A Numerical Simulation of Dissolved Oxygen Based on Stochastically-Changing Solar Radiation Intensity

일사량의 확률분포를 이용한 용존산소의 수치예측실험

To predict the seasonal variation of dissolved oxygen (DO) in Hakata bay, Japan, possible 20 time-series of different hourly-solar-radiation intensities were generated based on stochastically changing solar radiation intensity, and a numerical simulation on dissolved oxygen (DO) was carried out for each time series by using the Sediment-Water Ecological Model (SWEM). The model, consisting of two sub-models with hydrodynamic and biological models, simulates the circulation process of nutrient between water column and sediment, such as nutrient regeneration from sediments as well as ecological structures on the growth of phytoplankton and zooplankton, The results of the model calibration followed the seasonal variation of observed water quality well, and generated cumulative-frequency-distribution (CFD) curves of daily solar radiation agreed well with observed ones, The simulation results indicated that the exchange of sea water would have a great influence on the DO concentration, and that the concentration could change more than 1 mg/L in a day. This prediction method seems to be an effective way to examine a solution to minimize fishery damage when DO is depleted.

일본 박다만의 DO농도의 계절변동을 예측하기 위하여 일사량의 확률분포에 의해 생성된 발생가능한 서로 다른 20개의 시간별 일사량의 시계열을 기초로 DO농도변동에 대한 수치예측실험을 실시하여 수층과 저질간의 물질순환 및 일사량의 변동에 따른 DO농도의 계절변동에 대하여 검토하였다. 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다. 수질 및 물질순환의 예측결과 박다만의 동부해역 (HE해역)의 수질은 식물플랑크톤에 의한 내부생산에 크게 영향을 받고 있는 것으로 나타났으며, DIP의 물질수지로부터 저질의 영양염 플럭스가 만내의 수질변화에 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 일별일사량의 관측자료와 근사식 및 난수발생에 의해 얻어진 CFD곡선은 잘 일치하였다 또한, DO농도가 해수교환정도에 크게 영향을 받고 있는 것으로 나타났으며. 만내부에 위치한 St. E-5에서는 약 1 mg/L의 이상의 농도차를 가진 시계열의 변동을 나타내었다 수치예측실험 20 Case의 DO농도 계산치를 평균하여 얻어진 St. E-2와 St. E-5에서의 최저 DO농도는 각각 4.44mg/L와 4.82mg/L 정도였으며 그 표준편차는 각각 0.1 mg/L와 0.123mg/L로 계산되었다. 어떤 해역에서 발생 가능한 일사량의 조건변화에 따른 DO농도의 시간별 예측은 수산자원의 피해를 최소화할 수 있는 적정 DO 농도의 예측에 합리적으로 이용될 수 있는 수법으로 제시되었다.