Global warming and climate change are increasing the intensity of typhoons and hurricanes and thus increasing the risk effects of typhoon and hurricane hazards on nuclear power plants (NPPs). To reflect these changes, a new NPP should be designed to endure design-basis hurricane wind speeds corresponding to an exceedance frequency of $10^{-7}/yr$. However, the short typhoon and hurricane observation records and uncertainties included in the inputs for an estimation cause significant uncertainty in the estimated wind speeds for return periods of longer than 100,000 years. A logic-tree framework is introduced to handle the epistemic uncertainty when estimating wind speeds. Three key parameters of a typhoon wind field model, i.e., the central pressure difference, pressure profile parameter, and radius to maximum wind, are used for constructing logic tree branches. The wind speeds of the simulated typhoons and the probable maximum wind speeds are estimated using Monte Carlo simulations, and wind hazard curves are derived as a function of the annual exceedance probability or return period. A logic tree decreases the epistemic uncertainty included in the wind intensity models and provides reasonably acceptable wind speeds.
폭풍으로 인한 연안재해 피해에 대한 적절한 대응책을 수립하기 위해서는 빈도 해일고 산정에 대한 연구가 필요하다. 과거에 관측된 태풍은 모집단 수가 적기 때문에 tropical cyclone risk model(TCRM)을 이용해 역사태풍의 이동경로와 중심기압을 확률밀도함수로 추정하여 확률적으로 발생하는 176,689개의 합성태풍을 생성하였다. 아울러 중국 남동부 연안으로 상륙한 후 재부상 하거나 소멸되는 태풍 특성을 합성태풍에 고려하기 위해 역사태풍의 이동각도를 확률밀도함수로 추정하고 감쇠 매개변수와 함께 적용하여 중국 남동부 연안에서 서남해안으로 이동하는 태풍의 통과율이 개선되었다. 태풍속성은 역사태풍으로부터 분석하였으며 중심기압과 최대풍속($V_{max}$), 최대풍속 반경($R_{max}$)의 상관관계식을 산정하여 합성태풍에 적용하였다. 해일고는 ADCIRC 모형을 이용해 조석과 합성태풍을 고려하여 산정하였으며 Perl script로 자동화하였다. 확률적으로 발생시킨 합성태풍에 의한 해일고는 실제 자연현상에서 발생하는 해일고와 유사하게 나타나기 때문에 빈도 해일고를 산정할 수 있다. 따라서 일반화된 극치분포(Generalized Extreme Value, GEV)의 모수를 추정하여 극치 해일고를 산정하였으며, 100년 빈도 해일고는 경험모의기법으로 산정한 빈도 해일고와 비교하여 만족스러운 결과가 도출되었다. 본 연구에서 제안한 방법은 일반 해역에서 빈도 해일고 산정시 활용될 수 있다.
우리나라는 여름철의 큰 호우로 인해 주기적인 홍수피해가 발생하며, 이러한 호우의 원인은 태풍과 집중호우로 구분 할 수 있다 태풍은 열대 지방에서 발생하여 주기적으로 우리나라를 내습하여 극심한 강우와 강풍으로 인해 큰 피해를 발생시키고 있으며, 일반적으로 태풍에 의한 피해가 집중호우보다 큰 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 우리나라에 발생하는 강우 사상을 태풍과 집중호우로 구분하여 호우 원인별로 지속시간별 연 최대 강우량을 구축하였다. 따라서 발생 원인별로 구축된 시간강우자료의 통계분석을 통해 기본적인 특성을 파악하고 빈도해석을 통해 강우의 발생 원인별로 확률강우량을 산정하여 비교 분석하였다. 분석 결과에서 태풍에 의해 산정된 확률강우량은 지속시간과 재현기간이 커질수록 확률강우량의 증가가 전호우에 의한 확률강우량 보다 큰 지점이 있는 것으로 나타났다.
