Observation of the Mesoscale Phenomena by Ocean Acoustic Tomography in the East Sea

동해에서 해양음향토모그래피에 의한 중규모 현상 관측

The SUS (Signal, Underwater Sound)-OAT experiment was carried out in the Ulleung Basin of the East Sea on 3 June 1997. The SUS-OAT system consisted of aircraft deployed shots as sources and a vertical line array (VLA) tethered by a receiver ship was used to survey a large area where a mesoscale warm eddy appears frequently. The experiment was carried out such that explosive charges set to detonate at 800 ft depth were dropped in a rectangular ($120{\times}120$ km). Sources were a rapidly deployable SUS charge (MK 61 MOD 0), and receiver is a fixed VLA, 90 m in length (150-240 m in receiver depth), composed of 10 elements equally spaced. The reference ray paths are computed by range-dependent acoustic model in canonical ocean based on the historical data. The singular value decomposition (SVD) method is used to obtain the horizontal perturbation of the temperature fields. Horizontal distributions of temperature fields at 150 m and 200 m depth show a weak warm eddy observed by AXBT and the inversely estimated temperature shows similar patterns in terms of the location of the warm eddy. In conclusion, the SUS-OAT experiment has been successful to estimate the position of warm eddy and its temperature field in the East Sea of Korea.

동해 울릉분지에서 해양내부 수온구조를 파악하기 위하여 폭발성 수중음원(signal underwater sound, SUS)을 이용하여 해양음향 토모그래피 실험을 1997년 6월에 실시하였다. 토모그래피 실험은 $120{\times}120$ km 격자 바깥쪽 경계선에 SUS 21개를 항공기에서 단시간에 투하하였고 그 신호는 관측해역 남쪽에서 수직선배열 수선기로 수신하였다. 수평단면 역산모텔로 얻어진 수온 분포는 150-200 m 수심에서 난수성 소용돌이가 존재함을 보여주어 AXBT에 의한 실측 수온분포와 유사하게 나타났다. 수직모델 역산결과 수직 음속구조 형태는 AXBT 관측결과와 유사하나 250 m 보다 얕은 수심에서는 실제 관측값보다 높은 값을 나타내었다. SUS가 폭발한 수심과 시간이 갖는 불확실성을 고려하여 임의 오류값을 입력한 역산 실험결과는 150-200 m 수심에서 난수성 소용돌이 형태를 보여주나 절대 수온값이 $2^{\circ}C$ 정도 낮게 나타났다. 이러한 결과는 SUS를 음원으로 이용할 때 폭발 위치 및 폭발 시간 측정에 오류가 있음에도 불구하고 잘 발달된 중규모 해양현상을 추적하는데 SUS를 이용한 해양음향 토모그래피 적용 가능성이 매우 높음을 보여준다.