KR101613186B1 - Method and system for predicting ocean circulation and wave in coastal areas - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 해양순환 및 파랑 예측 시스템을 개시한다. 상기 시스템은 해양순환 및 파랑 예측 대상 해역을 다수의 광역 및 연안 격자로 구분하는 격자 구성 모듈; 상기 해양순환 및 파랑 예측 대상 해역에 대한 기상 데이터를 제공하는 기상 수치 모델; 지구 전체 해역에 대한 조석 데이터를 제공하는 대양 조석 모델로부터 수신한 조석 데이터와, 지구 전체 해역에 대한 해양순환 데이터를 제공하는 대양 순환 모델로부터 수신한 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터를 다운 스케일링(down scaling)하고, 상기 기상 수치 모델에서 수신한 기상 데이터를 이용하여 광역 격자의 해양순환 예측 데이터를 계산하고, 상기 광역 격자의 해양순환 예측 데이터를 내포화(nesting)하여 연안 격자의 해양순환 예측 데이터를 생성하는 해양순환 예측 모델; 상기 해양순환 예측 모델로부터 수신한 해양순환 예측 데이터 및 상기 기상 수치 모델에서 수신한 기상 데이터를 입력 값으로 하여 작용평형방정식으로 해당 광역 및 연안 격자에서의 파랑 예측 데이터를 생성하는 파랑 예측 모델을 포함할 수 있다.The present disclosure discloses an ocean circulation and wave prediction system. The system includes a grid construction module for dividing an ocean circulation and wave prediction target sea area into a plurality of wide-area and coastal lattices; A meteorological model providing meteorological data on the maritime circulation and the wave prediction target sea area; Downscaling the temperature, salinity, current, and sea level altitude data received from the tidal data received from the ocean tidal model that provides tidal data for the entire region of the earth and from the ocean circulation model providing the ocean circulation data for the entire region downward scaling of the coastline lattice, calculating the ocean circulation prediction data of the wide-area lattice using the weather data received in the vapor-phase numerical model, and nesting the ocean circulation prediction data of the wide- Ocean circulation prediction model; And a wave prediction model for generating wave prediction data in the corresponding wide area and coastal lattice using the operation equilibrium equation using the ocean circulation prediction data received from the ocean circulation prediction model and the weather data received in the vapor phase numerical model as input values .

Description

연안국지 해수순환 및 파랑 예측 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PREDICTING OCEAN CIRCULATION AND WAVE IN COASTAL AREAS}Field of the Invention < RTI ID = 0.0 > [0001] < / RTI > A method and system for predicting seawater circulation &

본 명세서는 연안 국지의 해수순환 및 파랑을 예측하는 방법 및 그에 사용되는 시스템에 관한 것이다. 더 상세하게는 우리나라 연안에서의 72시간 해수순환 및 파랑 예측 시스템에 관한 것이다.This specification relates to a method for predicting seawater circulation and wave in a coastal region and a system used therefor. More specifically, the present invention relates to a 72-hour seawater circulation and wave prediction system in the Korean coastal area.

연안침수, 유류오염사고 등과 같이 연안에서 발생하는 재해는 해수면과 해수의 흐름과 깊은 관련이 있다. 그러므로 연안해역에서의 정확한 해수면과 유속의 예측은 해양산업뿐만 아니라 해안지역의 방호 및 해난사고 시 수색구조, 유류확산 추정에서 매우 중요하다. 해수의 유동은 천체의 운동에 의한 주기적인 천문조, 폭풍해일, 지진해일, 저기압, 파랑 등 여러 요인의 복합적인 작용의 결과로 나타나기 때문에 종래의 기술에서는 정확한 예측에 한계가 있었다.Coastal inundation, oil pollution accidents, and other coastal disasters are deeply related to sea level and seawater flow. Therefore, accurate prediction of sea level and flow rate in the coastal area is very important in the search structure and estimation of oil diffusion in marine industry as well as coastal protection and marine accidents. The flow of seawater is a result of complex action of various factors such as periodic astronomical movement, storm surge, tsunami, low pressure,

이에 연안 모델의 결과와 관측자료를 상호 유기적으로 결합하여 보다 신뢰성 있는 연안정보를 생산할 수 있는 예측 시스템이 요청된다.Therefore, a prediction system that can produce more reliable coastal information by organically combining the results of the coastal model and the observed data is required.

또한, 조간대가 넓게 분포한 우리나라의 지형에 필수적인 조간대 처리가 가능한 연안 지역 해양순환 모델이 요청되고 있다.In addition, a coastal ocean circulation model is needed that can treat intertidal conditions, which is essential for the terrain of Korea, where the intertidal zone is widely distributed.

한편, 연안공학에서는 바다의 파랑을 유의파 상당의 규칙파로 취급하여 파의 굴절, 회절, 천수, 쇄파, 마찰 소산 등에 의한 변형을 취급한다. 하지만, 잘 알려져 있는 것처럼 해양에서 발생되는 실제의 해파는 파고, 주기, 파향이 각양각색인 파의 복합으로서 매우 불규칙한 자연현상이기 때문에 파랑에너지의 분포를 주파수와 파향의 함수로 나타내는 소위 파향 스펙트럼의 개념이 도입되어 현재 파랑 예측에 활용되고 있다.On the other hand, in the coastal engineering, the wave of the sea is handled as a regular wave equivalent to the wave of the wave, and deformation due to wave refraction, diffraction, shaking, breaking wave, friction dissipation is handled. However, as is well known, the actual ocean wave generated in the ocean is a very irregular natural phenomenon as a complex of waves with wave, cycle, and wave, so the concept of the so-called wave spectrum Has been introduced and is now being used for wave prediction.

실제 해상상태는 여러 불규칙한 풍파와 너울이 복합적으로 구성되어 있으므로, 이러한 해상상태의 재현과 해석을 위해서는 에너지 스펙트럼을 고려한 파랑모델을 사용하여야 한다. 에너지 스펙트럼 모델은 해상상태를 주기와 파향에 따라 여러 개의 성분파로 분리하여, 각 성분파의 발달, 소산 및 전파와 성분파 간의 에너지 교환 등을 수치 계산하는 것이다. 스펙트럼 파랑 모델은 성분파 간의 비선형 에너지교환(energy transfer due to nonlinear wave-wave interactions)의 고려 방법에 따라 분류될 수 있다. 첫째, 성분파 사이의 에너지 교환을 고려하지 않는 파랑모델로서 선형 모델, 혹은 제 1세대 모델로 분류되며, DSA-5모델이 대표적이다. 둘째, 성분파 간의 비선형에너지 교환을 불연속적인 각 성분파에 대하여 직접적으로 계산하지 않고 파라미터로 표현하여 고려하는 모델로서 파라미터 모델, 혹은 제 2세대 모델로 분류되며 대표적인 것이 HYPA모델이다. 파랑의 발생, 전파, 소산 및 성분파 간의 비선형에너지 교환 등 파랑이론의 발달과 2차원 파향스펙트럼의 관측자료 축적 및 계산기의 계산 능력 향상에 따라 불연속적인 모든 성분파 사이의 비선형 상호작용에 의한 에너지 수송을 파라미터화 하지 않고 직접 계산하는 비선형모델, 혹은 제 3세대 모델이 개발되었다.Since the actual sea state is composed of various irregular wind and waviness, a wave model considering the energy spectrum should be used for reproducing and analyzing the sea state. The energy spectrum model is to divide the sea state into several component waves according to the period and wave direction, and numerically calculate the development, dissipation and energy exchange between each component wave and the component waves. The spectral wave model can be classified according to the consideration of nonlinear wave-wave interactions due to energy transfer due to the component waves. First, a wave model that does not consider energy exchange between component waves is classified as a linear model or a first-generation model, and the DSA-5 model is representative. Second, nonlinear energy exchange between constituent waves is considered as a parameter model or a second-generation model, which is considered as a parameter considering not directly calculating each discrete wave component but HYPA model. Development of wave theory such as wave generation, propagation, dissipation, and nonlinear energy exchange between constituent waves, energy transfer by nonlinear interactions between all discrete wave components, A nonlinear model, or a third-generation model, was developed that directly computes without parameterization.

