• 제목/요약/키워드: Mesoscale eddies

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인공위성 고도계 자료(1993-2017년)를 이용하여 탐지‧추적‧분류한 동해 중규모 소용돌이의 통계적 특성 (Statistical Characteristics of East Sea Mesoscale Eddies Detected, Tracked, and Grouped Using Satellite Altimeter Data from 1993 to 2017)

  • 이경재;남성현;김영규
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제24권2호
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    • pp.267-281
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    • 2019
  • 활발한 중규모 변동성으로 인해 해양 환경과 순환의 극심한 변화를 초래하는 동해 전역에서 장기간(1993-2017년) 수집된 인공위성 고도계 자료와 2015-2017년 기간의 4차례 승선 조사로 수집된 현장 관측 자료를 분석하여 중규모 소용돌이의 통계적 특성을 규명하였다. 동해 전역에서 해당 기간 동안 총 1,008개의 중규모 소용돌이를 탐지 추적 정의하고, 이를 27개의 그룹으로 분류하여, 전체 평균 및 각 그룹별 평균 지속기간(L, 일), 진폭(H, m), 반경(R, km), 단위 면적당 강도(EI, $cm^2/s^2/km^2$), 타원율(e), 운동에너지(EKE, TJ), 가용위치에너지(APE, TJ) 및 전파 방향을 산출하였다. 인공위성 고도계 자료로부터 산출된 소용돌이의 중심, 경계, H 각각을 현장 관측 자료로부터 산출된 해당 수치와 비교하여 각각에 대한 불확실성을 중심 오차 2-10 km, 경계 오차 10-20 km, 진폭 오차 0.6-5.9 cm로 추정하였다. 정의된 모든 소용돌이들의 전기간 평균 L, H, R, EI, e, EKE, APE는 각각 $95{\pm}104$일, $3.5{\pm}1.5cm$, $39{\pm}6km$, $0.023{\pm}0.017cm^2/s^2/km^2$, $0.72{\pm}0.07$, $23{\pm}21TJ$, $588{\pm}250TJ$로서 대양에 비해 전반적으로 L이 짧고, H, R은 작으며, EI는 강하고, EKE는 낮게, APE는 높게 나타났다. 또, 대양에서와 같은 뚜렷한 서향 전파 특성을 보이지 않고, 대체로 해류를 따라 이동하는 특성을 보였다. 아극전선(subpolar front)을 기준으로 남부 소용돌이 그룹의 L, H, R, EI, EKE, APE가 북부 그룹에 비해 더 길고, 크고, 강하며, 높고, 평균 해류 방향으로 더 멀리 이동하는 특성을 보였다. 뿐만 아니라 특정 방향으로의 이동이 뚜렷하지 않은 4개 그룹들(Wonsan Warm Eddy, Wonsan Cold Eddy, Western Japan Basin Warm Eddy, Northern Subpolar Frontal Cold Eddy groups)과 상대적으로 크고, 강하며, 높은 H, EI, EKE, APE에도 불구하고 오래 지속되지 않는(짧은 L) 특성을 보이는 3개 그룹들(Yamato Coastal Warm Eddy, Central Yamato Warm Eddy, Eastern Japan Basin Coastal Warm Eddy groups)도 제시하였다. 인공위성 고도계만으로는 잘 탐지되기 어려운 작은 규모의 소용돌이가 존재하는 동해 북부 해역에서는 소용돌이 그룹이 정의되지 않았으며, 본 연구에서 제시된 동해 평균 소용돌이 특성치의 과대추정 가능성이 토의되었다. 본 연구를 통해 1) 기존에 비교적 잘 알려진 울릉 난수성 소용돌이(Ulleung Warm Eddy)와 독냉수성 소용돌이(Dok Cold Eddy) 그룹 외에도 Hokkaido Warm Eddy, Yamato Rise Warm Eddy와 같은 그룹들을 새로 정의하였고, 2) 대양의 중규모 소용돌이에 비해 전반적으로 그 L이 짧고, H, R은 작고, EKE는 낮으나, EI는 강하고, APE는 높으며, 서향 전파가 뚜렷하지 않은 동해의 중규모 소용돌이 특성을 규명했으며, 3) 동해 내에 그룹별로 상이한 중규모 소용돌이 그룹의 특성을 제시하였다.

