한국환경과학회 2003년도 International Symposium on Clean Environment
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pp.19-26
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2003
The dispersion of recycled particulates in the complex coastal terrain containing Kangnung city, Korea was investigated using a three-dimensional non-hydrostatic numerical model and lagrangian particle model (or random walk model). The results show that particulates at the surface of the city that float to the top of thermal internal boundary layer (TIBL) are then transported along the eastern slope of the mountains with the passage of sea breeze and nearly reach the top of the mountains. Those particulates then disperse eastward at this upper level over the coastal sea and finally spread out over the open sea. Total suspended particulate (TSP) concentration near the surface of Kangnung city is very low. At night, synoptic scale westerly winds intensify due to the combined effect of the synoptic scale wind and land breeze descending the eastern slope of the mountains toward the coast and further seaward. This increase in speed causes development of internal gravity waves and a hydraulic jump up to a height of about 1km above the surface over the city. Particulate matter near the top of the mountains also descends the eastern slope of the mountains during the day, reaching the central city area and merges near the surface inside the nocturnal surface inversion layer (NSIL) with a maximum ground level concentration of TSP occurring at 0300 LST. Some particulates were dispersed following the propagation area of internal gravity waves and others in the NSIL are transported eastward to the coastal sea surface, aided by the land breeze. The following morning, particulates dispersed over the coastal sea from the previous night, tend to return to the coastal city of Kangnung with the sea breeze, developing a recycling process and combine with emitted surface particulates during the morning. These processes result in much higher TSP concentration. In the late morning, those particulates float to the top of the TIBL by the intrusion of the sea breeze and the ground level TSP concentration in the city subsequently decreases.
Gravity, magnetic and VLF surveys were conducted to investigat the structural stability and hazards associated with the Ubong landfill in Pohang City, which has been built to dump industrial wastes. In 1994, the collapse of a bank happened in the 6th landfill site due to sudden heavy rain, and a large quantity of waste materials flowed out to the nearby landfill sites, factories and roads. We used $10{\times}10m$ resolution DEM data for gravity reductions. The maximum variation of the terrain effect in the survey area is about 0.5 mgal and the terrain effect is large in the vicinity of bank boundary. The Bouguer gravity anomaly map shows the effect due to the variatino of thickness and type of waste materials. The small negative gravity anomaly increases from the 9th site to the 6th site. The small negative gravity anomaly of the 9th site reflects the relatively shallow dumping depth of average 14.5 m in this site and increased density of waste materials by the repeated stabilization process of soil overlaying. The 6th site is located at the center of the former valley and rainfall and groundwater are expected to flow from south-east to north-west. Therefore, considering the previous accident of mixing waste and bank materials at the north-west boundary of the landfill, there may be some environmental problems of leakage of contaminated water and bank stability. The complex inversion technique using Simulated annealing and Marquardt-Levenberg methods was applied to calculate three-dimensional density distribution from gravity data. In the case of 6th site, it is apparent that the landfill had been dumped in four sectors. However, most part of the 9th site and showed that high magnetic industrial wastes were concentrated in the 6th site. The result of magnetic survey showing low magnetic anomalies along the boundaries of two sites is similar to that of gravity data. The VLF data also reveals four divided sectors in the 6th site, and overall anomaly trend indicates the directio of former valley.
본 연구에서는 울릉분지 북동부지역에서 획득한 중력, 자력, 수심자료 등 지구물리자료를 이용하여 이 지역의 지구물리학적 특성 및 지구조를 고찰하고자 하였다. 각각의 자료는 조사기간 및 사용 장비의 차이로 인하여 자료간의 오차가 나타나는데 상대적인 보정을 실시한 후 통합하였다. 울릉분지 북동부에 위치한 연구지역은 울릉도와 독도해산들, 그리고 한국해저간극으로 이루어져 있으며 최대수섬은 약 -2500 m를 보인다. 후리에어이상는 지형의 영향을 잘 반영하며 전체적으로는 울릉도와 독도 및 해산들에서 높은 값을 보인다. 부게이상은 해산들에 의한 국지적인 이상치를 보이지만 한국해저간극 및 울릉분지를 중심으로 고이상을 보이는데 이는 맨틀상승에 의한 영향이라 판단된다. 자기이상도를 살펴보면 화산체(섬과 해산들)들을 중심으로 복잡한 자기이상대를 나탄낸다. 연구지역 부게중력이상의 파워스펙트럼 분석으로부터 계산된 연구지역 모호면의 평균 깊이는 -16.1 km로 나타났다. 이 파워스펙트럼 분석을 이용하여 모호면 심도 역산을 수행하였다. 이 역산법으로 계산된 모호면의 심도는 한국해저간극지역에서 -16~17 km 정도이며 오끼뱅크 및 울릉도의 북서부쪽으로 갈수록 심도가 깊어지는 결과가 나타났다. 이 역산결과는 울릉분지의 해양지 각이 일반적인 해양지각에 비해 두껍다는 기존 결과와 일치한다. 2차원 중력 모델링 결과에서도 모호면의 심도가 해저면지진계 탐사측선이 지나가는 안용복해산과 독도 사이의 한국해저간극지역에서 얕은 것을 볼 수 있으며 오끼뱅크쪽으로 갈수록 깊어진다. 자화분포도에서는 울릉도와 독도 등 화산체에 의한 강한 자기이상대에 의해 나타나는 자화 분포대를 제외하면 주로 북동-남서방향의 선형배열이 나타난다. 섬도역산 결과, 2차원 중력모델링 및 자화분포 결과를 종합해보면 동해의 생성사 울릉분지의 가능성 있는 spreading center(해저면 확장중심) 위치가 한국해저간극에서부터 울릉분지까지 북동-남서 방향일 것이라는 기존 논문들의 주장과 부합된다고 판단된다.
