This paper deal with the GPS performance for determining the ocean tidal loading components(M$_2$, N$_2$, S$_2$, K$_2$) and the availability of permanent GPS stations(CHJU, KANR) established in Korea. We determined the ocean tidal loading components from GPS observation by spectrum analysis and compared to that from global ocean tidal models(GOT00.2, FES99, CRS4.0, NAO99). Through this study, we have a sense that amplitude and phase lags of ocean tidal loading components from observed GPS data was almost equal to value calculated in ocean tide models. The diurnal ocean tide loading constituents are not considered, because unmodeled troposhere effects increase the noise level near the diurnal frequency band and prevent us from obtaining significant results.
본 논문에서는 우리나라 해안에 설치된 GPS상시관측소(제주도, 호미곶, 주문진, 마라도, 팔미도, 울릉도, 영도) 데이터를 사용하여 각 관측소의 상대적 높이차를 구한 후, CLEAN 알고리즘에 의한 스펙트럼 분석을 실시함으로써 해양조석의 부하성분들 중에서 반일분조성분으로 인한 지각의 연직변동량을 추정하고, 이들을 일본과 우리나라 주변에 대하여 지역적으로 개량한 해양조석모델(NAO99jb)로부터 계산된 결과들과 비교$.$분석을 실시하고자 하였다. 그 결과, 총 4개의 반일분조($M_2, N_2, S_2, K_2$) 중 $M_2$와 $N_2$의 부하효과에 의한 부하성분의 진폭 및 위상 차를 결정하였으며, 관측된 부하성분의 진폭과 위상차는 모델에서 구한 부하성분의 진폭과 위상차와 거의 일치되는 양상물을 보이고 있었다. 그러나 주기의 문제로 인해 $S_2$, $K_2$ 반일분조에 대한 부하성분은 산출하지 못하였으며, 또한 일분조(Diurnal) 주기에서는 잡음의 양이 증가함으로 인하여 부하성분을 산출하지 않았다.
우리나라 연안 비조석 성분자료의 확률밀도함수 형태로 쌍봉형 정규분포 함수 형태를 제안하였다. 비조석 성분 자료는 국립해양조사원에서 제공하는 인천, 군산, 목포, 제주, 여수, 마산, 가덕도, 부산, 포항, 속초 검조소의 1시간 간격 조위자료에서 64개 분조성분을 이용하여 합성된 성분을 제외한 잔차성분이다. 제안된 분포함수와 비조석 성분자료 분포함수의 RMS 오차 및 결정계수(R2) 값을 비교·분석한 결과, 비조석 성분자료의 확률밀 도함수로 본 연구에서 제안한 쌍봉형 함수가 기존에 사용하던 정규분포형 함수보다 더 적합한 함수로 파악되었다. 본 연구에서 제안된 확률밀도함수의 매개변수는 Newton 방법을 수정한 Levenberg-Marquardt 방법으로 추정 하였으며, 비조석 성분 자료의 표준편차 및 왜곡도 계수는 목포, 제주, 속초 지점을 제외하고는 분석지점 검조소 자료의 비조화 상수와 밀접한 관계가 있는 것으로 파악되었다.
해역별 조위편차 특성을 규명하기 위해 푸리에(Fourier)해석과 함께 웨이블릿(Wavelet)분석을 실시하였다. 푸리에 해석결과 조석관련성분은 단주기, 계절풍 성분은 중주기에 분포하고 있음을 보이고 있다. 웨이블릿 분석에서는 3시간 주기부터 8개월 이상 주기까지 주기별로 분리한 후 24시간 이내의 단주기, 1일~16일의 중주기 및 1개월 이상의 장주기로 구분하여 주기별 특성을 파악하였다. 24시간 이내 단주기 성분의 조위편차는 조석예측 오차에 기인하고 있으며 조차가 큰 서해안에서 크게 나타나고 있다. 또한 태풍에 의한 주기성분은 대략 12시간 정도인 단주기에 집중적으로 나타나고 있다. 1일~16일 주기의 중주기 성분의 경우 서해안에서 동절기에 특히 활성화되고 있어 계절풍 영향이 매우 큰 것으로 나타나고 있다. 따라서 순수한 해일고 성분은 중주기에 집중되고 있으며 해역별로 뚜렷한 특성차를 보이고 있다. 또한 모든 해역에서 유사하게 나타나고 있는 장주기 성분은 평균해수면 변화에 의한 것으로 파악되고 있다.