인공위성 고도계 자료와 해색 위성 자료 기반의 동해 중규모 소용돌이 탐지 비교 (Comparison of Mesoscale Eddy Detection from Satellite Altimeter Data and Ocean Color Data in the East Sea)

  • 박지은;박경애
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제24권2호
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    • pp.282-297
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    • 2019
  • 인공위성 자료를 활용한 중규모 소용돌이 탐지에는 해수면온도, 식물플랑크톤 클로로필-a 색소 농도, 해수면고도 등 다양한 해양 변수를 활용할 수 있다. 각 위성 해양 자료는 시 공간 해상도, 관측 방식 및 자료 처리 과정이 상이하기 때문에, 동일한 소용돌이에 대해서도 다른 탐지 결과를 유도할 수 있어, 인공위성 자료를 활용한 소용돌이 탐지에 대한 기초 연구가 필요하다. 본 연구에서는 해색 위성 자료, 위성 고도계 해수면고도 자료, 적외선 해수면온도 자료를 활용하여 동해 중규모 소용돌이를 탐지하고 그 결과를 상호 비교하였다. 연속된 해색 위성 클로로필-a 농도 영상으로부터 최대 상호 상관 계수를 통하여 산출한 표층 해류장과, 위성 고도계의 해수면고도 영상 자료로부터 산출한 지형류를 활용하여 동해 중규모 소용돌이를 탐지하였다. 소용돌이 탐지 결과를 상호 비교하기 위하여 1) 해색 영상과 고도계 영상이 동시에 소용돌이를 탐지한 경우, 2) 해색 영상과 해수면온도 영상에는 존재하나 고도계 자료는 탐지하지 못한 경우, 3) 해색 영상과 해수면온도 영상에는 소용돌이가 존재하지 않으나 고도계 자료에서는 존재하는 경우 등 세 가지 사례를 선택하였다. 이와 같은 세 가지 사례를 통하여 동해 중규모 소용돌이 탐지 시 인공위성 고도계 자료의 문제점 제기와 더불어, 해색 위성 자료와 적외선 해수면온도 자료의 한계점을 제시하였다. 또한 해양 현상과 인공위성 관측 원리에 대한 깊이 있는 이해를 기반으로 소용돌이 탐지 및 관련 연구가 진행되어야 함을 강조하였다.

INTERACTIONS WITH EDDIES IN THE UPSTREAM OF THE KUROSHIO AS SEEN BY THE HF RADAR AND ALTIMETRY DATA

  • Ichikawa, Kaoru;Tokeshi, Ryoko
    • 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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    • 대한원격탐사학회 2006년도 Proceedings of ISRS 2006 PORSEC Volume II
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    • pp.969-972
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    • 2006
  • The long-range High-Frequency (HF) ocean radar system has observed surface velocity field in the upstream of the Kuroshio north of Ishigaki Island and east of Taiwan since 2001. Applying a new method to extract geostrophic velocity component from the HF surface velocity data with the aid of satellite-born wind data, time series of daily surface geostrophic velocity field has been determined. Despite limited width of the study area of the HF radar, analysis of the sea surface height anomaly determined from the satellite altimetry data in a wider area can provide estimated dates of arrival of mesoscale eddies in the study area of the HF radar. Variations of the Kuroshio position and strength are studied in detail for these cases of interaction with mesoscale eddy, although number of occurrence of direct interaction with the Kuroshio in the study area is not statistically enough. For example, when an anticyclonic eddy approaches to the Kuroshio, the Kuroshio axis is found tend to move northward, keeping away from the approaching eddy from the east.

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동해 연안에서 발생하는 중규모 와동류의 분포와 시간적인 변동에 관한 연구

  • 김순영;김동주;이형선;이재철
    • 한국환경과학회:학술대회논문집
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    • 한국환경과학회 1999년도 임시총회 및 가을 학술발표회 초록집 The Korean Environmental Sciences Society
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    • pp.88-91
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    • 1999
  • Temperature data observed by NERDA and the satellite infrared imagery off the east coast of Korea from 1994 to 1998 for 5 years were analyzed to study the distribution, temporal change, and structure of mesoscale eddies appearing almost permanently off the east coast of Korea. Typically, the eddy distribution can be characterized by two cases; two-eddy case and three-eddy case. In 1995 and 1996, there were only two eddies, one northeast of Sokcho and the other around the Ulleung Island. In 1994, 1997 and 1998, three eddies were located off Wonsan, Sokcho and Youngduk. For two-eddy case, the Ulleung Eddy surrounded the Ulleung Island, whereas this eddy is located south of the island in three-eddy case.

