• Ocean and Polar Research
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• 제43권3호
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• pp.179-192
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• 2021

In this study, an integrated wave model from global to coastal scales was developed to improve the operational wave prediction performance of the Korean Meteorological Administration (KMA). In this system, the wave model was upgraded to the WaveWatch III version 6.07 with the improved parameterization of the source term. Considering the increased resolution of the wind input field and the introduction of the high-performance KMA 5^th Supercomputer, the spatial resolution of global and regional wave models has been doubled compared to the operational model. The physical processes and coefficients of the wave model were optimized for the current KMA global atmospheric forecasting system, the Korean Integrated Model (KIM), which is being operated since April 2020. Based on the sensitivity experiment results, the wind-wave growth parameter (β_max) for the global wave model was determined to be 1.33 with the lowest root mean square errors (RMSE). The value of β_max showed the lowest error when applied to regional/coastal wave models for the period of the typhoon season when strong winds occur. Applying the new system to the case of August 2020, the RMSE for the 48-hour significant wave height prediction was reduced by 13.4 to 17.7% compared to the existing KMA operating model. The new integrated wave prediction system plans to replace the KMA operating model after long-term verification.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.244-254
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• 2013

1994년 Townend가 해수면 상승으로 인한 연안 지역의 파랑 특성 변화를 산정하는 방법을 규칙파에 대하여 제시한 바 있으며, 본 연구에서는 이를 불규칙파로 확장하였다. 수심변화율에 따른 불규칙파의 파장, 굴절계수, 천수계수, 그리고 파고 등의 변화율을 계산하였다. 파장 및 굴절계수의 변화율은 규칙파 공식에 유의파 주기와 주파향을 사용하여 계산하였다. 한편, 천수계수와 파고의 변화율 산정을 위해서는 쇄파대를 포함한 연안 지역에서의 불규칙파의 천수 및 파랑 변형 계산을 위해 제안된 공식을 사용하였다. 각 결과는 식과 그래프의 형태로 제안되었으며 파고의 경우 규칙파에 대한 결과와 비교하였다.

• 한국항만학회지
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• 제6권2호
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• pp.43-64
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• 1992

This study discusses the interacting with deep water waves approaching from deep water based on the linear wave theory and steep sloping sea bottom floor by the numerical procedure. The results of particular interest are particle velocity and acceleration in x, y, z direction wave height amplification factor reflection coefficient and dimensionless pressure distribution on the steep sloping bottom with respect to the various incident wave angle. The wave loads relative to various bottom slopes, incident wave angles and wave periods on submerged breakwater and pipe are represented in comparison with mild sloping bottom the wave load parameters on the steep sloping bottom seemed to be influenced by variation of incident wave angle. In general the particle velocities and accelerations in x, y, z directions on the steep sloping bottom represented larger value or about two than those on the mild sloping bottom according to incident wave angle. However, the wave height amplification factors did not show distinct difference, but the slight variation with respect to the various incident angle showed on mild sloping bottom. The reflection coefficient increased with respect to increase of the incident angle on the steep sloping bottom the results also indicate that the very steep sloping beach produces a rather substantial amount of reflection as we expected. No significant variation of wave pressure was shown on the steep sloping bottom but it represented a certain amount of variation on the mild sloping bottom according to the various incident wave angle. The analysis at the OTEC site also showed similar results.

• 한국해양공학회지
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• 제38권3호
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• pp.103-114
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• 2024

Remote sensing wave observation data are crucial when analyzing ocean waves, the main external force of coastal disasters. Nevertheless, it has limitations in accuracy when used in low-wind environments. Therefore, this study collected the raw data from MIROS Wave and Current Radar (MWR) and wave radar at the Ieodo Ocean Research Station (IORS) and applied the optimal filter by combining filters provided by MIROS software. The data were validated by a comparison with South Jeju ocean buoy data. The results showed it maintained accuracy for significant wave height, but errors were observed in significant wave periods and extreme waves. Hence, this study used an artificial neural network (ANN) to improve these errors. The ANN was generalized by separating the data into training and test datasets through stratified sampling, and the optimal model structure was derived by adjusting the hyperparameters. The application of ANN effectively improved the accuracy in significant wave periods and high wave conditions. Consequently, this study reproduced past wave data by enhancing the reliability of the MWR, contributing to understanding wave generation and propagation in storm conditions, and improving the accuracy of wave prediction. On the other hand, errors persisted under high wave conditions because of wave shadow effects, necessitating more data collection and future research.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.342-354
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• 2008

