Abstract
The wind-wave interaction around the Kyung-gi Bay, Korea, was studied using the observed data from ocean buoy at DeuckJeuck-Do from Jan. to Dec., 2005, and from waverider data at KeuckYeulBee-Do on Mar. 19-26 and May 23-28, 2005. Wind-driven surface waves and wave-driven wind speed decrease were estimated from the ocean buoy data, and the characteristics of wave spectrum response were also investigated from the waverider data for the wave developing and calm stages of sea surface, including the time series of spectrum pattern change, frequency trend of the maximum energy level and spectrum slope for the equilibrium state range. The wind speed difference between before and after considering the wave effect was about $2ms^{-1}$ (wind stress ${\sim}0.1Nm^{-2}$) for the wind speed range $5-10ms^{-1}$ and about $3ms^{-1}$ (wind stress ${\sim}0.4Nm^{-2}$) for the wind speed range $10-15ms^{-1}$. Correlation coefficient between wind and wave height was increased from 0.71 to 0.75 after the wave effect considered on the observed wind speed. When surface waves were generated by wind, the initial waves were short waves about 4-5 sec in period and become in gradual longer period waves about 9-10 sec. For the developed wave, the frequency of maximum energy was showed a constant value taking 6-7 hours to reach at the state. The spectrum slope for the equilibrium state range varied with an amplitude in the initial stage of wave developing, however it finally became a constant value 4.11. Linear correlation between the frictional velocity and wave spectrum for each frequency showed a trend of higher correlation coefficient at the frequency of the maximum energy level. In average, the correlation coefficients were 0.80 and 0.82 for the frequencies 0.30 Hz and 0.35 Hz, respectively.
본 연구에서는 경기만 근해 - 격렬비도와 덕적도 해역을 중심으로 - 에서 관측된 파랑 및 바람자료를 이용하여 바람과 파랑의 상호작용을 연구하였다. 2005년 1월에서 12월의 덕적도 부이 관측자료를 바탕으로 바람에 의한 파랑의 발생과 또 발생된 파랑에 의한 바람의 감쇄효과를 계산하였으며, 2005년 3월 19-26일과 5월 23-28일에 격렬비도 근해에서 관측된 자료를 이용하여 파랑이 발달할 때와 잔잔한 상태가 유지 될 때를 나누어 파랑 스펙트럼의 반응형태를 알아보았다. 또한, 시간에 따른 스펙트럼의 형태, 최대 에너지 주파수, 평형 영역의 기울기 등도 분석하였다. 관측풍속 $5-10ms^{-1}$의 범위에서 파랑에 의한 풍속의 감소는 최대 $2ms^{-1}$(응력${\sim}0.1Nm^{-2}$)를 보였고, $10-15ms^{-1}$일 때는 $3ms^{-1}$(응력${\sim}0.4Nm^{-2}$)의 차이를 보였다. 풍속과 파고의 상관분석에서도 관측풍속과 파고의 영향을 고려한 풍속(참풍속)의 경우 선형적인 상관도가 0.71에서 0.75로 약 0.04 정도 상승하였다. 잔잔한 상태에서 파랑이 발생할때 초기에는 4-5초의 단주기 파랑이 형성되고 발달과정을 거치면서 9-10초 주기의 장주기로 이동하며, 최대 에너지 주파주는 일정한 값을 유지하게 된다. 이 상태에 도달하는데 소요되는 시간은 약 6-7시간 정도였다. 또한 스펙트럼의 평형 영역 기울기는 파랑발생 초기에는 변화폭이 존재하나 풍파가 발달하면서 약 4.11의 값으로 접근하였다. 파랑 스펙트럼의 주파수대별 시간 변동과 마찰 속도와의 상관성에 있어 파랑 스펙트럼의 최대 에너지 주파수대 부근에서 높은 상관성을 보이는 경향을 보였으며 0.3 Hz와 0.35 Hz 에서 평균 0.80과 0.82 상관도를 보였다.
