• 대기
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• 제24권4호
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• pp.555-563
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• 2014

The impacts of dynamic and thermodynamic schemes used in the Community Ice CodE (CICE), the Los Alamos sea ice model, on sea ice concentration, extent and thickness over the Arctic and Antarctic regions are evaluated. Using the six dynamic and thermodynamic schemes such as sea ice strength scheme, conductivity scheme, albedo type, advection scheme, shortwave radiation method, and sea ice thickness distribution approximation, the sensitivity experiments are conducted. It is compared with a control experiment, which is based on the fixed atmospheric and oceanic forcing. For sea ice concentration and extent, it is found that there are remarkable differences between each sensitivity experiment and the control run over the Arctic and Antarctic especially in summer. In contrast, there are little seasonal variations between the experiments for sea ice thickness. In summer, the change of the albedo type has the biggest influence on the Arctic sea ice concentration, and the Antarctic sea ice concentration has a greater sensitivity to not only the albedo type but also advection scheme. The Arctic sea ice thickness is significantly affected by the albedo type and shortwave radiation method, while the Antarctic sea ice thickness is more sensitive to sea ice strength scheme and advection scheme.

• 한국지구과학회지
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• 제36권1호
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• pp.82-89
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• 2015

전지구 해양 해빙 예측시스템인 NEMO-CICE/NEMOVAR의 해빙 초기조건의 특성을 2013년 6월부터 2014년 5월까지 북극영역에 대하여 분석하였다. 이를 위하여 관측 자료와 재분석 자료를 모델의 초기조건과 비교하였다. 모델 초기조건은 관측에서 나타나는 해빙 면적과 해빙 두께의 월 변동을 잘 보이는 반면, 분석 기간 동안 관측과 재분석 자료보다 북극의 해빙 면적을 좁게, 해빙 두께를 얇게 나타내었다. 모델 초기조건의 북극 해빙 면적이 좁은 것은 해빙의 경계 지역에서 해빙 농도 초기조건이 약 20% 정도 재분석자료보다 낮기 때문이다. 또한 북극 평균 해빙 두께가 얇게 나타나는 이유는 연중 두꺼운 해빙이 유지되는 그린란드 및 북극 군도와 인접한 북극해 영역에서 모델의 초기조건이 약 60 cm 정도 얇기 때문이다.

• 대기
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• 제25권1호
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• pp.155-167
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• 2015

A dynamical seasonal prediction system for boreal winter utilizing cryospheric information was developed. Using the Community Atmospheric Model, version3, (CAM3) as a modeling system, newly developed snow depth initialization method and sea ice concentration treatment were implemented to the seasonal prediction system. Daily snow depth analysis field was scaled in order to prevent climate drift problem before initializing model's snow fields and distributed to the model snow-depth layers. To maximize predictability gain from land surface, we applied one-month-long training procedure to the prediction system, which adjusts soil moisture and soil temperature to the imposed snow depth. The sea ice concentration over the Arctic region for prediction period was prescribed with an anomaly-persistent method that considers seasonality of sea ice. Ensemble hindcast experiments starting at 1st of November for the period 1999~2000 were performed and the predictability gain from the imposed cryospheric informations were tested. Large potential predictability gain from the snow information was obtained over large part of high-latitude and of mid-latitude land as a result of strengthened land-atmosphere interaction in the modeling system. Large-scale atmospheric circulation responses associated with the sea ice concentration anomalies were main contributor to the predictability gain.

• 대한조선학회논문집
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• 제44권3호
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• pp.340-347
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• 2007

Main purpose of the study is to develop a transit model for icebreaking cargo vessels in the Northern Sea Route and to select optimum sea routes with the shortest navigation time and the lowest operation cost. This numerical model executed with basic information such as ship capabilities, transit directions and months of transit, can calculate total transit distance and elapsed time, mean speed, operation cost for each vessel. In the transit model. environment information such as the site-specific ice conditions, wave and wind states are utilized for four different months (April, June, August, and October) along the Northern Sea Route. The model also defines a necessary period of an icebreaker escort. Then the optimum sea routes are selected and visually displayed on the digital map using a commercial software ArcGIS. Usefulness of the selected sea routes is discussed.

• 한국해안해양공학회지
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• 제1권1호
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• pp.87-92
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• 1989

극지에서의 충돌 빙하중의 크기를 구하기 위해 지반, 구조 및 구조물을 일체로 하는 동적 모델을 제시하였다. 지반은 감쇠 효과를 고려한 비선형 스프링으로 이상화하였으며, 부빙과 구조물의 상호작용은 얼음의 특성을 고려한 비선형 스프링으로 이상화하였다. 이 모델에 의한 여름과 겨울의 부빙의 질량과 속도에 따른 영향을 모래지반과 시일토지반에 대해 각각 해석하여 에너지 평형 방법과 비교하였다. 해석 결과 모래지반의 경우는 대체적으로 에너지 평형 방법에 의한 값이 동적 모델에 의한 값보다 작게 나타났으며, 시일 토지반의 경우는 그 반대로 나타났다.