다양한 파랑 관측 및 후측 자료를 이용하여 한국 연안의 심해파 통계 특성을 연구하였다. 설계파에 준하는 큰 파랑에 대해서는, 유의파고와 유의파주기 사이의 관계에 대하여 1977년 Shore Protection Manual 공식과 2003년 Goda 공식의 평균값을 사용하는 것이 바람직하다. 일정한 유의파고에 대하여 평균값으로 무차원화 시킨 유의파주기의 표준편차는 해역과 유의파고의 범위에 따라 0.04부터 0.21까지 변하며 전형적인 값은 0.1이다. 한반도 주변 106개 연안 격자점에서의 심해 주파향의 평균과 표준편차를 제시하였다. 비교적 큰 파랑에 대한 방향분산계수 $s_{max}$의 확률밀도함수는 대수정규분포로 표시된다. 우리나라 연안에서 가장 적합한 주파수 스펙트럼은 TMA 스펙트럼이다. 스펙트럼 첨두증대계수 $\gamma$의 확률밀도함수 또한 대수정규분포로 표시되며, 북해에서의 값과 비슷한 2.94의 평균값을 보인다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권2호
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• pp.138-145
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• 2011

이 논문에서는 Monte Carlo method를 이용하여 주어진 파랑스펙트럼에서 위상차를 임의의 수 (random number)를 발생시켜 파형의 시계열 자료를 시뮬레이션하여 freak wave의 발생 특성을 살펴보았다. 여러 가지 상태의 해상상태를 스펙트럼법에서 정의한 유의파고 $H_s$와 유의파첨도 $S_s$의 조합을 이용해서 표시하였다. 유의파첨도가 동일한 경우에는 $H_s$가 커질수록 freak wave 발생 확률이 낮아지며 $H_s$가 동일한 경우 유의파첨도가 커질수록 freak wave 발생확률이 높아진다. 주어진 해상상태에서 최대파고 $H_{max}$의 평균은 $S_s$의 값이 증가함에 따라 조금씩 증가한다. 그러나 freak wave의 평균파고는 $S_s$에 관계없이 일정한 값을 가지며 freak wave 파고의 평균은 $H_s$의 2배가 된다. $S_s$가 일정한 경우 $H_s$가 증가하면 파형의 평균 첨도(kurtosis)가 증가한다. 그러나 $H_s$가 일정한 경우 $S_s$가 증가하면 첨도의 평균은 감소한다. Freak wave 발생 기준인 이상지수(Abnormality index, AI)의 평균값은 $H_s$와 $S_s$에 관계없이 2.11 정도의 값을 가지며 AI의 최대값은 2.5-3.0 사이의 값을 가진다. 따라서 Linear focusing에 의해서 발생한 freak wave의 AI의 상한 값은 3.0 정도라고 추정할 수 있다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제4권1호
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• pp.26-33
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• 1992

파-흐름의 공존장에서 실트질 점토의 부상특성을 연구하기 위해 조파수조에 흐름발생장치를 설치하며 파낭만 존재하는 경우, 순류 및 역류가 존재하는 경우에 대해서 장적물의 부상실험을 하였다. 역류가 작용할 때가 순류가 작용할 때보다 부상량이 훨씬 많았는데 이는 역류가 작용할 때는 저면에 난류성분이 발달하지만, 순류가 작용할 때는 진동류 효과가 감소하기 때문이다. 파-흐름의 공존장에서 실트질 점토의 부상양계저면전단응력은 $ au$$_{c}$~0.045 N/$m^2$인 것으로 추정되었다. 초기부상률과 저면전단응력과의 관계식 및 초기부상률과 측정된 유의파고와의 관계식이 도출되었는데, 초기부상률과 저면전단응력과의 관계는 상당히 분산되어 나타났으나, 초기부상률과 측정된 유의파고와의 관계는 상관성이 양호하게 나타났다. 파동하에서 장적물의 농도가 거의 평형상태에 도달했을 때에 농도의 연직경사로부터 산정된 장적물의 연직확산계수는 저면에서 수심의 1/2 지점까지는 지수형태로 증가하는 양상을 나타냈으나, 그 이상부터는 수심에 관계없이 거의 일정하게 나타났다.다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제1권2호
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• pp.71-81
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• 1998