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Variability of Mesoscale Eddies in the Pacific Ocean Simulated by an Eddy Resolving OGCM of $1/12^{\circ}$

  • Yim B.Y.;Noh Y.;You S.H.;Yoon J.H.;Qiu B.
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2006년도 PARALLEL CFD 2006
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    • pp.133-136
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    • 2006
  • The mesoscale eddy field in the North Pacific Ocean, simulated by a high resolution eddy-resolving OGCM ($1/12^{\circ}C$ horizontal resolution), was analyzed, and compared with satellite altimetry data of TOPEX/Poseidon. High levels of eddy kinetic energy (EKE) appear near the Kurosho, North Equatorial Current (NEC), and Subtropical Countercurrent (STCC) in the western part of the subropical gyre. In particlure, it was found that the EKE level of the STCC has a well-defined annual cycle, but no distinct annual cycle of the EKE exists in any other zonal current of the North Pacific Ocean.

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Airflow modelling studies over the Isle of Arran, Scotland

  • Thielen, J.;Gadian, A.;Vosper, S.;Mobbs, S.
    • Wind and Structures
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    • 제5권2_3_4호
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    • pp.115-126
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    • 2002
  • A mesoscale meteorological model is applied to simulate turbulent airflow and eddy shedding over the Isle of Arran, SW Scotland, UK. Under conditions of NW flow, the mountain ridge of Kintyre, located upwind of Arran, induces gravity waves that also affect the airflow over the island. The possibility to nest domains allows description of the airflow over Arran with a very high resolution grid, while also including the effects of the surrounding mainland of Scotland, in particular of the mountain ridge of Kintyre. Initialised with a stably stratified NW flow, the mesoscale model simulates quasi-stationary gravity waves over the island induced by Kintyre. Embedded in the larger scale wave trains there is continuous development of small-scale transient eddies, created at the Arran hill tops, that move downstream through the stationary wave field. Although the transient eddies are more frequently simulated on the northern island where the terrain is more pronounced, they are also produced over Tighvein, a hill of 458 m on the southern island where measurements of surface pressure and 2 m meteorological variables have been recorded at intermittent intervals between 1996 and 2000. Comparison between early observations and simulations so far show qualitatively good agreement. Overall the computations demonstrate that turbulent flow can be modelled with a horizontal resolution of 70 m, and describe turbulent eddy structure on wavelength of only a few hundred metres.

알라스카 만의 경년변화에 대한 수치모형 실험 (A Numerical Modeling Study on the Interannual Variability in the Gulf of Alaska)

  • Bang, In-Kweon;Zygmunt Kowlik
    • 한국해안해양공학회지
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    • 제6권3호
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    • pp.298-308
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    • 1994
  • 북서태평양의 해수순환을 원시방정식 수처모형을 이용하여 재현하여 알라스카 만에서 관측된 해수순환의 경년변화에 대한 설명을 시도하였다. 모형 결과에 의하면 알라스카 gyre의 계절적 위치 변동은 없으며, 관측된 경년변화는 중규모 와류가 역학심도 계산에 영향을 미친 결과로 보인다. 이러한 중규모 와류는 수온 염분 관측, 부표추적 실험, 그리고 인공위성에 의한 해수면 관측에서도 관측되었다.

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Kuroshio Observation Program: Towards Real-Time Monitoring the Japanese Coastal Waters

  • Ostrovskii, Alexander;Kaneko, Arata;Stuart-Menteth, Alice;Takeuchi, Kensuke;Yamagata, Toshio;Park, Jae-Hun;Zhu, Xiao Hua;Gohda, Noriaki;Ichikawa, Hiroshi;Ichikawa, Kaoru;Isobe, Atsuhiko;Konda, Masanori;Umatani, Shin-Ichiro
    • Ocean and Polar Research
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    • 제23권2호
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    • pp.141-160
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    • 2001
  • The challenge of predicting the Japanese coastal ocean motivated Frontier Observational Research System for Global Change (FORSGC) and the Japan Marine Science and Technology Center (JAMSTEC) to start a multiyear observational programme in the upstream Kuroshio in November 2000. This field effort, the Kuroshio Observation Program (KOP), should enable us to determine the barotropic and baroclinic components of the western boundary current system, thus, to better understand interactions of the currents with mesoscale eddies, the Kuroshio instabilities, and path bimodality. We, then, will be able to improve modeling predictability of the mesoscale, seasonal, and inter-annual processes in the midstream Kuroshio near the Japanese main islands by using this knowledge. The KOP is focused on an enhanced regional coverage of the sea surface height variability and the baroclinic structure of the mainstream Kuroshio in the East China Sea, the Ryukyu Current east of the Ryukyu's, and the Kuroshio recirculation. An attractive approach of the KOP is a development of a new data acquisition system via acoustic telemetry of the observational data. The monitoring system will provide observations for assimilation into extensive numerical models of the ocean circulation, targeting the real-time monitoring of the Japanese coastal waters.