FORMOSAT-3 was launched in April of 2006. It consists of six low earth orbit (LEO) satellites that will be eventually deployed to an orbit at 800 km height. Its scientific goal is to utilize the radio occultation (RO) signals to measure the bending angles when the GPS signals transect the atmosphere. The bending angle is then used to infer atmospheric parameters, including refractivity, temperature, pressure, and relative humidity fields of global distributions through inversion schemes and auxiliary information. The expected number of RO events is around 2500 per day, of which 200 events or so fall into the polar region. Consequently, the FORMOSAT-3 observations are expected to play a key role to improve our knowledge in the weather forecasting and space physics research in the polar region. In this paper, we use temperature profiles retrieved from FORMOSAT-3 RO observations to study the climatology of gravity wave activity in the polar region. FORMOSAT-3 can provide about 200 RO observations a day in the polar region, much more than previous GPS RO missions, and, hence, more detailed climatology of gravity wave activity can be obtained.
Aeromagnetic and gravity data were analyzed to delineate the subsurface structure of the Yeongdong basin and its related fault movement in the Okcheon fold belt. The aeromagnetic data of the total intensity (KIGAM, 1983) were reduced to the pole and three dimensional inverse modeling, which considers topography of the survey area in the modeling process, were carried out. The apparent susceptibility map obtained by three dimensional magnetic inversion, as well as the observed aeromagnetic anomaly itself, show clearly the gross structural trend of the Yeongdong basin in the direction on between $N30^{\circ}E$ and $N45^{\circ}E$. Gravity survey was carried out along the profile, of which the length is about 18.2 km across the basin. Maximum relative Bouguer anomaly is about 7 mgals. Both forward and inverse modeling were also carried out for gravity analysis. The magnetic and gravity results show that the Yeongdong basin is developed by the force which had created the NE-SW trending the magnetic anomalies. The susceptibility contrast around Yeongdong fault is apparent, and the southeastern boundary of the basin is clearly defined. The basement depth of the basin appears to be about 1.1 km beneath the sea level, and the width of the basin is estimated to be 7 km based on the simultaneous analysis of gravity and magnetic profiles. There exists an unconformity between the sedimentary rocks and the gneiss at the southeastern boundary, which is the Yeongdong fault, and granodiorite is intruded at the northwestern boundary of the basin. Our results of gravity and magnetic data analysis support that the Yeongdong basin is a pull-apart basin formed by the left-stepping sinistral strike-slip fault, which formed the Okcheon fold belt.
황해 서남부 지역의 지구물리학적 특성을 연구하고 지구조를 분석하기 위하여 한국해양연구원에서는 2003, 2004과 2005년에 이 해역에 대하여 중력 및 자력탐사를 수행하였다. 황해는 몇 개의 분지를 가지고 있으며 연구지역 또한 흑산분지와 동중국해분지 일부분을 포함하고 있다. 연구지역의 해저지형은 남서쪽 중국쪽으로부터 북동쪽 한국쪽으로 가면서 깊어지며 약 -40 m에서 약 -150 m까지의 수심 범위를 나타내고 전반적으로 완만한 기복과 경사를 보인다. 중력이상은 완만한 해저지형의 변화보다는 기반암의 영향을 받는 것으로 판단된다. 해상중력자료 및 인공위성 중력자료를 함께 사용한 중력이상은 연구지역의 북동쪽으로 높은 값을 보이며 흑산분지 남쪽으로 원형의 낮은 이상대가 나타난다. 부게이상의 아날니틱신호는 분지경계면 부근에서 고이상대들이 나타난다. 자기이상과 자기이상의 아날니틱신호에서는 화성암체 관입에 기인한 복잡한 이상들이 북쪽에 분포하고 남쪽은 완만한 변화를 보이는 것으로 보아 화성암체 관입이 연구지역 북쪽에 비해 많이 나타나지 않은 것으로 판단된다. 연구지역의 부게중력이상과 자기이상의 파워스펙트럼 분석은 모호면의 깊이를 약 30.2-28.3 km로 보여주며, 기반암은 약 8.4-8 km이며, 제 3기 에오세의 부정합면은 약 1.5-1.7 km 정도 인 것으로 나타난다. 부게중력이상의 역산에 의한 모호면의 깊이는 연구지역의 서쪽인 중국쪽이 동쪽인 한국쪽에 비해 약간 깊게 나타난다. 2차원 중력모델링에서 지각구조들의 깊이 및 화성암 관입체의 위치 등 결과가 아날니틱신호 분석, 파워스펙트럼 분석 및 역산의 결과와 잘 부합된다.