There were 35 typhoons affecting Korean Peninsula from 1999 to 2009(The average annual number of typhoon is 3.18). Among these typhoons, the number of typhoon passing through the Yellow sea, the Southern sea and the East sea were 14, 6 and 15 respectively. Wind speed on the height of 10 m can be finally estimated using the surface roughness after we calculate wind speed on the height of 300 m from the data on the surface of 700 hPa. From the wind speeds on the height of 10 m, we can understand the regional distributions of strong wind speed are very different according to the typhoon tracks. Wind speed range showing the highest frequency is 10~20 m/s(45.69%), below 10 m/s(30.72%) and 20~30 m/s(17.31%) in high order. From the analysis of the wind speed on the hight of 80 m, we can know the number of occurrence of wind speed between 50 and 60 m/s that can affect wind power generation are 104(0.57%) and those of between 60 and 70 m/s that can be considered as extreme wind speed are even 8(0.04%).
The storm surges caused by the typhoon Brenda in 1985 were studied by analysing tidal observation data at 7 stations along the south coast of the Korean peninsula. The tidal deviation at these stations along the coast are discussed in association with meteorological data. The sea level anomalies were studied by means of the Empirical Orthogonal Function (EOF) analysis and the Fast Fourier Transform(FFT) method. From the result of EOF analysis, the temporal and spatial variations of storm surge were described by the first mode of EOF, which is $73\%$ of the total variances during the passage of typhoon Brenda. From the results of FFT spectral analysis, the peak energy of the autospectrum for surge, atmospheric pressure, and wind stress appeared in the low frequency fluctuations band. The result of FFT analysis showed that the typhoon surge was related chiefly to the atmospheric pressure change in an open bay such as Cheju and Keomundo harbor, while it was influenced mainly by the wind stress in the semi-enclosed waters of Yeosu, Chungmu and Kadukdo.
A Wind and Structural Health Monitoring System (WASHMS) has been installed in the Tsing Ma suspension Bridge in Hong Kong with one of the objectives being the verification of analytical processes used in wind-resistant design. On 2 August 1997, Typhoon Victor just crossed over the Bridge and the WASHMS timely recorded both wind and structural response. The measurement data are analysed in this paper to obtain the mean wind speed, mean wind direction, mean wind inclination, turbulence intensity, integral scale, gust factor, wind spectrum, and the acceleration response and natural frequency of the Bridge. It is found that some features of wind structure and bridge response are difficult to be considered in the currently used analytical process for predicting buffeting response of long suspension bridges, for the Bridge is surrounded by a complex topography and the wind direction of Typhoon Victor changes during its crossing. It seems to be necessary to improve the prediction model so that a reasonable comparison can be performed between the measurement and prediction for long suspension bridges in typhoon prone regions.
The impact of climate change on typhoons is a major concern in East Asia, especially due to the destructive effects of heavy rainfall on society and the economy, as many megacities are located along coastal regions. Although observations suggest significant changes in typhoon heavy rainfall, the extent to which anthropogenic forcing contributes to these changes has yet to be determined. In this study, we demonstrate that anthropogenic global warming has a substantial impact on the observed changes in typhoon heavy rainfall in the western North Pacific region. Observation data indicates that, in general, typhoon heavy rainfall has increased (decreased) in coastal East Asia (tropical western North Pacific) during the latter half of the 20th century and beyond. This spatial distribution is similar to the "anthropogenic fingerprint" observed from a set of large ensemble climate simulations, which represents the difference between Earth systems with and without human-induced greenhouse gas emissions. This provides evidence to support the claim that the significant increase in the frequency of typhoon heavy rainfall along coastal East Asia cannot be solely explained by natural variability. In addition, our results indicate that the signal of the "anthropogenic fingerprint" has been increasing rapidly since the mid-1970s and departed from natural variability in the early 2000s, indicating that the regional summer climate has already crossed the tipping point.