본 명세서는 연안 국지의 해수순환 및 파랑을 예측하는 방법 및 그에 사용되는 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다. 보다 구체적으로는 기상 수치 모델, 대양 조석 모델, 대양 순환 모델에서 산출된 해양입력자료를 체계적으로 활용하여 연안 정밀 격자에서의 해양순환 예측 자료를 산출하는 동시에, 기상 수치 모델, 대양 조석 모델에서 수신한 데이터를 활용하여 연안 정밀 격자에서의 파랑 예측 자료를 산출하는 방법과 그에 사용되는 시스템을 제공하는 것에 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a method for predicting seawater circulation and wave in a coastal region and a system used therefor. More specifically, oceanic circulation prediction data in the coastline precision grid are calculated by systematically using marine input data calculated from meteorological numerical model, ocean tide model, and ocean circulation model, The present invention provides a method for calculating wave prediction data in a coastal precision grid using data and a system used therefor.

본 명세서의 실시예에 따라 해양순환 및 파랑 예측 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 해양순환 및 파랑 예측 대상 해역을 다수의 광역 및 연안 격자로 구분하는 격자 구성 모듈; 상기 해양순환 및 파랑 예측 대상 해역에 대한 기상 데이터를 제공하는 기상 수치 모델; 지구 전체 해역에 대한 조석 데이터를 제공하는 대양 조석 모델로부터 수신한 조석 데이터와, 지구 전체 해역에 대한 해양순환 데이터를 제공하는 대양 순환 모델로부터 수신한 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터를 다운 스케일링(down scaling)하고, 상기 기상 수치 모델에서 수신한 기상 데이터를 이용하여 광역 격자의 해양순환 예측 데이터를 계산하고, 상기 광역 격자의 해양순환 예측 데이터를 내포화(nesting)하여 연안 격자의 해양순환 예측 데이터를 생성하는 해양순환 예측 모델; 상기 해양순환 예측 모델로부터 수신한 해양순환 예측 데이터 및 상기 기상 수치 모델에서 수신한 기상 데이터를 입력 값으로 하여 작용평형방정식으로 해당 광역 및 연안 격자에서의 파랑 예측 데이터를 생성하는 파랑 예측 모델을 포함할 수 있다.According to embodiments of the present disclosure, an ocean circulation and wave prediction system is provided. The system includes a grid construction module for dividing an ocean circulation and wave prediction target sea area into a plurality of wide-area and coastal lattices; A meteorological model providing meteorological data on the maritime circulation and the wave prediction target sea area; Downscaling the temperature, salinity, current, and sea level altitude data received from the tidal data received from the ocean tidal model that provides tidal data for the entire region of the earth and from the ocean circulation model providing the ocean circulation data for the entire region downward scaling of the coastline lattice, calculating the ocean circulation prediction data of the wide-area lattice using the weather data received in the vapor-phase numerical model, and nesting the ocean circulation prediction data of the wide- Ocean circulation prediction model; And a wave prediction model for generating wave prediction data in the corresponding wide area and coastal lattice using the operation equilibrium equation using the ocean circulation prediction data received from the ocean circulation prediction model and the weather data received in the vapor phase numerical model as input values .

본 명세서의 다른 실시예에 따라 해양순환 및 파랑 예측 시스템이 해양순환 및 파랑 예측 데이터를 생성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 해양순환 및 파랑 예측 대상 해역을 다수의 광역 및 연안 격자로 구분하는 단계; 기상 수치 모델로부터 상기 해양순환 및 파랑 예측 대상 해역에 대한 기상 데이터를 수신하는 단계; 지구 전체 해역에 대한 조석 데이터를 제공하는 대양 조석 모델로부터 수신한 조석 데이터와, 지구 전체 해역에 대한 해양순환 데이터를 제공하는 대양 순환 모델로부터 수신한 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터를 다운 스케일링(down scaling)하고, 상기 기상 수치 모델에서 수신한 기상 데이터를 이용하여 해당 격자의 해양 순환해양순환 예측 데이터를 계산하고, 상기 해당 격자의 해양순환 예측 데이터를 내포화(nesting)하여 연안 격자의 해양순환 예측 데이터를 생성하는 단계; 상기 수신한 해양순환 예측 데이터 및 상기 기상 데이터를 입력 값으로 하여 작용평형방정식으로 해당 광역 및 연안 격자에서의 파랑 예측 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present disclosure, a method is provided for an ocean circulation and wave prediction system to generate ocean circulation and wave prediction data. Dividing the marine circulation and wave forecasting target sea into a plurality of wide-area and coastal lattices; Receiving meteorological data for the ocean circulation and wave prediction target sea area from the meteorological numerical model; Downscaling the temperature, salinity, current, and sea level altitude data received from the tidal data received from the ocean tidal model that provides tidal data for the entire region of the earth and from the ocean circulation model providing the ocean circulation data for the entire region down-scaling), calculates ocean circulation ocean circulation prediction data of the corresponding lattice using the weather data received in the vapor-phase numerical model, nesting the ocean circulation prediction data of the corresponding lattice, Generating prediction data; And generating wave prediction data in the wide area and the coastal lattice using the operation equilibrium equation using the received ocean circulation prediction data and the weather data as input values.

본 명세서의 실시예들은 연안 격자에서의 수온, 염분, 해류, 해면 고도 등의 해양순환 정보 및 유의 파고, 파향, 너울 등의 파랑 정보를 예측할 수 있으며, 특히 연안 정밀 격자에서의 72시간 예측 데이터를 정밀하게 생성할 수 있는 장점이 있다.Embodiments of the present invention can predict the ocean circulation information such as water temperature, salinity, ocean current, and sea level in the coastal lattice, and wave information such as significant wave, wave, and wavenum, There is an advantage that it can be precisely generated.

또한, 본 명세서의 실시예들을 통해 연안의 해양 상황을 예측할 수 있으므로, 이를 활용하여 해양재난 발생시 피해 저감은 물론 사전에 그에 대비한 계획을 수립하는 데에 유용할 수 있다.In addition, the embodiments of the present invention can predict coastal marine conditions, so that it can be useful for reducing damages in the event of marine disasters and establishing a plan for them in advance.

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 해양순환 및 파랑 예측 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 파랑 예측 모델의 격자 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 해양순환 예측 모델의 격자 구성을 나타낸 도면이다.
도 4a 및 4b는 본 명세서의 일 실시예에 따른 해양순환 예측 모델의 수평 격자 및 수직 격자의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 해양순환 예측 모델의 유한차분 요소를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따라 산출한 해양순환 예측 데이터이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따라 산출한 연안 격자에서의 해양순환 예측 데이터이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 해양순환 및 파랑 예측 방법을 나타낸 흐름도이다.
1 is a block diagram illustrating an ocean circulation and wave prediction system in accordance with one embodiment of the present disclosure.
2 is a diagram illustrating a lattice structure of a wave-predictive model according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a lattice structure of an ocean circulation prediction model according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are views showing the construction of a horizontal grid and a vertical grid of an ocean circulation prediction model according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a finite difference element of an ocean circulation prediction model according to an embodiment of the present invention.
6 is ocean circulation prediction data calculated according to an embodiment of the present invention.
7 is ocean circulation prediction data in a coastal lattice calculated according to an embodiment of the present invention.
8 is a flow chart illustrating a method for predicting ocean circulation and waves according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면 외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the scope of the present invention with reference to the accompanying drawings. The spirit of the present invention should be construed as extending to all modifications, equivalents, and alternatives in addition to the appended drawings.

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 해양순환 및 파랑 예측 시스템을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an ocean circulation and wave prediction system in accordance with one embodiment of the present disclosure.

상기 해양순환 및 파랑 예측 시스템(100)은 해류의 영향을 고려한 파랑 작용 평형 방정식(wave action balance equation)에 기초하여 파랑의 천수, 굴절 그리고 해류에 의한 변형 등을 고려하여 파랑 예측 데이터를 계산한다. 이 외에도 바람에 의한 파의 생성과 파간 상호작용을 재현하며, 백파(white capping), 쇄파 그리고 저면 마찰에 의한 파의 소멸 등도 재현이 가능하다. 또한 상기 해양순환 및 파랑 예측 시스템(100)은 연안과 하구역에 적용할 수 있는 다기능 3차원 수치해석 모델을 채용하여, 조석, 해일과 같은 연안 하구역에서의 물리적 작용(해양순환)을 계산할 수 있다. 상기 해양순환 및 파랑 예측 시스템(100)은 유체특성(수온, 염분 등), Eulerian 물질이동, Lagrangian 물질이동, turbulence, 퇴적물의 이동, 침식/퇴적, 기상/파랑 조건, 수질/생태, 유류확산 등을 계산할 수 있는 모듈로 구성되어 있으며, 동적 결합(nesting) 기법을 적용하여 보다 정밀하게 관심지역의 해황을 재현할 수 있다.The ocean circulation and wave prediction system 100 calculates wave predictive data based on wave action balance equations that take into account the influence of ocean currents, taking into account wave heights, refractions, and deformations due to ocean currents. In addition to this, it reproduces the generation of wind waves and wave interactions, and it is also possible to reproduce the disappearance of waves by white capping, breaking waves and bottom friction. In addition, the ocean circulation and wave prediction system 100 can calculate a physical action (ocean circulation) in coastal estuaries such as tidal and tsunami by employing a multifunctional three-dimensional numerical analysis model applicable to coastal and marine areas. The ocean circulation and wave prediction system 100 is a system for predicting ocean circulation and wave propagation characteristics such as fluid characteristics (water temperature, salinity etc.), Eulerian mass transfer, Lagrangian mass transfer, turbulence, sediment migration, erosion / deposition, , And it is possible to reproduce the oceanography of the area of interest more precisely by applying the dynamic nesting method.