• 대한조선학회논문집
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• 제53권2호
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• pp.85-91
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• 2016

The most important factor in the structural design of ships and offshore structures operating in arctic region is ice load, which results from ice-structure interaction during the ice collision process. The mechanical properties of ice related to strength and failure, however, show very complicated aspect varying with temperature, volume fraction of brine, grain size, strain rate and etc. So it is nearly impossible to establish a perfect material model of ice satisfying all the mechanical characteristics completely. Therefore, in general, ice collision analysis was carried out by relatively simple material models considering only specific aspects of mechanical characteristics of ice and it would be the most significant cause of inevitable errors in the analysis. Especially, it is well-known that the most distinctive mechanical property of ice is high dependency on strain rate. Ice shows brittle attribute in higher strain rate while it becomes ductile in lower strain rate range. In this study, the simulation method of ice collision to ship hull using the nonlinear dynamic FE analysis was dealt with. To consider the strain rate effects of ice during ice-structural interaction, strain rate dependent constitutive model in which yield stress and hardening behaviors vary with strain rate was adopted. To reduce the huge amount of computing time, the modeling range of ice and ship structure were restricted to the confined region of interest. Under the various scenario of ice-ship hull collision, the structural behavior of hull panels and failure modes of ice were examined by nonlinear FE analysis technique.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2005년도 후기학술대회논문집
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• pp.156-157
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• 2005

Gas hydrate is ice-like crystalline lattice, formed at appropriate temperature and pressure, in which gas molecules are trapped. It is worldwide popular interesting subject as a potential energy. In korea, a seismic survey for gas hydrate have performed over the East sea by the KIGAM since 1997. In this paper, we had conducted numerical and physical modeling experiments for seismic properties on gas hydrate with field data which had been acquired over the East sea in 1998. We used a finite difference seismic method with staggered grid for 2-D elastic wave equation to generate synthetic seismograms from multi-channel surface seismic survey, OBC(Ocean Bottom Cable) and VSP(Vertical Seismic Profiling). We developed the seismic physical modeling system which is simulated in the deep sea conditions and acquired the physical model data to the various source-receiver geometry. We carried out seismic complex analysis with the obtained data. In numerical and physical modeling data, we observed the phase reversal phenomenon of reflection wave at interface between the gas hydrate and free gas. In seismic physical modeling, seismic properties of the modeling material agree with the seismic velocity estimated from the travel time of reflection events. We could easily find out AVO(Amplitude Versus Offset) in the reflection strength profile through seismic complex analysis.

• 한국해양공학회지
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• 제37권4호
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• pp.145-157
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• 2023

Due to a recent increase in maritime activities in South Korea, the frequency of maritime distress is escalating and poses a significant threat to lives and property. The aim of this study was to validate a drift trajectory prediction technique to help mitigate the damages caused by maritime distress incidents. In this study, OpenDrift was verified using satellite drifter data from the Korea Hydrographic and Oceanographic Agency. OpenDrift is a Monte-Carlo-based Lagrangian trajectory modeling framework that allows for considering leeway, an important factor in predicting the movement of floating marine objects. The simulation results showed no significant differences in the performance of drift trajectory prediction when considering leeway using four evaluation methods (normalized cumulative Lagrangian separation, root mean squared error, mean absolute error, and Euclidean distance). However, leeway improved the performance in an analysis of location prediction conformance for maritime search and rescue operations. Therefore, the findings of this study suggest that it is important to consider leeway in drift trajectory prediction for effective maritime search and rescue operations. The results could help with future research on drift trajectory prediction of various floating objects, including marine debris, satellite drifters, and sea ice.

• 한국해양학회지:바다
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• 제28권1호
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• pp.1-18
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• 2023

