Abstract
We have used a nonlinear quasi-geostrophic model to study effects of lateral friction and bottom topography on the motion of warm eddies. The two empirical orthogonal functions of the stream function, accounting for the vertical structure, represent the barotropic and first baroclinic dynamic modes. This model is integrated 360 days on a 1000 km ${\times}$ 1000 km domain with a resolution of 10 km ${\times}$ 10 km including both the thermocline and idealized topography of the East Sea. Prescribed inflow through the Korea Strait is compensated by outflow through the Tsugaru Strait. The balance between the nonlinear advection term and the planetary ${\beta}$-effect tends to make northward movement of warm eddy over a flat bottom. The motion of a warm eddy over a sloping topography can be dominated by the nonlinear advection, while nonlinearity plays a secondary role over a flat topography. For eddies dispersing over topography, the nonlinear tendency is a function of time. For a strong warm eddy, northward propagation can occur. For intermediate strength of eddies one might expect a balance between the nonlinear term and the topographic ${\beta}$-effect. As nonlinearity decreases with eddy dispersion, southward motion along the slope may occur by such as a topographic Rossby wave. Our numerical simulations have confirmed the importance of lateral friction on eddy motions, in such a way that the northward penetration of the warm eddy increases drastically by the decrease of the lateral friction. The northward motion of warm eddy can be prevented by reducing the Reynolds number sufficiently. We have also demonstrated the crucial role of topographic effects in the eddy motion process.
난수성 eddy의 운동에 있어서 경계면 마찰과 해저지형의 중요성을 연구하기 위하여 비선형 QG-모델이 사용되었다. 수직구조를 나타내는 유선함수의 경험적 직교함수는 순압과 제 1 경압 역학 함수를 표현한다. 이 모델은 10 km ${\times}$ 10 km의 격자간격을 지닌 1000 km ${\times}$ 1000 km으로 구성되어 있고 360일동안 시험하였다. 대한해협을 통한 유입량은 쓰가루해협을 통하여 빠져 나간다. 울릉분지내(평평한 해저지형)에서는 QG방정식의 비선형 이류항과 ${\beta}$-효과사이에 균형이 난수성 eddy를 북쪽으로 이동하게 한다. 대륙사면위에서의 난수성 eddy는 비선형항이 중요하게 작용하지만, 평평한 지형에서는 보조적인 역활을 한다. 해저지형이 변화하는 해역에서 난수성 eddy의 비선형항은 시간의 함수이다. 강한 eddy는 북쪽으로 이동한다. Eddy의 세기가 약해지면, 비선형항과 지형적인 베타효과항이 균형을 이루게 된다. Eddy의 분산과 함께 비선형성이 감소하므로서, 지형적 Rossby파 개념에 의하여 난수성 eddy는 대륙사면을 따라서 남하한다. 수치실험은 난수성 eddy의 운동에 미치는 경계면 마찰의 중요성을 확인하였다. 난수성 eddy의 북쪽 침투거리는 경계면 마찰계수의 감소로 증가하게 된다 아울러 Reynolds number의 감소로 북쪽이동을 방지할 수 있다. 또한 이 난수성 eddy운동과정에 있어서 해저지형이 중요한 역할을 하는 것이 제시되었다.
(Department of Oceanography. Seoul National University)