상기 해양순환 및 파랑 예측 시스템(100)은 격자 구성 모듈(110), 기상 수치 모델(120), 해양순환 예측 모델(130), 파랑 예측 모델(150)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한 상기 해양순환 예측 모델(130)은 대양 순환 모델(131)과 대양 조석 모델(132)을 더 포함하여 구성될 수 있다.The ocean circulation and wave prediction system 100 may include a grid configuration module 110, a vapor phase numerical model 120, an ocean circulation prediction model 130, and a wave prediction model 150. The ocean circulation prediction model 130 may further include an ocean circulation model 131 and an ocean tide model 132.

상기 격자 구성 모듈(110)은 해양순환 및 파랑 예측 대상 해역을 기 정의된 광역 및 연안 격자로 구분한다. 예를 들어, 상기 격자 구성 모듈(110)은 도 2와 같이 우리나라 주변해역을 포함한 광역에서 격자간격 1/12도(약 9km)로 파랑 예측 격자를 구성할 수 있으며, 이때 광역 격자망(L1)의 범위는 경도 117~143°E, 위도 20~50°N 이고, 격자점의 수는 동서방향으로 313개, 남북방향으로 361개일 수 있다. 또한 연안 격자망(L2)은 경도 124~131°E, 위도 32~30°N에서 1/60도(약 2km)로 구성될 수 있다.The lattice configuration module 110 divides the ocean circulation and wave prediction target sea into a predefined wide-area and coastal lattice. For example, as shown in FIG. 2, the lattice configuration module 110 may form a wave prediction grid at a grid interval of 1/12 (9 km) in a wide area including the Korean waters. At this time, The range of hardness is 117 to 143 ° E and the latitude is 20 to 50 ° N. The number of lattice points can be 313 in east-west direction and 361 in north-south direction. In addition, the coastal lattice network (L2) can be composed of hardness of 124 ~ 131 ° E and latitude of 32 ~ 30 ° N at 1/60 degree (about 2km).

또한 상기 격자 구성 모듈(110)은 해양순환 예측 대상 해역을 다수의 격자(grid)로 구분할 수 있다. 상기 격자는 크기 및 위치에 따라 제1 격자(Level 1, 광역격자), 제2 격자(Level 2, 광역격자), 제3 격자(Level 3, 연안격자), … 로 구별되며, 상기 격자의 영역은 도 3과 같이 구성될 수 있다.In addition, the grid configuration module 110 may divide the sea circulation prediction target sea into a plurality of grids. The grid may be classified into a first grid (Level 1, a wide grid), a second grid (Level 2, a wide grid), a third grid (Level 3, a coast grid) And the area of the grating may be configured as shown in FIG.

상기 광역 격자 및 연안 격자는 수직 격자를 더 포함할 수 있으며, 수직 격자의 경우 Cartesian 32개 층(하부 층), Sigma 8개 층(상부 층)으로 구성되며, 상부와 하부의 경계는 수심 15 m로 설정할 수 있다. 즉, 수심이 15 m보다 깊은 지역은 Cartesian 과 Sigma를 동시에 사용하고, 조간대 및 하구역의 15 m 이하 수심에서는 Sigma만을 사용하게 된다.The wide lattice and the coast lattice may further include a vertical lattice. In the case of the vertical lattice, the upper and lower boundaries are composed of Cartesian 32 layers (lower layer) and Sigma 8 layers (upper layer) . In other words, Cartesian and Sigma are used at the depths greater than 15 m and Sigma is used at the depths below 15 m in the intertidal zone and estuary.

상기 기상 수치 모델(120)은 해양순환 및 파랑 예측 대상 해역에 대한 기상 데이터를 제공한다. 이때 상기 기상 수치 모델(120)은 비태풍시의 해상풍 및 해면기압을 상기 기상데이터로 제공한거나, 또는 상기 기상 수치 모델(120)은 태풍 내습 시 상기 태풍의 중심위치와 중심기압 및 최대풍 반경을 이용하여 상기 태풍의 이동에 따른 해상풍과 해면기압을 상기 기상데이터로 제공한다. The meteorological numerical model 120 provides meteorological data on the ocean circulation and the blue prediction target sea area. In this case, the meteorological model 120 provides the sea air pressure and sea surface pressure at the time of non-typhoon as the meteorological data, or the meteorological model 120 provides the atmospheric pressure, And the sea wind and the sea surface pressure corresponding to the movement of the typhoon are provided as the weather data by using the radius.

상기 기상 수치 모델(120)은 대기경계층 (Planetary Boundary Layer, PBL) 내에서 운동량의 수직 이류는 수평방향 이류에 비해 무시할 만큼 작다고 가정하고, 동시에 전단 응력은 대기경계층의 상부에서 0이라고 가정하고, 대기경계층 내의 연직 평균된 수평방향 운동 방정식을 이용하여 하기 수학식 1의 지배 방정식을 이용하여 태풍 내습 시의 해상풍을 산출할 수 있다.The vapor-phase numerical model 120 assumes that the vertical advection of momentum in the atmospheric boundary layer (PBL) is negligibly small compared to the horizontal advection, while the shear stress is assumed to be zero at the top of the atmospheric boundary layer, Using the vertically averaged horizontal motion equation in the boundary layer, the sea wind during storm surge can be calculated using the governing equation of Equation 1 below.

Figure 112014034981273-pat00001
Figure 112014034981273-pat00001

여기서,

Figure 112014034981273-pat00002
는 태풍의 이동에 대한 상대 풍속(
Figure 112014034981273-pat00003
; 여기서
Figure 112014034981273-pat00004
는 고정 좌표),
Figure 112014034981273-pat00005
는 코리올리(coriolis) 계수,
Figure 112014034981273-pat00006
는 수직방향 단위 벡터,
Figure 112014034981273-pat00007
는 상대 지균풍속(
Figure 112014034981273-pat00008
),
Figure 112014034981273-pat00009
는 대기의 평균 밀도,
Figure 112014034981273-pat00010
는 해수면 기압,
Figure 112014034981273-pat00011
는 수평방향 난류 점성 계수,
Figure 112014034981273-pat00012
는 항력 계수,
Figure 112014034981273-pat00013
는 대기경계층의 높이,
Figure 112014034981273-pat00014
는 태풍의 이동에 따른 좌표계의 이동 속도이다. 따라서, 상기 기상 수치 모델(120)은 계산 시 필요한 입력 자료로 태풍 중심의 위치(매 3 내지 6 시간마다의 태풍 중심 위치), 태풍 중심 기압, 최대풍 반경, 태풍 외부의 기압, 태풍이 없을 경우 평균 바람장 등을 필요로 한다. 태풍 파라미터 중 기초적인 자료인 태풍 중심의 위치와 태풍의 중심 기압은 기상청에서 제공하는 태풍의 정보를 사용하고, 태풍 외부의 기압은 태풍시의 지상 일기도 또는 관측자료를 통해 산출할 수 있다. 또한, 최대풍 반경
Figure 112014034981273-pat00015
는 태풍이 우리나라에서 멀리 떨어져 있을 때에는 일기도를 이용하고, 근접하였을 때는 관측 해면기압 자료를 이용하여 하기 수학식 2와 같이 추정할 수 있다.here,
Figure 112014034981273-pat00002
The relative wind speed for the movement of the typhoon (
Figure 112014034981273-pat00003
; here
Figure 112014034981273-pat00004
Is a fixed coordinate),
Figure 112014034981273-pat00005
Is the coriolis coefficient,
Figure 112014034981273-pat00006
Is a vertical direction unit vector,
Figure 112014034981273-pat00007
The relative air velocity
Figure 112014034981273-pat00008
),
Figure 112014034981273-pat00009
The average density of the atmosphere,
Figure 112014034981273-pat00010
The sea surface pressure,
Figure 112014034981273-pat00011
Is the horizontal turbulent viscosity coefficient,
Figure 112014034981273-pat00012
Is the drag coefficient,
Figure 112014034981273-pat00013
Is the height of the atmospheric boundary layer,
Figure 112014034981273-pat00014
Is the moving speed of the coordinate system due to the movement of the typhoon. Therefore, the meteorological numerical model 120 is an input data necessary for calculation, and it is possible to calculate the position of the center of the typhoon (the position of the center of the typhoon every 3 to 6 hours), the typhoon central air pressure, the maximum wind radius, And an average wind field. The location of the center of the typhoon and the central pressure of the typhoon, which are basic data of the typhoon parameters, can be calculated using the information of the typhoon provided by the meteorological agency, and the pressure outside the typhoon can be calculated from the ground diurnal temperature or observation data during the typhoon. In addition,
Figure 112014034981273-pat00015
Can be estimated by using the weather map when the typhoon is far away from Korea and by using the observed sea surface pressure data when it is close.