The local horizintal flux of tidal energy is characterized by the surface density $\omega$ = $\rho$ g h ζ u ($\rho$ - sea water density, g - gravitation, h - depth, ζ - tidal surface elevation, u - vertically averaged tidal current velocity vector). In general the flux vector $\omega$ comprises active and reactive components whose relation determines the local structure of a tidal wave.(omitted)
To investigate the characteristics of tidal currents and water circulation in the coastal waters off the Taean Peninsula, tidal currents and sea levels were measured at the study area from 1998 to 2004. In the central waterway to the south of Changan Sand Ridge, mean speed of tidal currents and residual currents were 74.0cm/s, 17.8cm/s respectively; the dominant residual currents flowed northeastward, and the amplitudes of semi-diurnal components $(M_2,\;S_2)$ were larger than diurnal components $(O_1,\;K_1)$. The flood and ebb tidal currents were northeastward and southwestward, respectively, and each period was about 6 hours for them, which was consistent with the period of sea levels at the study area. In the coastal region near Hakampo, Taean, mean velocities of tidal currents and residual currents were 46.1cm/s, 30.8cm/s respectively, and the dominant residual currents flowed southwestward. The amplitudes of shallow water constituents $(M_4,\;MS_4)$ were relatively laige, which were weaker to the northeastern coastal region off Mineodo. The northeastward flow continued for about $2{\sim}3$ hours, while the southwestward flow continued for about $9{\sim}10$ hours near Hakampo during the tidal period. Tidal currents flowed northeastward in the central area of the waterway during the period from the Low Water Level (LWL) to the High Water Level (HWL). While the currents in the coastal region flowed northeastward for the first 3 hours after the LWL, southwestward counter-currents flowed between 3 and 6 hours after the LWL. During the period from the HWL to the LWL, the dominant currents flowed southwestward in the study area except to the northeastern coastal region off Mineodo. Along the shorelines, the counter-currents flowed northward between 4 and 6 hours after the HWL. It seems that the counter-currents near the coastal region are caused by the topography and the geography of the shorelines at the study area.
The occurrence probability (OP) distributions of tide levels using harmonic constants of six tidal gauging stations in Korean coastal zone were estimated and analysed in detail. OP analysis using harmonic constants data of Incheon(Youldo), Mokpo, Yeosu, Pusan, Pohang and Sokcho was carried out and compared with the OP using hourly tidal elevation data which were served through the Internet Homepage by the National Ocean Research Institute. The tidal elevation data were divided by the AHHW (ALLW) value referenced to MSL in order to compare the OP patterns in a relative scale. The OP of the tidal elevation calculated using 38 harmonic tidal constituents relatively well agreed with those of hourly observed tidal elevation data. However, the OP results using four harmonic tidal constituents overestimate the occurrence probability at the peak points and underestimate at the tail-regions of the OP. Especially, the OP patterns of the Sokcho and Pohang tidal gauging stations on the East Sea show totally different patterns and the estimation method using four harmonic constants should be modified and application should be strictly limited on the East Sea areas. The OP patterns are considerably well generated in case of the OP generation using the additional two or three dominant tidal constituents,
조차가 큰 해역에서 조위편차 역시 크게 나타나고 있음은 조위편차 내에 조석성분이 남아있음을 의미한다. 상관관계함수를 통한 분석을 시행한 결과에서도 서해안 해역에서 조석주기 부근의 자기상관계수가 크게 나타나고 있어 이러한 사실을 뒷받침하고 있다. 조위편차의 단주기성분에 해당하는 이러한 조석관련성분을 분석하기 위하여 웨이블릿분석을 시행하였다. 분석 결과에 의하면 조차가 클수록 조석주기성분이 크게 나타나고 있으며 단주기 성분에서 계절별 변화가 심하지 않다는 점과 목포의 경우 천해조성분인 6시간 주기성분이 유독 크게 나타나고 있다는 점에서 단주기 성분과 조석관련성분의 관련성을 연관지을 수 있다. 이와 함께 24시간 이내 단주기 성분의 조위편차는 조석예측오차 및 조석-해일 비선형성 등에 주로 기인하고 있는 것으로 파악되었다. 이러한 조석변조해일성분은 조석자체에 기인하므로 기상조 성분인 해일고와는 구분되어야 한다.
