조류는 조석현상에 따라 해수가 이동하기 때문에 일어나는 흐름으로 유향, 유속이 주기적으로 변하며, 일반적으로 반일의 주기를 가지고 있으나 장소에 따라 약 하루의 주기로 유동하는 곳도 있다. 조류에 의한 해수의 이동은 대량의 열량과 수량을 운반 할 뿐만 아니라 그 속에 함유된 각종 성분 및 기타 여러 가지 부유물을 운반함으로써 각종 성분의 분포, 어류의 회유, 번식 등에 관계가 있으며 어류생활에 직접, 간접적으로 많은 영향을 미치고 있다. 본 연구에서는 해수유동의 흐름이 활발한 서해 중부 연안의 관측자료를 이용하여 계절별 조류특성을 파악하였다.
돌산도 모래해안 쇄파대에서 1993년 1월 소조와 대조때 1조석주기 동안 채집한 저서성 단각류 시료를 가지고. 주야와 조석주기에 따른 Pontogeneia rostrata의 종내 대상분포를 조사했다. p. rostrata의 밀도는 대조보다는 소조때 높았다. 개체군을 성체 암$\cdot$수컷과 미성체로 나누어 보면. 미성체와 수컷의 밀도가 각각 소조와 대조때 가장 높았다. 체장빈도 자료에 따르면. 겨울철에 미성체의 사망이 큰 것 같다. 야간 표층에서 소조때는 미성체 그리고 대조때는 성체암$\cdot$수컷이 유의하게 많았다. 이것은 미성체와 성체의 수직이동 양상이 조석에 따라 다르게 나타난 것으로 여겨 진다. 대조 밀물때 평균해수면 (MSL) 위에 나타난 p. rostrata의 $90\%$ 이상이 성체였다. MSL 위에서 암컷/수컷의 비율이 감소했고. 암컷의 체장은 변동이 없었지만 수컷의 체장은 증가했다. 이것은 몸이 큰 수컷의 활발한 이동습성을 가리킨다. 이런 행동은 큰 수컷의 분포역 확장으로 이어지고, 교미와 섭식경쟁에 있어 큰 수컷에게 유리할 것으로 여겨진다. 성체가 대조 야간에 MSL 위 100cm에서 채집되기도 하지만. 나머지 기간에 p. rostrata 개체군은 대부분 MSL 아래에 머물렀다. 분포중심은 MSL 아래 50cm에서 200cm 사이였다.
지구조석을 계산하는데 있어 가장 주요한 항은 달이나 태양에 의한 구면조화차수가 2인 항으로서 지구조석의 약 98%를 이루며, 나머지는 3차 이상의 고차 항들이다. 그런데 차수 3항과 그 이상의 고차수의 항들의 값들은 차수 2항과는 다른 상수가 각각 곱하여져서 계산되어야 한다. 본 연구에서는 조석에 의한 중력변화, 변위 및 수직선의 변화에 대한 바른 계산을 검토하였으며, 필요한 관련상수들을 다시 구하였다. 동일차수내의 다른 계수의 조화함수적 조석주기의존성을 토의하였다. 한편, 지구조석을 계산하는데 관련된 중요한 개념들을 요약 소개하였다.
오늘날 우주측지기술은 측위정밀도를 높이고 시간과 비용적 측면에서 효율성을 향상시키는 방향으로 발전되고 있다. 정밀측위를 위하여 지구의 물리적 현상을 보정하는 것은 필수적이며, 그 중 해양조석하중의 보정은 중요한 요소이다. 본 연구에서는 인천과 제주의 조위관측소 GNSS 관측데이터를 이용하여 해양조석하중에 의한 수직지각변위를 산출하고 지각변위를 일으키는 각 분조의 조석성분을 검출하였다. GNSS 측위방법과 자료처리 시간에 따른 해양 조석하중 성분 검출 정확도를 비교하기 위하여 상대측위와 정밀절대측위로 GNSS 데이터를 처리하여 주요 8개 조석성분의 진폭을 산출하고 전지구 해양조석하중 모델의 진폭과 비교하였다. 연구결과 조석분조 진폭 검출에는 2시간 간격의 자료처리와 정밀절대측위 방법이 해양조석하중 분조 검출에 정확한 것으로 나타났다. 추후에는 장기간 자료를 이용하여 장주기 조석성분에 대한 분석도 이루어져야 할 것이다.
EFDC와 라그랑쥐 입자추적모델을 이용하여 조석주기별로 오염물질의 방출 시점이 다를 경우에 대한 마산만의 체류시간 및 해수교환율의 정량적 차이를 계산하였다. 체류시간은 만 전체에 대해 약 40일이었고 그 범위는 부도 남쪽 해역에서 약 20일 이하, 소모도 상부에 위치하는 마산만 내측에서는 약 100일 이상으로 나타났다. 이러한 체류 시간의 공간적 차이는 주로 조석잔차류와 만 내측으로부터의 거리에 영향을 받는 것으로 밝혀졌다. 만 전체 면적에 대한 체류시간의 평균값은 대조기 및 소조기에 각각 약 36일과 42일로 나타났다. 해수교환율은 30%가 되기까지 걸리는 시간이 입자 방류 시점에 따라 최소 약 65일부터 최대 105일까지 약 40일 이상 차이가 나는 것으로 계산되었다.