Figure 112014034981273-pat00016
Figure 112014034981273-pat00016

여기서,

Figure 112014034981273-pat00017
은 태풍 중심으로부터의 거리,
Figure 112014034981273-pat00018
는 태풍 중심으로부터의 거리
Figure 112014034981273-pat00019
에서의 해면기압,
Figure 112014034981273-pat00020
은 태풍 중심의 해면기압이다. 위의 식에서
Figure 112014034981273-pat00021
Figure 112014034981273-pat00022
은 일차적 상관관계를 가지며 최소자승법으로 구한 일차 상관 관계식의 축 절편의 지수 값이
Figure 112014034981273-pat00023
, 기울기가
Figure 112014034981273-pat00024
가 된다.here,
Figure 112014034981273-pat00017
The distance from the center of the typhoon,
Figure 112014034981273-pat00018
Is the distance from the center of the typhoon
Figure 112014034981273-pat00019
The sea surface pressure,
Figure 112014034981273-pat00020
Is the sea surface pressure at the center of the typhoon. In the above equation
Figure 112014034981273-pat00021
Wow
Figure 112014034981273-pat00022
Is the primary correlation and the exponential value of the axial intercept of the primary correlation equation obtained by the least squares method
Figure 112014034981273-pat00023
, The slope
Figure 112014034981273-pat00024
.

상기 파랑 예측 모델(150)은 상기 기상 수치 모델(120)에서 수신한 기상 데이터를 입력 값으로 하여 작용평형방정식으로 해당 격자에서의 파랑 예측 데이터를 생성한다. 상기 파랑 예측 모델(150)은 연안 모델 및/또는 대양 모델을 사용하여 해당 격자에서의 파랑 예측 데이터를 생성한다.The wave predictive model 150 generates wave predictive data in the corresponding lattice using the equilibrium equation using the weather data received from the vapor phase numerical model 120 as an input value. The wave prediction model 150 generates wave prediction data in the corresponding grid using a coastal model and / or an ocean model.

상기 파랑 예측 모델(150)의 제1 실시예는 연안 모델로서 천해 효과를 고려하며, 파랑을 2차원 스펙트럼으로 표현하여 계산한다. 여기서 고려되는 스펙트럼은, 파랑 에너지 스펙트럼

Figure 112014034981273-pat00025
(여기서,
Figure 112014034981273-pat00026
는 각주파수(intrinsic angular frequency),
Figure 112014034981273-pat00027
는 파향)가 아니라 파랑 작용 스펙트럼
Figure 112014034981273-pat00028
이다. 그 이유는 해류가 존재할 경우 파랑 작용은 보존되지만, 파랑 에너지는 보존되지 않는 성질을 갖고 있기 때문이다. 따라서 서해안과 같은 조류가 강한 지역에서의 파랑 특성을 계산하기에 적합하다. 파랑 에너지 스펙트럼
Figure 112014034981273-pat00029
과 파랑 작용 스펙트럼(wave action spectrum)
Figure 112014034981273-pat00030
의 관계는 하기 수학식 3과 같다.The first embodiment of the wave prediction model 150 considers the harmonic effect as a coastal model and calculates the wave by expressing the wave as a two-dimensional spectrum. The spectrum considered here is the wave energy spectrum
Figure 112014034981273-pat00025
(here,
Figure 112014034981273-pat00026
Is an intrinsic angular frequency,
Figure 112014034981273-pat00027
Is not a wave) but a wave action spectrum
Figure 112014034981273-pat00028
to be. The reason for this is that, in the presence of ocean currents, the wave action is preserved, but the wave energy is not preserved. Therefore, it is suitable to calculate wave characteristics in a region where algae such as the west coast are strong. Blue energy spectrum
Figure 112014034981273-pat00029
And wave action spectrum
Figure 112014034981273-pat00030
Is expressed by the following equation (3).

Figure 112014034981273-pat00031
Figure 112014034981273-pat00031

상기 실시예에서 파랑스펙트럼의 발달은 작용평형 방정식에 의하여 기술되는데, 직교 좌표계에서 작용평형 방정식(지배방정식)은 하기 수학식 4와 같다.In the above embodiment, the development of the wave spectrum is described by the equilibrium equilibrium equation. In the orthogonal coordinate system, the equilibrium equations of action (governance equations) are shown in Equation (4).

Figure 112014034981273-pat00032
Figure 112014034981273-pat00032

여기서,

Figure 112014034981273-pat00033
은 파랑 작용 스펙트럼이고,
Figure 112014034981273-pat00034
Figure 112014034981273-pat00035
는 파속을 포함한 해류의 x 및 y 방향성분이고,
Figure 112014034981273-pat00036
Figure 112014034981273-pat00037
는 각각 각주파수와 파향의 시간변화량을 의미한다.
Figure 112014034981273-pat00038
는 원천항(source and dissipation)이고,
Figure 112014034981273-pat00039
는 각주파수이고,
Figure 112014034981273-pat00040
는 파향이다.here,
Figure 112014034981273-pat00033
Is the wave action spectrum,
Figure 112014034981273-pat00034
And
Figure 112014034981273-pat00035
Are the x and y directional components of the ocean current including the wave velocity,
Figure 112014034981273-pat00036
And
Figure 112014034981273-pat00037
Means the time variation of each frequency and direction.
Figure 112014034981273-pat00038
Is the source and dissipation,
Figure 112014034981273-pat00039
Is an angular frequency,
Figure 112014034981273-pat00040
Is a wave.

위 식에서 좌변의 제1항은 작용의 시간 변화량, 제2항과 제3항은 지리적 공간에서의 작용의 전파, 제4항은 수심과 흐름의 변화에 의한 상대주파수의 천이 그리고 제5항은 수심과 흐름에 의한 굴절을 나타낸다. 선형파 이론에 의한 파랑의 전파속도는 하기 수학식 5와 같다.In the above equation, the first term of the left side is the time variation of the action, the second and third are the propagation of the action in the geographical space, the fourth is the transition of the relative frequency by the change of depth and flow, And refraction due to flow. The propagation velocity of the wave by the linear wave theory is expressed by the following equation (5).

Figure 112014034981273-pat00041
Figure 112014034981273-pat00041

여기서,

Figure 112014034981273-pat00042
Figure 112014034981273-pat00043
은 각각 파향선(wave ray)과 파향선에 수직인 좌표를 의미한다. 또한,
Figure 112014034981273-pat00044
는 각주파수,
Figure 112014034981273-pat00045
는 수심,
Figure 112014034981273-pat00046
는 파수,
Figure 112014034981273-pat00047
는 x방향 파수,
Figure 112014034981273-pat00048
는 y방향 파수,
Figure 112014034981273-pat00049
는 파수 벡터,
Figure 112014034981273-pat00050
는 유속 벡터.
Figure 112014034981273-pat00051
는 x방향 유속,
Figure 112014034981273-pat00052
는 y방향 유속,
Figure 112014034981273-pat00053
는 평균 수심,
Figure 112014034981273-pat00054
는 파의 군속도이다.here,
Figure 112014034981273-pat00042
Wow
Figure 112014034981273-pat00043
Means a coordinate perpendicular to a wave line and a wave line, respectively. Also,
Figure 112014034981273-pat00044
Respectively,
Figure 112014034981273-pat00045
Is water depth,
Figure 112014034981273-pat00046
Wave number,
Figure 112014034981273-pat00047
Is an x-direction wave number,
Figure 112014034981273-pat00048
Is the y-direction wave number,
Figure 112014034981273-pat00049
Is a wave number vector,
Figure 112014034981273-pat00050
Is the flow velocity vector.
Figure 112014034981273-pat00051
Is the x-direction flow velocity,
Figure 112014034981273-pat00052
Direction flow,
Figure 112014034981273-pat00053
The average depth,
Figure 112014034981273-pat00054
Is the group velocity of the wave.

