• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제22권2호
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• pp.147-174
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• 2005

본 연구에서는 미 국립대기연구소(NCAR)의 열권-이온권 전기역학적 대순환 모델(TIEGCM)을 이용하여 행성간 자기장(IMF)의 방향과 세기 그리고 고도에 따라 여름철 남반구 고위도 하부 열권의 바람에 작용하는 운동량 강제력을 정량적으로 구하였다. 그리고 이들을 서로 비교 분석함으로써 IMF 조건과 고도에 따른 고위도 하부 열권의 풍계(wind system)를 유지시켜주는 주된 물리적인 과정을 살펴보았다. 고위도 하부 열권(<180km)에서 양($B_y$ > 0.8|$\overline{B}_z$|)또는 음($B_y$ < -0.8|$\overline{B}_z$|)의 IMF By 조건인 경우에 운동량 강제력 차이, 즉 IMF 기준치 ${\neq}$ 0 일 때와 IMF 기준치=0 일 때의 운동량 강제력 차이(difference momentum force)는 자기위도 -80$^{\circ}$에서 최대값을 가지면서 극관과 오로라 영역에 국한된 단순한 형태의 분포를 보인다. 그리고 IMF $B_z$ 성분이 양과 음일 때 강제력 차이의 세기는 비슷하지만 분포양상은 반대방향을 취한다. 한편 IMF $B_z$가 양($B_z$ > 0.3125|$\overline{B}_y$|) 또는 음($B_z$ < -0.3125|$\overline{B}_y$|)인 조건인 경우에는 강제력 차이가 아오로라(subauroral) 위도까지 분포하며 IMF $B_z$가 양 또는 음의 조건일 때 보다 복잡한 구조를 보인다. 그리고 IMF $B_z$가 음인 경우의 강제력 차이가 양인 경우보다 더 크며 반대방향으로 작용한다. 125km 보다 더 높은 고도(>125km)에서 바람차이를 결정하는 주된 강제력은 기압경도력, 전향력, 수평이류 그리고 비발산 성분이 강한 Pedersen 이온항력인 것으로 확인되었다. 고도 약 125km 에서는 이 네 가지 힘에 더불어 비회전 성분이 강한 Hall 이온향력과 극관내 의 연직 이류가 지역과 시간에 따라 바람차이의 형성에 작용한다. 한편 고도 108-125km 에서는 IMF $B_z$ 조건일 경우의 극관영역을 제외하고는 기압경도력, 전향력 그리고 Hall 이온항력이 이 고도에서의 바람차이를 유발시키는 주된 강제력으로 작용한다. 고도 108km 이하에서는 기압경도력과 전향력이 균형을 이루어 지균 운동을 유지시킨다. IMF-$\overline{B}_y$의존 MLT 평균 운동량 강제력들은 이온항력을 제외한 다른 모든 남북성분이 동서성분에 비해 더 강하게 중성대기에 작용하는 것으로 확인되었다. 108-125km의 고도에서 IMF B?가 음인 경우에 이온항력은 하강운동 및 단열압축가열과 관련된 시계방향의 온난순환(warm circulation)을 극관 내에 형성시킨다. 반면 IMF $B_y$가 양인 경우에는 극관 내에 상승운동 및 단열팽창냉각과 관련된 반시계방향의 한랭순환(cold circulation)을 형성시킨다. 이온항력은 IMF $B_z$가 음인 경우에는 새벽영역에 상승운동과 관련된 반시계방향의 한랭순환을, 반면에 IMF $B_z$가 양인 경우에는 새벽영역에 하강운동과 관련된 시계방향의 온난순환을 형성시킨다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권1호
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• pp.7-17
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• 2005

천부 탄성파 굴절법 탐사를 이용하여 굴절이 발생하는 지층의 속도를 산출하는 것은 ill-posed 문제이다. 계산된 시간 변수들에서의 작은 변화들이 이로부터 산출된 속도들에 커다란 수평적 변화를 가져올 수 있으며 이는 종종 역산 알고리듬의 인위적인 오차를 유발한다. 이러한 인위적인 오차들은 모델링을 통해 인지되거나 보정되지 않는다. 그러므로 만약 모델에 근거한 역산을 통해 정밀한 지하 굴절 모델을 얻고자 한다면 정확한 초기 모델이 필요하다. 탄성파속도에서 인위적인 오차의 원인은 일반적으로 불규칙한 굴절면에 있다. 대부분의 경우에 GRM 방법을 이용하면 불규칙한 굴절면을 다룰 수 있고 굴절면의 정밀한 초기 모델을 만들 수 있다. 하지만 지표에 매우 가까운 극천부 지역 또한 불규칙하다면 GRM 방법의 효능은 감소하고 풍화대 보정이 필요하다. 천부 불균질대에 대한 일반적인 보정방법들은 수평적 확장이 제한된 극천부지역의 불균질대의 경우 효과적이지 못하다. 이럴 경우 GRM 평활화 통계적 방법(Smoothing Statics Method; SSM)이 지층의 속도를 좀 더 정확하게 평가할 수 있는 간단하고 실용적인 방법이다. GRM SSM 방법은 제로 XY 값을 가지고 계산된 시간-심도값들로부터 실제 XY 값을 가지고 얻어진 시간-심도값들의 평균값을 빼줌으로써 평활화 정보정을 수행한다. 심도가 깊어질수록 시간-심도값들이 XY 값에 따라 크게 변하지 않으므로 이들의 평균값은 최적값과 훨씬 더 같아진다. 그러나 극천부의 불균질대에 대해 시간-심도값들은 XY 값들이 증가함에 따라 수평적으로 이동하고 평균화 과정을 통해 대폭 감소한다. 결과적으로, XY값들에 대해 평균화된 시간-심도단면도는 천부의 불균질대에 대한 보정에 효과적이다. 또한 제로 XY 값을 가지고 계산된 시간-심도값들은 천부 불균질대의 영향과 대상 굴절면에 대한 시간-심도값들의 합으로 주어지므로 그들의 차는 정보정을 위해 주시로부터 빼주어야 할 대략적인 값들을 제공한다. GRM SSM 방법은 결정론적인 풍화대에 대한 보정법이라기 보다는 평활화 과정이다. 이 방법은 수평적으로 확장이 매우 제한된 천부 불균질대에 대해 가장 효과적이다. 모델과 현장 적용 결과들을 통해 GRM SSM 방법을 이용하여 불규칙한 굴절면을 가진 지층들에 대해 좀 더 신뢰할 수 있는 정밀한 탄성파 속도를 산출할 수 있음을 보여주고 있다.