지구자전과 조석현상에 관하여 19세기 이후 현재까지 알려진 주요 내용들을 소개하였다. 지구자전속도의 영년적/주기적 변화, 세차운동과 장동, 극운동에 관하여 기술하였으며, 또한 지구의 공전/자전 상태와 빙하기도래의 관련설 - Milankovitch 이론에 대하여 돌아보고, 자전과 긴히 연관된 현상으로서 지구조석에 대하여도 기술하였다. 그리고 몇몇 이론적 상세를 부록에 두었다.
연안해역에서의 흐름은 조석에 의한 주기적인 해수면의 승강작용에 의한 조류, 바람에 의해 발생되는 수면 마찰력에 의한 풍성류(wind-driven flow), 밀도가 다른 하천수 등의 유입에 의한 밀도류 등에 의하여 발생한다. 대부분의 자연수괴에서의 실제 흐름은 이러한 흐름들이 단독으로 발생하는 것이 아니라 동시에 발생하는 복합류(combined flow)이다 따라서, 연안해역에서의 오염물질의 이동ㆍ확산은 이러한 복합류에 의하여 발생하므로 복합류의 구조에 대한 정확한 이해, 평가 및 예측은 연안수의 순환 및 오염물질의 확산에 관한 자연현상을 정확히 이해하는데 있어서 반드시 필요하다. (중략)
금강 하구 연안에서 2001년 4월부터 10월까지 월 2회씩 관측 및 분석한 자료를 가지고, 금강 하구 연안역의 해황과 관련하여 영양염, 부유물질 및 chl-a의 분포 특성을 살펴보았다. 담수 유출이 없을 때에는 금강 하구 연안에서 조석 주기에 따른 수층의 성층과 혼합이 교대로 반복되지만, 담수의 유출이 있을 경우에는 조석 강도에 관계 없이 금강 하구에서 저염수가 표층에 잔존하며 성층을 유지하고 있었다. (중략)
T/P자료를 처리한 결과, M$_2$, S$_2$ 분조에 의한 주기가 62.1일, 58.7일의 조석변형 오차와 Kl 분조에 의한 173.2일 주기의 조석변형 오차가 나타났다. 따라서 이러한 오차의 영향들을 제거하기 위하여 가우시안 필터를 사용하여 200일에 대한 lowpass liter를 행하였다. 이때 전 조위관측점들에 대한 RMS의 평균값은 4.19 cm 이고 상관계수의 평균간 0.9로 나타났다. 특히 상관계수값은 우리나라의 서귀포와 일본의 Chichijima에서 0.96으로 가장 높게 나타났다.
최근 낙동강 하구 기수생태 복원에 있어서 중요한 요소 중 하나는 하굿둑 외해측의 보다 높은 정도를 가지는 조석예보치 산정과 이를 통해 하굿둑 방류량과 해수 유입량을 추정하여 주변 환경 등을 예측할 수 있다. 기수생태 복원이 본격으로 논의가 진행 전인 2016년까지는 하구에서 수km 떨어진 기존 조위관측소(부산 및 가덕도)를 활용하여 하류수위를 예측하여 왔지만 조위 높이와 위상 차이로 인하여 활용이 용이하지 않다. 따라서, 낙동강 하굿둑 인접 외해역에서 조석 영향을 받는 수위관측치를 이용하여 조석조화분해를 통해 조위 예측을 보다 정밀하게 산정하는 것이 필요하다. 연구방법으로는 낙동강 하굿둑 외해역에서 관측된 2016년, 2017년 각각 1년간 10분간격으로 관측자료의 저장상태 및 이상자료 유무를 확인하고, 조석조화분해 프로그램인 TASK2000(Tidal Analysis Software Kit) Package를 이용하여 2016년, 2017년 낙동강 하굿둑 인접 외해역에서 관측된 조위자료를 각각 조석조화분해한 결과로 관측조위와 예측조위 비교하였고, 관측조위와 예측조위를 뺀 성분인 조석잔차성분을 구했다. 조화분해결과, 낙동강 하굿둑 외해역은 일반적인 연안역의 조석과는 달리 하천수의 유출, 배수갑문의 조작, 연안사주지형에 의한 조석변형 등 매우 복잡하고 불규칙적인 특성인 기상성분(기압, 바람 등)에 의한 교란을 고려한다면 예측정확도가 상당부분 확보되는 것으로 나타났다. 또한 장주기 성분과 비선형 조석성분의 크기를 비교해 볼 때 거의 편차가 없이 나타나 조석조화상수를 이용한 예보 가능성을 확인할 수 있었다. 조위검증은 2016년의 1년치의 조석자료를 이용하여 조화분해된 조화상수 63개를 이용하여 2017년의 조석 예보치를 산정하였으며, 이를 2017년의 낙동강 하굿둑 외해역의 조석관측치와 조석예측치를 1대 1 비교하는 방식으로 검증하였고, 이들의 상관관계를 파악하기 위하여 두 성분에 대하여 Regression Analysis를 수행하여 예측조위와 관측조위 사이에는 Pre=0.9535×Obs+0.396과 같은 관계식이 성립하는 것으로 분석되었다. 또한, 두 성분간의 상관도는 0.9535로 높게 나타났다. 조위예측 프로그램인 TASK2000 Package 중 MARIE를 이용한 조위예측 프로그램의 신뢰도가 매우 높은 것으로 판단되고, 해당년도 조위예측 시에는 가능하면 직전년도의 1년 조석관측자료를 조화분해하고 얻어진 조화상수를 이용하여 조위예측을 실시하면 보다 정확한 자료를 얻을 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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