수학식 4의 우변은 원천항(source and dissipation)을 나타내며, 하기 수학식 6과 같이 파랑의 생성, 소산 및 비선형상호작용에 의한 에너지 전달을 포함한다.The right side of Equation (4) represents a source and dissipation and includes energy generation by wave generation, dissipation and nonlinear interaction as shown in Equation (6) below.

Figure 112014034981273-pat00055
Figure 112014034981273-pat00055

여기서,

Figure 112014034981273-pat00056
는 바람에 의한 에너지 유입이고,
Figure 112014034981273-pat00057
는 저면 마찰 또는 쇄파에 의한 에너지 소산,
Figure 112014034981273-pat00058
는 파랑 간 상호작용에 의한 에너지 전달을 의미한다.here,
Figure 112014034981273-pat00056
Is the energy input by the wind,
Figure 112014034981273-pat00057
Energy dissipation due to bottom friction or breaking waves,
Figure 112014034981273-pat00058
Means energy transfer by interplay between waves.

상기 파랑 예측 모델(150)의 제2 실시예는 대양 모델로서 지구 좌표계를 적용할 수 있다. 상기 제2 실시예의 기본식은 파랑에너지밀도 스펙트럼의 보존식으로서, 하기 수학식 7과 같다.The second embodiment of the wave prediction model 150 can apply the earth coordinate system as an ocean model. The basic equation of the second embodiment is a conservation equation of the wave energy density spectrum and is expressed by the following equation (7).

Figure 112014034981273-pat00059
Figure 112014034981273-pat00059

여기서,

Figure 112014034981273-pat00061
은 각각 파향선(wave ray)과 파향선에 수직인 좌표를 의미하고,
Figure 112014034981273-pat00062
은 파랑 작용 스펙트럼,
Figure 112014034981273-pat00063
Figure 112014034981273-pat00064
는 각각 파의 군속도 및 유속 벡터를 나타낸다.
Figure 112014034981273-pat00065
는 파수,
Figure 112014034981273-pat00066
는 평균 수심이다.here, Wow
Figure 112014034981273-pat00061
Means a coordinate perpendicular to a wave line and a wave line, respectively,
Figure 112014034981273-pat00062
Wave action spectrum,
Figure 112014034981273-pat00063
And
Figure 112014034981273-pat00064
Represent the wave group velocity and the flow velocity vector, respectively.
Figure 112014034981273-pat00065
Wave number,
Figure 112014034981273-pat00066
Is the average depth.

상기 수학식 7은 평면상의 좌표계에서 적용되며, 광역에서의 모델적용을 위해서는 지구구면 좌표계에서 다음과 같은 식으로 변환된다.Equation (7) is applied to a coordinate system on a plane, and in order to apply a model in a wide area, the following equation is transformed in the spherical spherical coordinate system.

Figure 112014034981273-pat00067
Figure 112014034981273-pat00067

여기서,

Figure 112014034981273-pat00068
은 파랑 작용 스펙트럼,
Figure 112014034981273-pat00069
Figure 112014034981273-pat00070
은 각각 위도와 경도 방향의 유속 성분을 나타내며,
Figure 112014034981273-pat00071
Figure 112014034981273-pat00072
는 각각 지구구면 좌표계에서의 파수와 파향의 시간변동률을 의미한다.
Figure 112014034981273-pat00073
는 각주파수,
Figure 112014034981273-pat00074
는 파의 군속도,
Figure 112014034981273-pat00075
는 파향이다. 상기
Figure 112014034981273-pat00076
는 위도,
Figure 112014034981273-pat00077
는 경도,
Figure 112014034981273-pat00078
는 위도 방향 유속 벡터,
Figure 112014034981273-pat00079
는 경도 방향 유속 벡터,
Figure 112014034981273-pat00080
은 지구의 반경이다.here,
Figure 112014034981273-pat00068
Wave action spectrum,
Figure 112014034981273-pat00069
and
Figure 112014034981273-pat00070
Denote flow velocity components in the latitudinal and longitudinal directions, respectively,
Figure 112014034981273-pat00071
Wow
Figure 112014034981273-pat00072
Means the time variation of the wave number and wave direction in the spherical spherical coordinate system, respectively.
Figure 112014034981273-pat00073
Respectively,
Figure 112014034981273-pat00074
The wave group velocity,
Figure 112014034981273-pat00075
Is a wave. remind
Figure 112014034981273-pat00076
The latitude,
Figure 112014034981273-pat00077
The hardness,
Figure 112014034981273-pat00078
Is a latitudinal flow velocity vector,
Figure 112014034981273-pat00079
Is the longitudinal flow velocity vector,
Figure 112014034981273-pat00080
Is the radius of the earth.

일반적으로 원천항(Source term)은 바람-파랑의 상호작용항

Figure 112014034981273-pat00081
, 비선형 파랑-파랑 상호작용항
Figure 112014034981273-pat00082
과 백파에 의한 소산항(dissipation term)
Figure 112014034981273-pat00083
의 세 부분으로 나눌 수 있으며, 천해에서는 저면에 의한 마찰항
Figure 112014034981273-pat00084
이 추가된다.In general, the term "source term" refers to the wind-wave interaction term
Figure 112014034981273-pat00081
, Nonlinear wave-blue interaction term
Figure 112014034981273-pat00082
And the dissipation term due to the white wave,
Figure 112014034981273-pat00083
And in the shallow sea, the friction force due to the bottom surface
Figure 112014034981273-pat00084
Is added.

이때 바람에 의한 에너지 유입항

Figure 112014034981273-pat00085
과 소산항
Figure 112014034981273-pat00086
는 하기 수학식 9, 10과 같이 적용될 수 있다.At this time,
Figure 112014034981273-pat00085
And dissipative port
Figure 112014034981273-pat00086
Can be applied as Equations (9) and (10) below.

Figure 112014034981273-pat00087
Figure 112014034981273-pat00087

여기서,

Figure 112014034981273-pat00088
는 파수,
Figure 112014034981273-pat00089
는 파향,
Figure 112014034981273-pat00090
는 대기의 밀도,
Figure 112014034981273-pat00091
는 해수의 밀도이다.
Figure 112014034981273-pat00092
는 바람 마찰 속력,
Figure 112014034981273-pat00093
는 위상 속도,
Figure 112014034981273-pat00094
는 평균 풍향,
Figure 112014034981273-pat00095
은 파랑 작용 스펙트럼이다.here,
Figure 112014034981273-pat00088
Wave number,
Figure 112014034981273-pat00089
Is a wave,
Figure 112014034981273-pat00090
The density of the atmosphere,
Figure 112014034981273-pat00091
Is the density of sea water.
Figure 112014034981273-pat00092
Wind friction speed,
Figure 112014034981273-pat00093
Lt; / RTI >
Figure 112014034981273-pat00094
The average wind direction,
Figure 112014034981273-pat00095
Is the wave action spectrum.

Figure 112014034981273-pat00096
Figure 112014034981273-pat00096

여기서,

Figure 112014034981273-pat00097
는 소산계수이고,
Figure 112014034981273-pat00098
는 주파수이며,
Figure 112014034981273-pat00099
는 에너지 스펙트럼 분포함수의 보정계수이다.
Figure 112014034981273-pat00100
은 PM스펙트럼의
Figure 112014034981273-pat00101
값이다.
Figure 112014034981273-pat00102
은 파랑 작용 스펙트럼이고,
Figure 112014034981273-pat00103
는 파랑 에너지 스펙트럼,
Figure 112014034981273-pat00104
Figure 112014034981273-pat00105
,
Figure 112014034981273-pat00106
는 지구구면 좌표계에서의 파수의 시간변동률,
Figure 112014034981273-pat00107
는 중력가속도이다.here,
Figure 112014034981273-pat00097
Is the dissipation factor,
Figure 112014034981273-pat00098
Is the frequency,
Figure 112014034981273-pat00099
Is the correction coefficient of the energy spectrum distribution function.
Figure 112014034981273-pat00100
Of the PM spectrum
Figure 112014034981273-pat00101
Value.
Figure 112014034981273-pat00102
Is the wave action spectrum,
Figure 112014034981273-pat00103
The blue energy spectrum,
Figure 112014034981273-pat00104
The
Figure 112014034981273-pat00105
,
Figure 112014034981273-pat00106
The time variation of the wave number in the spherical spherical coordinate system,
Figure 112014034981273-pat00107
Is the gravitational acceleration.

