Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers (한국해안·해양공학회논문집)

Korean Society of Coastal and Ocean Engineers (한국해안·해양공학회)
권호 표지

A Study on the Application of Generalized Extreme Value Distribution to the Variation of Annual Maximum Surge Heights

연간 최대해일고 변동의 일반화 극치분포 적용 연구

  • Kwon, Seok-Jae (Ocean Research Lab., National Oceanographic Research Institute) ;
  • Park, Jeong-Soo (Dept. of Statistics, Chonnam National University) ;
  • Lee, Eun-Il (Ocean Research Lab., National Oceanographic Research Institute)
  • 권석재 (국토해양부 국립해양조사원 해양조사연구실) ;
  • 박정수 (전남대학교 수학통계학부 정보통계학과) ;
  • 이은일 (국토해양부 국립해양조사원 해양조사연구실)
  • Published : 2009.06.30
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Abstract

This study performs the investigation of a long-term variation of annual maximum surge heights(AMSH) and main characteristics of high surge events, and the statistical evaluation of the AMSH using sea level data at Yeosu and Tongyeong tidal stations over more than 30 years. It is found that the long-term uptrends based on the linear regression in the AMSH are 34.5 cm/34 yr at Yeosu and 33.6 cm/31 yr at Tongyeong, which are relatively much higher than those at Sokcho and Mukho in the Eastern Coast. 71% and 68% of the AMSH occur during typhoon's event in Yeosu and Tongyeong tidal stations, respectively, and the highest surge records are mostly produced by the typhoon. The generalized extreme value distribution taking into account of the time variable is applied to detect time trend in annual maximum surge heights. In addition, Gumbel distribution is checked to find which one is best fitted to the data using likelihood ratio test. The return level and its 90% confidence interval are obtained for the statistical prediction of the future trend. The prevention of the growing storm surge damage by the intensified typhoon requires the steady analysis and prediction of the surge events associated with the climate change.

기상변화로 인한 해일고의 장기간 변동성을 파악하기 위해 여수와 통영 조위관측소의 30년 이상의 해수면자료를 이용하여 해일고를 추출하고 연간 최대해일고의 변동경향 및 상위해일고의 기본특성 고찰과 연간최대해일고의 통계적 평가를 수행하였다. 선형회귀에 의한 연간 최대해일고의 증가율은 여수와 통영에서 각각 약 34.5 cm/34 yr와 33.6 cm/31 yr로 동해안 속초와 묵호에 비해 상대적으로 매우 높게 나타났다. 두 지역에서 최대해일고는 각각 71%와 68%가 태풍 시기에 관측되었으며, 해일고가 높을수록 태풍에 의한 영향이 컸던 것으로 나타났다. 최대 해일고에 대한 통계적 분석은 시간 경향을 고려한 일반화 극치분포를 이용하여 이뤄졌다. 또한 검블 분포도 고려하였는데, 어떤 분포가 더 적합한지를 결정하기 위하여 우도비 검정을 실시하였다. 미래에 대한 통계적 예측방법을 위하여 리턴레벨과 90% 신뢰구간을 제시하였다. 기후변화에 따른 해일고의 변동 특성에 대한 지속적인 분석 및 예측을 통해 강화된 태풍에 의한 해일피해를 경감할 필요가 있을 것이다.

Keywords

References

  1. 강주환, 박선중, 박민원 (2008). 서남해안의 해수면 상승과 해일고 증가 경향. 한국해안해양공학회지, 20(1), 14-24
  2. 김한메울, 박정수 (2008). 일일 최고온도의 극값에 대한 통계적 경향분석. 자료분석학회지, 10(3). 1591-1601
  3. 권석재, 문일주, 이은일 (2008). 속초와 묵호항의 연간 최대해일고의 장기간 변동성에 대한 고찰. 한국해안해양공학회지, 20(6), 564-574
  4. 문일주 (2007). 기후변화에 따른 한반도 상륙 태풍강도 변화, 충남대학교 자연과학연구소 심포지엄
  5. 백장선, 손영숙 역 (2006). 수리통계학, 제7판, 자유아카데미
  6. 한국해양연구원 (2000). 해상·연안재해 대응기술 개발
  7. Cleveland, W.S. (1979). Robust locally weighted regression and smoothing scatterplots, Journal of the American Statistical Association, 74, 829-836 https://doi.org/10.2307/2286407
  8. Coles, S. (2001). An Introduction to Statistical Modeling of Extreme Event, Springer
  9. CRAN (2008). The Comprehensive R Archive Network, available at R program homepage, http://www.cran.r-project.org
  10. Emanuel, K. (2005). Increasing destructiveness of tropical cyclones over the past 30 years, Nature, 436, 686-688 https://doi.org/10.1038/nature03906
  11. IPCC. (2007). Climate Change 2007. The physical science basis. Contribution of working group I to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change, Cambridge University Press
  12. IPCC. (2007). Climate Change 2007. The physical science basis. Contribution of working group I to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change, Cambridge University Press
  13. Morton, R.A., Ward, G.H. and White, W.A. (2000). Rates of sediment supply and sea-level rise in a large coastal lagoon. Marine Geology, 167, 261-284 https://doi.org/10.1016/S0025-3227(00)00030-X
  14. Murray, M.T. (1964). Pol/PSMSL Tidal Analysis Software Kit(TASK Package). Proudman Oceanographic Laboratory
  15. Park, J.S., Kim, H.M. and Lee, Y.S. (2009). Changes in maximum daily rainfall in South Korea, submitted manuscript
  16. Webster, P.J., Holland, G.J., Curry, J.A. and Chang, H.R. (2005). Changes in tropical cyclone number, duration, and intensity, in warming environment, Science, 309, 1844-1846 https://doi.org/10.1126/science.1116448
  17. Wilks, D.S. (1995). Statistical Methods in the Atmospheric Sciences, Academic Press, San Diego