The present study analyzes the characteristics of 43 typhoons that affected the Korean Peninsula between 2002 and 2015. The analysis was based on 3-second gust measurements, which is the maximum wind speed relevant for typhoon disaster prevention, using a typhoon disaster prevention model. And the distribution and characteristics of the 3-second gusts of four typhoons, RUSA, MAEMI, KOMPASU, and BOLAVEN that caused great damage, were also analyzed. The analysis show that between May and October during which typhoons affected the Korean Peninsula, the month with the highest frequency was August(13 times), followed by July and September with 12 occurrences each. Furthermore, the 3-second gust was strongest at 21.2 m/s in September, followed by 19.6 m/s in August. These results show that the Korean Peninsula was most frequently affected by typhoons in August and September, and the 3-second gusts were also the strongest during these two months. Typhoons MAEMI and KOMPASU showed distribution of strong 3-second gusts in the right area of the typhoon path, whereas typhoons RUSA and BOLAVEN showed strong 3-second gusts over the entire Korean Peninsula. Moreover, 3-second gusts amount of the ratio of 0.7 % in case of RUSA, 0.8 % at MAEMI, 3.3 % at KOMPASU, and 21.8 % at BOLAVEN showed as "very strong", based on the typhoon intensity classification criteria of the Korea Meteorological Administration. Based on the results of this study, a database was built with the frequencies of the monthly typhoons and 3-second gust data for all typhoons that affected the Korean Peninsula, which could be used as the basic data for developing a typhoon disaster prevention system.
본 연구에서는 우리나라를 주기적으로 내습하여 많은 강수를 유발시키는 태풍의 특성에 대해 고찰하고, EST 기법에 적용하여 극한강수량을 산정하였다. 우리나라에 영향을 준 태풍은 연평균 3.18회 발생하고, 약 107시간 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한, 태풍에 의해 발생하는 강수량은 관측 지점과 발생한 태풍별로 매우 상이한 강수량을 갖는 것으로 분석되었다. 태풍으로 인한 극한강수량의 특성 분석을 위해 지속시간 1시간과 24시간 연최대시간강수량 및 태풍에 의해 발생한 각 연강수량을 대상으로 변동성 및 경향성 분석을 수행하였다. 분석결과에서 전라도와 경상도 및 강원도 지역에서 극한강수량의 평균과 표준편차가 과거에 비해 증가한 것으로 나타났다. 또한, 우리나라에 영향을 준 것으로 나타난 143개 태풍에 대하여, 중심 위치 및 중심 기압 자료와 우리나라 강수관측소의 시간강수량 자료를 이용하여 EST 기법에 적용하였다. EST 기법을 적용하여 지속시간별 재현기간별 극한강수량을 산정한 결과, 전라도와 경상도 및 강원도 지역이 태풍에 의해 극한강수가 발생할 가능성이 큰 것으로 나타났다.
최근 기후변화로 인해 태풍의 강도와 빈도가 증가하고 있으며, 태풍은 원자력발전소의 소외전원상실(LOOP)을 발생시킬 수 있다. 따라서, 태풍 동반 강풍에 대한 소외전력망의 확률론적 안전성 평가(PSA)를 통한 대비가 필요하다. 하지만, 원자력발전소의 소외전력망에 대한 태풍 동반 강풍 PSA 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 국내원전부지 중 소외전력망의 피해가 잦았던 고리원전부지를 대상으로 소외전력망의 태풍 동반 강풍에 의한 PSA를 수행하였다. 태풍 동반 강풍에 의한 소외전력망의 PSA를 수행하기 위해 고리원전부지의 태풍재해도를 Logic Tree와 Monte Carlo Simulation을 활용하여 도출하였다. 전력망을 구성하는 요소의 취약도를 활용하여 전력망의 취약도 분석을 수행하였다. 최종적으로 소외전력망이 원자력발전소에 전력을 공급하지 못할 확률을 정량적으로 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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