상기 파랑 예측 모델(150)은 프리-프로세싱(pre-processing) 모듈, 프로세싱(processing) 모듈, 포스트-프로세싱(post-processing)모듈의 3개의 부분으로 구성될 수 있다.The wave prediction model 150 may be composed of three parts: a pre-processing module, a processing module, and a post-processing module.

프리-프로세싱(pre-processing) 모듈은 수심 자료와 격자의 범위 및 간격, 주파수와 방향을 몇 개로 구분할 것인지 결정한다. 또한 해류의 영향을 고려할 것인 지와 고려한다면 해류 자료도 처리한다. 한편 세부격자를 구성할 것인지 여부와 세부격자의 범위 및 간격도 결정한다. 또한 상기 프리-프로세싱(pre-processing) 모듈은 cold start에 필요한 초기 파랑장을 생성하며, 모든 격자에서 JONSWAP 스펙트럼이 사용될 것인지, 코사인 제곱의 방향분포를 갖는 fetch 법칙에 의하여 초기 바람장으로부터 계산될 것인지를 선택하게 된다.The pre-processing module determines the range and spacing of the depth data, the grid, and the number of frequencies and directions. Also consider whether the effects of currents are to be considered, and if so, treat the currents. On the other hand, whether or not to construct a detailed grid and the range and spacing of the detailed grid are also determined. The pre-processing module also generates an initial wave field for cold start and determines whether the JONSWAP spectrum will be used in all grids or whether it will be calculated from the initial wind field by the fetch rule with cosine square direction distribution .

프로세싱(processing) 모듈은 원하는 계산 기간 등 시간과 관련한 모든 정보를 수신하여, 스펙트럼의 보존방정식을 수치적으로 시간적분 한다. 프로세싱(processing) 모듈은 전파항의 계산을 직각좌표계 또는 구면좌표계, 천해 또는 심해, 수심과 해류에 의한 굴절의 고려, 바람장의 시간 내삽 여부, 자료를 저장하기를 원하는 격자점 및 시각 등을 선택하여 결정할 수 있다. 프로세싱(processing) 모듈의 출력자료는 전 격자에서의 유의파 및 풍파, 너울의 파고/주기/파항 등과, 원하는 격자점에서의 스펙트럼이다. 한편 프로세싱(processing) 모듈은 광역 격자의 스펙트럼 결과로부터 세부격자의 경계조건에 필요한 스펙트럼을 시간적으로 내포화(nesting)하여 생성할 수 있다. The processing module receives all information related to the time, such as the desired calculation period, and numerically time-integrates the spectral conservation equations. The processing module determines the computation of the wave term by choosing a rectangular coordinate system or a spherical coordinate system, a shallow or deep sea, consideration of refraction by depth and current, a time interpolation of the wind field, a lattice point and time to store the data . The output data of the processing module is the spectrum at the desired lattice point, such as the wave and wave at the grid, wave / period / wave at the wave, and so on. On the other hand, the processing module can generate the spectra needed for the boundary conditions of the sub-grids from the spectral results of the wide-area grids by nesting them temporally.

포스트-프로세싱(post-processing)모듈은 프로세싱 모듈의 결과로부터 원하는 시각에 대해 전 격자점에서의 풍파와 swell의 정보를 출력한다. 또한 포스트-프로세싱(post-processing)모듈은 원하는 격자점에 대해 각각 풍파와 swell의 스펙트럼의 정보를 출력한다.The post-processing module outputs the information of the wind and swell at the grid point for the desired time from the processing module's result. The post-processing module also outputs information about the spectra of the wind and swell for the desired grid points.

파랑모델의 입력 자료는 현재 해양연구원 자체적으로 운영하고 있는 기상 모델인 WRF 모델을 이용할 수 있다. WRF 모델은 1~10km의 고해상도 예측에 초점을 맞추어 설계된 모델이다. WRF 모델은 매 12시간 마다 1시간 간격으로 22개의 기상 요소를 72시간 예측 생산하는데, 파랑 예측 모델(120)은 그 중 기압과 바람 자료 만를 사용한다. 기상 조건만을 이용한 파랑모델의 운용률은 WRF의 운용률과 같다. 즉, WRF만 원활히 계산되면 파랑 예측 시스템은 가동된다.The input data of the blue model can use the WRF model, which is a weather model operated by the Ocean Research Institute itself. The WRF model is designed to focus on high resolution predictions of 1 to 10 km. The WRF model predicts 22 meteorological elements for 72 hours at intervals of 1 hour every 12 hours, while the wave prediction model 120 uses only air pressure and wind data. The operation rate of the wave model using only the weather condition is the same as the operation rate of the WRF. That is, when only WRF is calculated smoothly, the wave prediction system is activated.

파랑을 보다 정밀하게 예측하기 위해서는 조석 및 조류 등의 해양순환 조건이 더 사용될 수 있다. 이 경우 해양순환 예측 모델(130)이 파랑 모델(특히, 제1 실시예)과 함께 사용된다.Ocean circulation conditions such as tide and tidal current can be used more precisely to predict wave. In this case, the ocean circulation prediction model 130 is used together with the wave model (particularly, the first embodiment).

상기 해양순환 예측 모델(130)은 연안과 하구역에 적용할 수 있는 다기능 3차원 수치해석 모델로 기본적으로 조석 및 해일과 같은 연안/하구역에서의 물리적 작용을 계산한다. 상기 해양순환 예측 모델(130)은 유체특성(수온, 염분 등), Eulerian 물질이동, Lagrangian 물질이동, turbulence, 퇴적물의 이동, 침식/퇴적, 기상/파랑 조건, 수질/생태, 유류확산 등을 계산할 수 있는 모듈로 구성되어 있으며, 동적결합(nesting) 기법을 적용하여 보다 정밀하게 관심지역의 해황을 재현할 수 있는 모델이다. 상기 해양순환 예측 모델(130)은 파랑예측시스템에 필요한 조류 및 해류정보를 제공하기 위해 일반적으로 유체특성의 변화는 고려하지 않고 2차원으로 물리적 작용만을 고려하여 계산한다.The ocean circulation prediction model 130 is a multifunctional three-dimensional numerical analysis model applicable to coastal and estuarine areas and basically calculates the physical actions in coastal and estuarine areas such as tidal and tsunami. The ocean circulation prediction model 130 calculates the ocean circulation prediction model 130 to calculate the fluid characteristics (water temperature, salinity), Eulerian mass transfer, Lagrangian mass transfer, turbulence, sediment migration, erosion / deposition, meteorological / It is a model that can reproduce the oceanography of the area of interest more precisely by applying the dynamic nesting method. The ocean circulation prediction model 130 generally calculates the two-dimensional physical action only considering the change of the fluid characteristics in order to provide the algae and current information necessary for the wave prediction system.

상기 해양순환 예측 모델(130)은 수평적으로 직교(cartesian) 또는 직교곡선(orthogonal curvilinear) 격자체계를 사용하며, 수직적으로는 시그마와 직교좌표계를 개별 또는 혼합 사용할 수 있는 GVC(general vertical coordinate) 시스템의 적용이 가능하며, 공간적으로는 유한체적법(finite volume method)을 사용하고, 시간적으로는 반음해 ADI(semi-implicit Alternate Direction Implicit) 알고리즘을 사용하여 계산상의 안정성 제약을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 해양순환 예측 모델(130)은 이동경계 처리가 가능하여 조간대가 넓게 분포한 우리나라의 지형에 필수적인 조간대 처리가 가능한 모델이다.The marine circulation prediction model 130 uses a Cartesian or orthogonal curvilinear grating system horizontally and a vertical general coordinate system (GVC) system in which a sigma and a rectangular coordinate system can be used separately or in a mixed manner. And it is possible to minimize computational stability constraints using a finite volume method in terms of space and a semi- implicit Alternate Direction Implicit (ADI) algorithm in terms of time. In addition, the ocean circulation prediction model 130 is a model capable of processing the intertidal zone, which is essential for the terrain of Korea where the intertidal zone is widely distributed because the boundary processing can be performed.

상기 해양순환 예측 모델(130)은 해양순환 예측 대상 해역을 다수의 격자(grid)로 구분한다. 상기 격자는 크기 및 위치에 따라 제1 격자(Level 1), 제2 격자(Level 2), 제3 격자(Level 3), … 로 구별되며, 상기 격자의 영역은 격자구성모듈(110)에 의해 도 3와 같이 구성될 수 있다.The ocean circulation prediction model 130 divides the marine circulation prediction target sea into a plurality of grids. The grid may be classified into a first grid (Level 1), a second grid (Level 2), a third grid (Level 3), and a second grid And the area of the grating may be configured as shown in FIG. 3 by the grating configuration module 110.