경북 문경군 가은읍 가은역 일대 석회암 분포 지역에서 지하 공동의 위치 및 발달 양상을 파악하기 위하여 고정밀 중력탐사를 하였다. 측점 간격은 4m로 하여 모두 약 1,100 측점에서 중력을 측정하였다. 잔여 부게 이상도에서 가장 낮은 중력 이상대를 지나는 3개의 측선에 대하여 MS(minimum support) 역산으로 밀도 분포 단면을 작성하였다. 또한, growing body 역산을 이용하여 3차원 밀도 분포 영상을 구하였다. 2차원과 3차원 밀도 분포도는 공동이 발달한 지역을 잘 가리키고 있으며, 석회암이 지하수에 부분적으로 용해되어 복잡한 형태의 공동 시스템을 구성하고 있고 부분적으로는 상당히 얕은 곳까지 발달해 있을 것으로 해석된다.
육상 및 해상에서 측정된 중력자료와 GRACE 인공위성으로부터 계산된 중력자료를 구면캡 조화분석(Spherical Cap Harmonic Analysis; SCHA)을 이용하여 통합하였다. 중력자료는 한국지질자원연구원에서 측정된 육상중력과 한국해양연구원과 국립해양조사원에서 측정된 해상자료를 이용하였으며, GRACE 인공위성 자료로는 구면조화함수의 계수형태로 되어있는 L-2 level 자료를 이용하여 중력이상값을 계산하였다 0.05도 간격으로 격자화 된 중력자료의 해상도와 구면캡 조화계수의 해상도를 일치시키기 위하여 조화계수를 order 80까지 설정하였으며 Generalized Minimal Residual (GMRES) 역산방법을 이용하여 구면캡 조화계수를 계산하였다. 이 계수로부터 다시 중력이상을 구한 결과 육상 및 해상자료와 0.950,그리고 GRACE 인공위성 자료와 0.995의 매우 높은 상관관계를 보여주어 본 연구의 방법이 매우 잘 적용 되었음을 알 수 있었다. 구면캡 조화분석의 적용으로 중자력 자료의 특성인 라플라스 방정식을 만족함으로써, 측정된 고도 이외에 다른 고도에서도 중력값을 계산할 수 있으며, 본 연구에서는 10 km에서 60 km 고도까지 중력이상을 계산하였다. 각 고도에서 매우 안정적인 결과를 얻을 수 있었으며, 인공위성 자료의 특성인 우수한 저주파성분과 육상 및 해상에서 측정된 자료의 상세한 고주파 성분이 매우 잘 융합되어 있는 것을 볼 수 있었다. 본 연구의 방법을 이용하여 여러가지 고도의 자료를 한꺼번에 통합할 수 있으므로 항공중력 둥의 자료가 추가될 경우, 더욱더 상세하고 안정적인 중력이상값을 계산 할 수 있을 것으로 기대된다.
We have studied feasibility of the geostatistical approach to enhance the result of analysis of the sparsely obtained MT(Magnetotelluric) data by combining with gravity data. We have attempted to use geostatistics for integrating the MT data along with gravity data. To evaluate the feasibility of this approach, we have studied about interrelation between geological boundary and density distribution, and corrected density distribution for conversion to more sensitive to geological boundary by minimization of difference between z-directional variogram values of resistivity distribution obtained MT inversion and density distributions. Then, this method has been tested on model and field data. In model test, the results obtained were good agreement with real model. And in a real field data, the result of analysis demonstrate convincingly that our geostatistical approach is effective.
인공위성 레이더고도 측정값으로부터 유도된 중력이상으로턱터 남극 드레이크해협의 해저지형을 계산하기 위해 Gravity-Geologic Method(GGM)를 적용하였다. 총 6548개의 음항측심자료 중 2/3는 control depth로, 나머지는 결과 검증을 위한 check point 자료로 이용하였다. 효과적인 계산을 위해 해수와 해저지형의 밀도차이는 check point를 이용, 9.0 gm/㎤로 가정하였다. Control depth로부터 광역중력이상을 계산하였고, 이를 Sandwell & Smith(1997)의 중력이상으로부터 제거하여 해저지형의 기복에 의한 중력 효과를 계산하였으며, 이로부터 해저지형을 복원하였다. Selective Merging 기법을 개발하여 복원된 해저지형과 고주파 측심자료를 효과적으로 합성하였다. 복원된 해저지형은 한국해양연구원의 측심자료, GEODAS 및 전지구 모델 ETOPO5 결과와 각각 0.91, 0.92, 0.85의 상관계수를 갖으며, Selective Merging을 이용한 최종 결과는 GEODAS 및 Smith Sandwell(1997)의 결과와 각각 0.948 및 0.954의 상관관계 및 449.8, 441.3 m의 RMS 오차를 갖는다. GGM을 이용하여 계산된 해저지형은 측심이 충분히 이루어지지 않은 지역의 경우 전지구모델(ETOPO5)이나 자료의 양이 불충분한 음항측심에 의한 결과보다 우수한 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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