부산 용호만에서 선박용 X-band 레이더에 의한 쇄파의 원격 모니터링
Remote monitoring of the breaking ocean waves by a marine X-band radar in Yongho Man, Busan.
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초록
본 연구에서는 2005년 9월 우리나라에 큰 피해를 초래한 제 14호 태풍 나비가 부산 인근을 통과할 때, 선박용 X 밴드 레이더를 이용하여 부산 용호만 연안으로 엄습하는 쇄파의 레이더 영상을 실시간으로 수록하고, 쇄파가 엄습하는 동적거동 패턴 및 파장, 또한, 연안 쇄파대에 있어서 쇄파의 생성과정을 3차원 해저 지형과 연관시켜 분석, 고찰하였다. 먼저, 쇄파의 radar image를 3차원 해저 지형도와 중첩시켜 분석한 결과, 쇄파는 레이더 안테나로부터 진방위 95.6°, 거리 2.25 마일 (35˚ 07.874´ N, 129˚ 09.243´ E)의 급경사면의 해저 언덕 (수심 4.6m)으로부터 나타나기 시작하여 진방위 298° 방향의 남천 어촌계 방파제를 향해 내습하였다. CWT 기법에 의해 이와 같이 내습하는 쇄파의 레이더 영상신호에 대한 주파수 스펙트럼을 분석한 결과, 가장 우세한 주파수 성분은 9.719MHz로서, 이 주파수에 대한 쇄파의 파장은 154.3 m이었다. 한편, X-band 레이더 스코프상에 매 순간마다 지시되는 레이더 영상으로부터 쇄파대 외측 영역에 나타나는 쇄파의 파봉 사이의 간격을 EBRL 기능을 이용하여 추정한 결과, 그 쇄파의 평균적인 파장은 약 0.085마일, 즉 157.4m이었다. 이들의 두 결과를 비교해 볼 때, 레이더의 스코프 상에서 직접 직독한 결과는 CWT에 의한 추정결과보다 3.1 m 더 컸다. 이들의 결과로부터 레이더 영상을 CWT 기법에 의해 실시간으로 분석하면 쇄파의 주기, 진행방향 등을 정량적으로 모니터링할 수 있음을 알 수 있었다.
Abstract
This paper describes the remote monitoring of breaking ocean waves generated by Typhoon Nabi, whose name means butterfly in Korean, using a marine X-band radar in the Yongho Man, Busan, Korea. The basic purpose of this study is to investigate the dynamic behavior and to estimate the periods of breaking waves across the surf zone from radar image sequences. In these experiments, the land-based radar system imaged the inshore zone of three miles from the coastline to a isobath of 30 meters. The wave period and the dominant wave direction for breaking ocean waves extracted directly from radar image sequences were 157.4 meters and 298 degrees, respectively. However, the result calculated quantitatively by the continuous wavelet transform (CWT) showed that the period of breaking waves was 154.3 meters. The average difference in breaking wave periods between the value extracted by using EBRL (electronic bearing and range line) of radar and the calculated value by CWT was 3.1 meters, showing that the CWT method is also accurate. These results suggest that a marine X-band radar system is a viable method of monitoring the breaking ocean waves.
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