제1 격자(Level1)는 상기 해양순환 예측 모델(130)에서 가장 큰 격자로, 기조력(tidal forcing)을 안정적으로 공급하기 위한 계산영역이다. 상기 제1 격자에서의 기조력은 대양조석모델(132, 예: NAO.99b tidal prediction system)을 이용하여 1/6° 격자에서 barotropic 2D 로 계산될 수 있다. 예시한 NAO.99b 시스템은 전 지구 해양조석 예보모델을 위성자료로 자료 동화하여 각 지역별, 시간별 예보를 제공한다. 상기 해양순환 예측 모델(130)은, 제공된 예보 데이터 중에서 일본과 황해 및 동중국해를 포함한 북위 20~65도, 동경 110~165도까지 1/12도 간격으로 반일주조 9개(M2, S2, N2, K2, 2N2, MU2, NU2, L2, T2), 일주조 7개(K1, O1, P1, Q1, OO1, M1, J1)분조를 개방 경계 조건으로 사용할 수 있다.The first grid (Level 1) is the largest grid in the ocean circulation prediction model 130, and is a calculation region for stably supplying tidal force. The tactile force in the first lattice can be calculated as a barotropic 2D in a 1/6-degree grating using an ocean tide model 132 (e.g., NAO.99b tidal prediction system). The illustrated NAO.99b system assimilates global ocean tide forecasting models into satellite data to provide regional, hourly forecasts. The above-described ocean circulation prediction model 130 has nine day-to-day castings (M2, S2, and N2) at intervals of 20 to 65 degrees north latitude and 110 to 165 degrees east longitude, including Japan, the Yellow Sea and the East China Sea, (K1, O1, P1, Q1, O1, M1, J1) can be used as the open boundary conditions.

제2 격자는1/12도 간격으로 한반도 근해를 대상으로 구성될 수 있으며, 제3 격자는 울릉도와 독도를 제외한 우리나라 모든 연안 영역을 5개로 분할하여 1/60도 간격으로 구성될 수 있다. The second lattice can be constructed on the offshore of the peninsula at intervals of 1 / 12th, and the third lattice can be divided into 5 coastal areas of Korea except Ulleungdo and Dokdo, and can be constructed at intervals of 1/60 degree.

한편, 상기 제1 격자, 상기 제2 격자 및 상기 제3 격자는 수직 격자를 각각 더 포함할 수 있다. 수직 격자의 경우 Cartesian 32개 층(하부 층), Sigma 8개 층(상부 층)으로 구성되며, 상부와 하부의 경계는 수심 15 m로 설정할 수 있다. 즉, 수심이 15 m보다 깊은 지역은 Cartesian 과 Sigma를 동시에 사용하고, 조간대 및 하구역의 15 m 이하 수심에서는 Sigma만을 사용하게 된다. 또한 제3 격자 영역에서는 수심이 제2 격자에서 보다 얕으므로, 제2 격자의 수직격자와 간격으로 각 격자의 최대수심까지의 수직격자를 사용할 수 있다. 상기 해양순환 예측 모델(130)은 구성하는 수평 격자의 일 예는 도 4a, 수직 격자의 일 예는 도 4b와 같다.Meanwhile, the first grating, the second grating, and the third grating may further include vertical gratings, respectively. The vertical grid consists of 32 Cartesian layers (lower layer) and 8 Sigma layers (upper layer). The upper and lower boundaries can be set to 15 m. In other words, Cartesian and Sigma are used at the depths greater than 15 m and Sigma is used at the depths below 15 m in the intertidal zone and estuary. In the third lattice region, the water depth is shallower than that in the second lattice, so that a vertical lattice up to the maximum depth of each lattice can be used at an interval with the vertical lattice of the second lattice. An example of a horizontal grid constituting the ocean circulation prediction model 130 is shown in FIG. 4A, and an example of a vertical grid is shown in FIG. 4B.

상기 해양순환 예측 모델(130)은, 대양 순환 모델(131)의 데이터를 초기조건으로 하고, 제1 격자에서 계산된 조석, 조류와 기상 수치 모델의 예측 데이터를 경계조건으로 하여, 남쪽으로는 대만, 동쪽으로는 동해상의 동경 135°까지를 포함하는 영역에서 baroclinic 3D로 제2 격자에서의 해양순환 데이터를 계산한다. The ocean circulation prediction model 130 takes as an initial condition the data of the ocean circulation model 131 and uses the predicted data of the tide and algae and the meteorological model calculated in the first grid as boundary conditions, , And oceanic circulation data in the second lattice is calculated with baroclinic 3D in the region including the easternmost 135 ° east-longitude.

상기 해양순환 예측 모델(130)은, 제2 격자에서의 산출 결과(해양순환 예측 데이터)를 이용하여 제3 격자(예: 울릉도와 독도를 제외한 우리나라 모든 영역을 5개로 분할한 1/60° 간격)에서의 해양순환 데이터를 계산한다.The marine circulation prediction model 130 calculates the marine circulation prediction model 130 based on the results of the calculation in the second grid (ocean circulation prediction data), using the third grid (e.g., all the regions except Ulleungdo Island and Dokdo Island are divided into five regions at intervals of 1 / ) Of the ocean circulation data.

필요한 경우, 상기 해양순환 예측 모델(130)은, 1/360도(300 m)의 해상도를 가진 제4 격자를 구성하고, 관심 대상 연안을 중심으로 해양순환 데이터를 계산할 수도 있다. 이때 상기 해양순환 예측 모델(130)은, 이미 계산된 상위 격자에서의 산출 결과를 중첩(impose)하여 제4 격자에서의 해양순환 데이터를 계산할 수 있다. 시스템 가동 시 각 단계별 시간간격(Δt)은 제1 격자, 제2 격자에서 120초, 제3 격자에서 10초로 설정될 수 있다. If necessary, the ocean circulation prediction model 130 may construct a fourth grid having a resolution of 1/360 degrees (300 m) and calculate ocean circulation data around the coast of interest. At this time, the ocean circulation prediction model 130 may calculate the ocean circulation data in the fourth grid by impinging the calculation result of the already calculated upper grid. The time interval? T for each step in the system operation can be set to 120 seconds in the first lattice, 120 seconds in the second lattice, and 10 seconds in the third lattice.

상기 기상 수치 모델(120)은 해양순환 예측 대상 해역에 대한 기상 데이터를 제공한다. 상기 기상 데이터는 바람(풍향, 풍속), 기압, 온도, 상대 습도, 태양 복사(solar radiation), 하향 장파 복사(downward long radiation) 등의 정보를 포함한다. 상기 기상 수치 모델(120, 예: KOOS의 기상수치모델 WRF, 기상청 UM 모델)은 바람에 의한 응력과 대기와의 열교환 등 경계조건에서의 기상 자료를 제공한다. 상기 기상 수치 모델(120)은 기상 자료를 hdf5형식으로 제공할 수 있다.The meteorological model 120 provides meteorological data on the sea circulation prediction target sea area. The weather data includes information such as wind (wind direction and wind speed), air pressure, temperature, relative humidity, solar radiation, and downward long radiation. The meteorological numerical model 120 (for example, the meteorological numerical model WRF of the KOOS, the UM model of the meteorological agency) provides meteorological data at boundary conditions such as wind stress and heat exchange with the atmosphere. The meteorological model 120 can provide meteorological data in hdf5 format.

상기 대양 순환 모델(131)은 지구 전체 해역에 대한 해양 데이터(수온, 염분, 해류, 해면 고도 등)를 제공한다. 상기 해양순환 예측 모델(130)은 연안 해역에 대하여 정밀 격자로 3차원 계산을 수행하기 위해서 수온, 염분, 해류, 해면 고도 등의 데이터를 대양 순환 모델에서 다운 스케일링(down scaling)하여 사용할 수 있다. 상기 해양순환 예측 모델(130)은 자료융합형 전 지구 해양순환 모델의 결과를 정밀 영역에서 초기 조건 및 경계 조건으로 적용하므로, 광역의 낮은 해상도의 모델을 정밀 영역의 격자에 내삽 적용하여 초기 조건을 구성하고, 이후 개방경계조건으로 사용한다. 상기 해양순환 예측 모델(130)은 순환예측 모델을 3차원 baroclinic으로 구성하고 전 지구 해양 및 기후 모델의 결과와 고해상도의 국지 조석 조류, 기상 자료 등의 자료들을 추가하여 예측 데이터를 계산한다. 여기서 해양순환 예측 모델(130)은 광역에서 2차원 barotropic 모델을 구성하여 천문조에 의한 조석 및 조류 정보를 입력한다. The ocean circulation model 131 provides marine data (water temperature, salinity, ocean current, sea surface altitude, etc.) for the entire sea area of the earth. The ocean circulation prediction model 130 can downscale data such as water temperature, salinity, ocean current, sea surface altitude, and the like in the ocean circulation model in order to perform three-dimensional calculation with precision lattice on coastal waters. Since the marine circulation prediction model 130 applies the result of the data fusion type global ocean circulation model as the initial condition and the boundary condition in the precision region, the low-resolution model of the wide region is interpolated into the lattice of the precision region, And then used as an open boundary condition. The ocean circulation prediction model 130 constructs a circulation prediction model as a three-dimensional baroclinic and calculates prediction data by adding the results of global ocean and climate models and high-resolution local tidal currents and meteorological data. Here, the ocean circulation prediction model 130 constitutes a two-dimensional barotropic model in a wide area and inputs tidal and algae information by astronomical observations.

