity wave energy by more than 100 times. However, during storm seas the energy level was very high all over the period band, and local amplification was larger than that during calm seas by more than 100 times, especially inside the harbor, Finally it was shown that the energies of the Helmholtz resonant mode and the infra-gravity waves of 1 to 2 minutes are proportional to the storm wave height.