It is difficult to classify tidal flat surface that is composed of a mixture of mud, sand, water and microphytobenthos. We used a Linear Spectral Unmixing (LSU) method for effectively classifying the tidal flat surface characteristics within a pixel. This study aims at 1) detecting algal mat using LSU in the Saemangeum tidal flats, 2) determining a suitable end-member selection method in tidal flats, and 3) find out a habitual characteristics of algal mat. Two types of end-member were built; one is a reference end-member derived from field spectrometer measurements and the other image end-member. A field spectrometer was used to measure spectral reflectance, and a spectral library was accomplished by shape difference of spectra, r.m.s. difference of spectra, continuum removal and Mann-Whitney U-test. Reference end-members were extracted from the spectral library. Image end-members were obtained by applying Principle Component Analysis (PCA) to an image. The LSU method was effective to detect microphytobenthos, and successfully classified the intertidal zone into algal mat, sediment, and water body components. The reference end-member was slightly more effective than the image end-member for the classification. Fine grained upper tidal flat is generally considered as a rich habitat for algal mat. We also identified unusual microphytobenthos that inhabited coarse grained lower tidal flats.
한강하구 염하수로 주변의 조석 조류 변형과 창 낙조 우세를 분석하기 위해서 4개 정점에서 동기간에 관측한 조류자료와 기 관측된 조석자료를 분석하였다. 조석 및 조류의 변형 정도는 $M_4/M_2$ 진폭비를 분석한 결과 상류로 갈수록 증가하며, 조석의 상대 위상차($2M_2-M_4$)를 계산하면 모든 정점의 값이 $180^{\circ}C$ 이하로 창조 우세를 보여준다. 그러나 조류자료의 통계분석 결과를 보면 조석 조화상수의 상대 위상차 결과와는 다르게 최강 평균 낙조가 창조에 비하여 강하게 나타나며, 정조시각을 이용하여 창조, 낙조 지속시간을 계산하면 낙조 지속시간이 길게 나타난다. 각 조류 관측정점의 주축 방향 유속성분의 상관도를 분석한 결과 인천항 이후 염하수로 북쪽입구까지는 상관도 값이 0.9 이상으로 높게 나타났다. 조류 분석결과에서 보여지는 낙조가 우세하고 낙조 지속시간이 긴 형태의 원인을 분석하기 위해서 조화분해 결과를 재구성하였다. 주 분조($M_2$)와 천해 분조($M_4$)를 결합하면 창조가 우세하고 낙조 지속시간이 긴 전형적인 창조우세 형태의 곡선이 나타난다. 그러나 이 곡선에 조류 성분의 산술 합으로 계산한 비 조류성분(잔차류)의 값을 더하면 낙조가 강해지고 낙조 지속시간이 긴 형태로 나타난다. 즉, 천해분조에 의해서 발생하는 상류방향의 흐름을 극복하는 담수와 하구 비선형 효과에 의해서 생성되는 장주기 조류성분과 같은 낙조방향의 평균적인 흐름이 존재하기 때문에 독특한 낙조심화 현상이 염하수로에서 나타난다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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