남중국해 지역 실시간 해양 조석 및 폭풍해일 시뮬레이션

Abstract

The South China Sea (SCS) is a typical marginal sea characterized with the deep basin, shelf break, shallow shelf, many straits, and complex bathymetry. This study investigated the tidal characteristics and propagation, and reproduced typhoon-induced storm surge in this region using the regional real-time tide-surge model, which was based on the unstructured grid, resolving in detail the region of interest and forced by tide at the open boundary and by wind and air pressure at the surface. Typhoon Haiyan, which occurred in 2013 and caused great damage in the Philippines, was chosen as a case study to simulate typhoon's impact. Amplitudes and phases of four major constituents were reproduced reasonably in general, and the tidal distributions of four constituents were similar to the previous studies. The modelled tide seemed to be within the acceptable levels, considering it was difficult to reproduce the tide in this region based on the previous studies. The free oscillation experiment results described well the feature of tide that the diurnal tide is prevailing in the SCS. The tidal residual current and total energy dissipation were discussed to understand the tidal and sedimentary environments. The storm-surge caused by typhoon Haiyan was reasonably simulated using this modeling system. This study established the regional real-time barotropic tide/water level prediction system for the South China Sea including the seas around the Philippines through the validation of the model and the understanding of tidal characteristics.

남중국해는 심해 분지, 대륙 붕단, 얕은 대륙붕, 많은 해협, 복잡한 수심 특징을 가진 전형적인 연안 영해이다. 본 연구에서는, 비구조 격자 기반으로 대상 해역을 상세하게 해상할 수 있으며, 개방경계에 조석을, 해표면에 기상자료를 입력하여 조석 및 폭풍해일을 모의할 수 있는 수치 모델을 구축하여 남중국해의 조석 특성과 전파 양상을 조사하고, 태풍에 의한 폭풍해일을 재현하였다. 태풍에 의한 폭풍해일 모의는, 2013년에 필리핀에 막대한 피해를 초래하였던 태풍 하이옌에 대해서 수행하였다. 관측치 및 선행 연구의 조석 분포와의 비교 결과, 4개의 주요 분조의 진폭과 위상은 대체적으로 잘 모의되었다. 선행 연구들에 따르면, 당 해역은 모델을 이용하여 조석을 예측하기가 어렵다고 보고되고 있는데, 이 점을 감안한다면 본 연구에서 예측한 조석은 허용 범위에 있다고 생각된다. 본 연구에서 수행한 자유 진동 모드 실험을 통해서 남중국해가 일주조 조석이 우세한 이유를 알 수 있었으며, 조석 잔차류(tidal residual current) 및 총에너지 소실(total energy dissipation) 산정을 통해서 조석 및 퇴적환경을 파악하였다. 본 연구에서 구축한 모델을 이용하여 태풍 하이옌에 의한 폭풍해일을 타당하게 모의하였으며, 모델 검증 및 조석 환경 규명을 통하여 남중국해의 지역 실시간 순압 조석/수위 예측 시스템을 구축하였다.