동해는 전 세계적으로 가장 빠른 수준의 온난화를 경험하는 해역 중 하나로서, 기후변화에 민감하게 반응할 뿐 아니라 대양에 비해 월등히 짧은 순환 주기를 가지고 있기 때문에 미래의 대양 환경 변화에도 중요한 시사점을 주는 것으로 알려져 있다. 그러나 동해 심층 해수의 특성과 순환의 변화 과정에 대한 연구는 동해 전역의 심층을 정밀하게 조사하기 위한 국제협력 프로그램이 자리잡고, 측정 장비의 분해능을 포함하는 관측기술과 수치모델 모의 능력이 크게 향상된 최근(1990년대 이후)에서야 본격화되고 있다. 여기서는 동해 심층 해수의 물리적 특성과 순환의 변화 과정에 대한 그간의 연구 결과를 요약하고, 향후 남은 과제를 제시하고자 한다. 동해는 내부에서 자체적으로 심층 해수가 생성되며 대양과 분리된 독특한 심층 순환 구조를 가진다. 동해의 수백 m 수심 아래에는 수온이 낮고(<1℃) 염분이 거의 일정(34.0-34.1)한 해수가 분포하기 때문에 오랜 기간 이 해수를 일본해고유수(동해고유수)로 명명된 단일 해수로 여겨 왔다. 그러나 1990년대 이후 정밀한 관측이 이루어지며, 동해 심층을 채우고 있는 해수가 적어도 3개의 서로 다른 물리적 특성을 가진 해수(중앙수, 심층수, 저층수)로 구성됨이 밝혀졌다. 이들 3개 해수의 물리적 특성과 해수 사이의 경계 수심은 항상 일정한 것이 아니라, 지난 수십 년 동안 유의한 수준의 변화를 겪어왔다. 동해 북부 해역의 대마난류 재순환, 해양-대기 열과 담수의 교환량, 해빙 형성에 영향을 받는 대류(심층사면대류 및 심층외양대류) 과정에 따라 심층 해수 생성에 뚜렷한 차이가 발생했기 때문이다. 생성된 심층 해수는 수심이 얕은 곳을 오른쪽에 두고 일본 분지에서부터 반시계 방향으로 울릉 분지, 야마토 분지를 차례로 거쳐 다시 일본 분지로 수송되며, 이 수평적인 심층 순환도 변화를 겪어 왔다. 수평적인 심층 순환은 동시에 남북 및 연직 방향의 순환(자오면 순환) 경로와 강도의 변화를 동반한다. 동해는 수천 년 규모의 순환 주기를 가지는 대양에 비해 훨씬 짧은 수백 년 혹은 그 이내의 순환 시간 규모를 가지기 때문에 동해 심층 해수의 물리적 특성과 자오면 순환의 급격한 변화를 더 뚜렷하게 볼 수 있을 것으로 기대 가능하다. 심층 및 자오면 순환 사이의 연계성, 대양과 동해의 유출입 해수 수송을 포함하는 동해 상층 순환과 심층 순환 사이의 연계성은 아직까지 잘 밝혀지지 않았다. 동해 심층 해수 수송의 경로와 강도를 지배하는 다양한 과정들에 대한 후속 연구들이 요구된다.

• 대기
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• 제29권1호
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• pp.87-103
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• 2019

이 기술 노트에서는 중간복잡도 지구시스템모델의 하나인 LOVECLIM의 1.3 버전의 특성과 설치 및 운영 방법을 살펴보았으며, 두 종류의 홀로세의 기후 실험을 수행하고 그 결과를 기존 CMIP5/PMIP3실험결과와 비교, 분석하였다. 이 연구에서 수행된 홀로세 중기 평형기후실험과 홀로세 중기부터 현재까지의 점진적 기후변화 실험 결과를 CMIP5/PMIP3 실험 결과와 비교하여 살펴본 결과, 연직 3층의 준지균 근사 방정식을 사용하는 LOVECLIM의 대기모델은 지면대기 온도, 200 hPa 동서방향 바람, 800 hPa 남북방향 바람의 전구 분포의 공간상관도와 편차에서 CMIP5/PMIP3에 참여한 최신의 기후모델들에 비하여 상대적으로 낮은 대기장의 모의정확도를 보였지만, 전구 지면온도의 분포 및 변화, 대륙 연안 지역의 800 hPa 바람장, 200 hPa 동서방향 바람장 등은 최신의 기후모델과 유사한 모의 특성을 보였다. 특히 최근 6천년간의 장기 기후변화 실험은 단일 CPU 환경에서 약 4일 정도의 적분을 통해 수행되었음에도 CMIP5/PMIP3 기후모델들에서 모의된 두 시기의 지면온도의 주요한 차이를 잘 모의하고 있는 것으로 나타났다. 이렇듯 중간복잡도 지구시스템모델은 상대적으로 낮은 정확도로 인하여 범용적인 연구 도구로 활용되기에는 한계가 있지만, 고기후 등 특정 분야의 연구에서는 매우 유용한 연구 도구로 활용될 수 있다. 이러한 활용성은 중간복잡도 지구시스템모델을 이용한 여러 연구 결과들에서도 살펴볼 수 있으며, 이 기술 노트에서 소개된 LOVECLIM의 특성 및 설치 과정이 LOVECLIM을 이용한 다양한 국내 연구에 기여할 수 있길 기대한다.