이 논문에서는 홍도와 마라도에서의 파랑의 통계적 특성을 살펴보았다. 두 지역에서의 스펙트럼법과 시계열에서 얻은 유의파고를 이용하여 파고주기결합분포를 얻었으며 여러 가지 통계적인 특성을 살펴보았다. 주파수의 대역폭이 협대역이 아닌 경우에 개별 파고분포에 롱기히긴스가 제안한 수정레일리분포를 사용할 수 있다. 그러나 이 분포함수는 경험상수를 결정해야하는 불편함 때문에 널리 사용되지 않고 있었다. 본 논문에서는 수정레일리분포의 경험상수를 결정하는 간단한 방법을 제안하였다. 설계파고의 추정에서 서로 다른 분포함수 선택에 따른 영향은 크지 않다. 그러나 스펙트럼법과 시계열에서 얻은 파랑자료 사용에 따라서 한계파고의 추정치는 큰 차이를 보인다.

• 한국항해항만학회지
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• 제27권2호
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• pp.111-119
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• 2003

해상수송의 안전성을 개선하는 하나의 수란으로서, 해상풍 정보로부터 예정 항로상에서 조우하게될 파랑정보를 높은 정밀도로 예측하여 단시간에 본선에 제공할 수 있는 시스템을 개발할 필요가 있다. 본 연구에서는 이의 제1단계로서 대양에서의 다방향 불규칙파 예측을 위한 파랑추산모델을 제시하였다. 검토방법으로는 과거 실제 해역에서 발생한 황천에 기인한 선박 침몰사고를 대상으로 선박의 항행 일정에 따른 해상풍의 분석 및 파랑추산시뮬레이션을 수행하였으며, 이로부터 사고 선박이 조우한 해상을 평가하고 모델의 재현성 및 정도를 검토하였다. 연구비 결과, 사고 선박은 침몰사고의 원인이 Okhotsk해에서 발달한 저기압에 의해 급속히 성장한 고파랑 해역을 회피하지 못하여 발생한 것에 있음을 명백히 하였으며, 본 계산에 이용한 제3세대 파랑추산모델(WAM)로부터의 결과는 실제 관측 파랑의 유의파고, 주기, 방향 스펙트럼 등 항행관련의 파랑제원과 잘 부합되었으며, 실용 선박에서의 예측시스템 구축에 적용성이 양호한 것으로 나타났다.

• 한국해양공학회지
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• 제35권4호
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• pp.273-286
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• 2021

In recent years, as human casualties and property damage caused by hazardous waves have increased in the East Sea, precise wave prediction skills have become necessary. In this study, the Simulating WAves Nearshore (SWAN) third-generation numerical wave model was calibrated and optimized to enhance the accuracy of winter storm wave prediction in the East Sea. We used Source Term 6 (ST6) and physical observations from a large-scale experiment conducted in Australia and compared its results to Komen's formula, a default in SWAN. As input wind data, we used Korean Meteorological Agency's (KMA's) operational meteorological model called Regional Data Assimilation and Prediction System (RDAPS), the European Centre for Medium Range Weather Forecasts' newest 5th generation re-analysis data (ERA5), and Japanese Meteorological Agency's (JMA's) meso-scale forecasting data. We analyzed the accuracy of each model's results by comparing them to observation data. For quantitative analysis and assessment, the observed wave data for 6 locations from KMA and Korea Hydrographic and Oceanographic Agency (KHOA) were used, and statistical analysis was conducted to assess model accuracy. As a result, ST6 models had a smaller root mean square error and higher correlation coefficient than the default model in significant wave height prediction. However, for peak wave period simulation, the results were incoherent among each model and location. In simulations with different wind data, the simulation using ERA5 for input wind datashowed the most accurate results overall but underestimated the wave height in predicting high wave events compared to the simulation using RDAPS and JMA meso-scale model. In addition, it showed that the spatial resolution of wind plays a more significant role in predicting high wave events. Nevertheless, the numerical model optimized in this study highlighted some limitations in predicting high waves that rise rapidly in time caused by meteorological events. This suggests that further research is necessary to enhance the accuracy of wave prediction in various climate conditions, such as extreme weather.