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북서태평양 열대해역에서 관측된 수괴의 경년변동성 (Interannual Variability of the Water Masses Observed in the Tropical Northwestern Pacific)

  • 최은지;전동철
    • Ocean and Polar Research
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    • 제38권2호
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    • pp.161-169
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    • 2016
  • The interannual variability of the water masses was analyzed from the CTD data measured in the tropical northwestern Pacific from 2006 to 2014. There are two typical water masses NPTW and NPIW that reveal the interannual variability in the survey area, in addition to two other water masses; the surface water mass TSW with a large seasonal variability and the deep water mass AACDW with a constant temperature-salinity characteristic at the depths deeper than 2,000 meters. In 2012 and 2014 NPTW was the most widely extended horizontally and thicker than 100 meters vertically, which was found over the entire survey area. However, NPTW was reduced and became much narrower in 2009 than in the other years. NPIW seemed to expand southwards from the north of $21^{\circ}N$ to $15^{\circ}N$ in 2008 and in 2012, which showed the salinity minimum in 2013 (< 34.15 psu). The sea surface height estimated by Absolute Dynamic Topography (ADT) approximately along $135^{\circ}E$ section showed the high peaks (> $1.45dyn{\cdot}m$) between $16^{\circ}N$ and $18^{\circ}N$ during the periods between 2007 and 2009 and between 2012 and 2013; the former peak lasted wider and longer in latitude and time (about three times) than the latter. The vertical section of the geostrophic currents in the upper 1,000 meters shows that there was a mesoscale pattern of repeated eastward and westward flows a few times in some years (2010 and 2014), which seemed to disappear in some other years (2008 and 2012); the former was closely related to the mesoscale eddies and the latter implied the pattern with the permanent currents. The persistent eastward flow between $17^{\circ}N$ and $19^{\circ}N$ seems to be related to the Subtropical Countercurrent (STCC).

중규모 해양모형을 이용한 한반도 주변 해역 해양순환 재현 (Reproduction of Ocean Circulation around Korean Peninsula by using a Mesoscale Ocean Circulation Model)

  • 이해진;안중배
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제5권3호
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    • pp.186-194
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    • 2000
  • 본 연구에서는 중규모 해양모형을 이용하여 주어진 한반도 주변 대기경계조건에 대한 해양모형의 반응을 연구하였다. 연구는 크게 스핀업(spin-up) 실험과 재현(reproduction) 실험으로 나뉘는데, 스핀업 실험은 해양모형을 스핀업시켜 기후학적 월평균 해양상태로 유도하는 실험으로 월평균 대기상태를 경계조건으로 하여 해양모형을 장기적분하였다. 재현 실험은 1980년${\sim}$1998년 동안(19년)의 한반도 주변 해역의 해양변동을 재현하고자 한 실험으로 이를 위하여 스핀업 마지막 해의 해양상태를 모형의 초기상태로 하고 그 기간 동안의 월평균 기상 자료를 경계조건으로 해양모형에 적용하여 19년간 적분하였다. 스핀업 실험에서 모형은 동해지역에서의 동한 해류의 이안, 극전선대(polar front)형성 그리고 소규모 에디들에 의한 냉수대의 형성과 황해지역에서의 연안역과 중앙부 사이에 남북으로 형성되는 수온전선 대 그리고 역풍류(Upwind Current)의 변화에 기인한 순환 구조의 계절적인 변동 등 한반도 주변해역에서 나타나는 특징적인 순환들을 잘 모사하였다. 또한 1982${\sim}$98년까지에 대한 재현 실험에서는 주어진 대기 경계조건에 따른 해면온도의 변동성과 기간동안 약 0.5$^{\circ}$C의 해면온도 아노말리의 상승을 관측과 유사하게 모사하였다. 따라서 실험은 모형이 주어진 경계조건에 대하여 해양의 평균적인 상태 뿐만 아니라 변동성도 잘 모사하고 있음을 보여주었다.

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