Wave dynamics of the upper layers of the ocean

Abstract

상층 해역에서 파의 운동은 영양염류의 이동이나 어군들의 분포 등 해양 생물학적으로 중요할 뿐 아니라 수온약층을 경계로 움직이는 파라는 점에서 해양물리학적인 측면과 잠수함 작전 등 군사적으로 매우 중요한 현상이다. 본 논문에서는 해양에서의 파 중 대륙붕 지형의 형상변화에 따른 상층 해역에서 내부파의 수치 모델링에 관한 연구와, 긴 내부파와 표면과의 상호작용에 관한 연구를 수행하였다. 대륙붕의 형상에 따른 주위의 상층 해역에서 파의 수치적 해석에 관한 연구는 세 개의 다른 형상의 대륙붕에 관하여 기조력이 심해에서 형상이 다른 대륙붕으로 올 때의 내부파의 변화양상을 수치적으로 해석하였으며, 본 해양유한 요소모델링에는 연속방정식, 온도, 염분 방정식, 압축성을 가진 압력방정식, k-ε 방정식이 포함되었다. 긴 내부파와 표면과의 상호작용은 nonlinear 이론과 non stationary 모델을 고려하여 해석하였다. 본 연구 결과 대륙붕의 형상은 상층 해역에서의 파 즉 내부파와 밀접한 관계를 가지고 있음을 확인할 수 있었으며 대륙붕의 형상에서의 경사각이 클수록 모든 해양 데이터, 염분, 수온, 밀도, 압력, Turbulent kinetic energy 가 크기가 커지고 진행속도도 빠름을 알 수 있었다. 긴 내부파와 표면과의 상호작용에서 비선형 표면파는 파의 경사에 의한 수치적 모델을 해석하였으며, 표면파의 다양한 양상은 파의 경사, 주파수 범위 그리고 조류에 의해 결정되어짐을 알 수 있었다. 본 연구에서의 해양 유한 요소 모델링은 실제 우리나라 해변의 지형 데이터를 적용시켜 우리나라의 상층부 내부파의 운동을 해석·분석할 수 있을 것이며 또한 해난 사고 시 유출된 오일의 흐름 예측할 수 있을 것으로 사료된다. 본 연구를 기초로 더 활발한 연구를 통하여 우리나라의 적조 현상에 대한 규명까지 가능할 것으로 예상되어진다.