상기 해양순환 예측 모델(130)에서 각 격자의 개요는 다음과 같다.The outline of each grid in the ocean circulation prediction model 130 is as follows.

- 제1 격자(Level 1): 2차원 barotropic 영역. 천문조에 의한 조석 및 조류가 계산되고, 경계조건으로 대양 조석 모델의 데이터가 사용된다.- First Grid (Level 1): 2D barotropic region. Tidal currents and tidal currents are calculated and data of the oceanic tidal model are used as boundary conditions.

- 제2 격자(Level 2): 3차원 baroclinic 영역. 초기조건과 경계조건을 대양 순환 모델로부터 제공받고, 바람, 운동량속, 열속 등의 정보는 기상 수치 모델로부터 제공받는다.- Second grid (Level 2): 3D baroclinic area. Initial conditions and boundary conditions are provided from the ocean circulation model, and information such as wind, momentum, and heat velocity is provided from the meteorological model.

- 제3 격자 ~ (Level 3 ~): 3차원 baroclinic 영역. 제2 격자로부터 차례로 nesting되어 계산된다.- The third grid (Level 3 ~): 3D baroclinic area. Lt; RTI ID = 0.0 > nesting < / RTI >

대양 순환 모델(131)의 일 예인 HYCOM(HYbrid Coordinate Ocean Model)은 매일 1회 10일치의 북태평양 주변 해양 데이터(hindcasting and forecasting)를 1/12도 해상도로 제공한다. 하루에 생산되는 10일분 자료는 일반적으로 6일분이 재분석 자료이고, 4일분이 예보자료이다.One example of the ocean circulation model 131, HYCOM (HYbrid Coordinate Ocean Model), provides 10 times of daily hindcasting and forecasting at 1/12-degree resolution. The data for 10 days produced in one day is usually reanalysis data for 6 days, and the data for 4 days is forecast data.

HYCOM 모형은 기존의 3가지 형태(z-좌표, σ-좌표, 등밀도-좌표)의 수직 좌표계를 혼합하는 HYbrid Coordinate Ocean Model이다. 수평적으로 Arakawa C-grid와 표준 직교좌표계를 사용하고, 이상적인 OGCM(Ocean General Circulation Model)을 위하여 수괴 특성 보존이 장점인 등밀도-좌표계, 표층과 혼합층에서의 높은 수직해상도를 제공할 수 있는 z-좌표계, 그리고 연안역에서도 높은 수직해상도를 유지하는 sigma-좌표계의 장점을 더하였다. 수직구조의 재현을 위하여 K-profile Parameterization 알고리즘을 사용하고, 수직혼합계수를 계산하기 위하여 Kraus-Turner mixed layer model을 사용한다. The HYCOM model is a HYbrid Coordinate Ocean Model that mixes the existing three coordinate systems (z-coordinate, σ-coordinate, iso-density-coordinate) vertical coordinate system. It is possible to use the Arakawa C-grid horizontally and the standard orthogonal coordinate system, the isocentric-coordinate system which is advantageous for preserving the water mass characteristics for the ideal Ocean General Circulation Model (OGCM), the z- - plus the sigma-coordinate system, which maintains a high vertical resolution in the coordinate system and in the coastal zone. The K-profile parameterization algorithm is used to represent the vertical structure, and the Kraus-Turner mixed layer model is used to calculate the vertical mixing coefficient.

대양 순환 모델(131)은 수온, 염분, 해류(u, v), 해수면 높이 등의 데이터를 제공하는데, 상기 해양순환 예측 모델(130) 제2 격자 영역에서 33개 층의 자료를 내삽하여 사용한다. 해양순환 예측 모델(150)의 입, 출력 방식이 hdf5 형식이면, HYCOM에서 수신한 netCDF 형식의 파일은 hdf5형식으로 변환하여 사용한다.The ocean circulation model 131 provides data such as water temperature, salinity, current (u, v), sea level, and the like, and interpolates data of 33 layers in the second grid region of the ocean circulation prediction model 130 . If the input / output method of the ocean circulation prediction model 150 is the hdf5 format, the netCDF format file received from HYCOM is converted into the hdf5 format and used.

상기 대양 조석 모델(132)은 지구 전체 해역에 대한 조석 데이터를 제공한다.The ocean tide model 132 provides tidal data for the entire region of the Earth.

상기 해양순환 예측 모델(130)에서 대양 모델(131, 132) 결과를 적절히 사용하기 위해서는 일정 기간의 스핀업(Spin-up)이 필요하다. 이는 수직, 수평 격자 및 계산 방식이 다른 두 모델간의 차이를 완화시켜 주기 위함으로, 예컨대 상기 해양순환 예측 모델(130)에서의 Spin-up 기간은 20일로 설정될 수 있다. 즉, 초기 20일 간의 Spin-up을 한 이후에 72시간 예측을 수행하는데, 이때는 대양 순환 모델을 개방경계에서만 사용하고, 두 모델 간 결과의 차이를 완충시키기 위해 Sponge layer를 설정하여 계산한다. 간혹 대양 순환 모델의 자료가 누락되는 경우가 있는데, 이 경우는 최근의 자료를 이용하여 72시간 예측 시스템을 운용하도록 한다.In order to suitably use the results of the ocean models 131 and 132 in the ocean circulation prediction model 130, it is necessary to spin-up for a certain period of time. This is to alleviate the difference between the two models having different vertical, horizontal gratings and calculation methods. For example, the spin-up period in the ocean circulation prediction model 130 may be set to 20 days. That is, 72-hour prediction is performed after the initial 20-day spin-up. In this case, the ocean circulation model is used only at the open boundary, and the sponge layer is set up to buffer the difference between the two models. Occasionally, data from the ocean circulation model are missing. In this case, the 72-hour forecasting system should be operated using recent data.

이와 같은 방식으로 상기 해양순환 예측 모델(130)은, 제1 격자에서 계산된 조석정보와 대양 순환 모델의 데이터에서 다운 스케일링한 수온, 염분, 해류, 해면 고도 정보를 이용하고, 기상모델과의 연계를 통하여 제2 격자에서의 해양-대기 상호관계를 계산한다. 바람에 의한 응력과 대기와의 열교환 등의 경계조건에서의 기상 자료는 기상 수치 모델(120)에서 제공받은 데이터 중 바람(풍향, 풍속), 기압, 온도, 상대 습도, 태양 복사(solar radiation), 하향 장파 복사(downward long radiation) 정보의 정보들을 이용하여 해양순환을 계산한다.In this manner, the ocean circulation prediction model 130 uses the water temperature, salinity, current, and sea surface altitude information downscaled from the tidal information calculated in the first grid and the ocean circulation model data, Atmospheric correlation in the second grid. The weather data at the boundary conditions such as the stress due to wind and the heat exchange with the atmosphere can be obtained from the data provided in the meteorological model 120 by using wind data, wind speed, air pressure, temperature, relative humidity, solar radiation, Calculates ocean circulation using information from downward long radiation information.

상기 해양순환 예측 모델(130)은 제2 격자, 제3 격자의 해양순환 예측 데이터(수온, 염분, 해류, 해면 고도 등)를 계산한다.The ocean circulation prediction model 130 calculates ocean circulation prediction data (temperature, salinity, current, sea level, etc.) of the second and third grids.

상기 해양 순환 예측 모델(130)은 공간적으로 격자검사체적(cell control volume)을 이용하여 방정식을 차분하는 유한체적법을 사용한다. 검사체적

Figure 112014034981273-pat00108
와 생성항
Figure 112014034981273-pat00109
를 가지는 스칼라항
Figure 112014034981273-pat00110
에 대한 일반 보존법칙(general conservation law)은 하기의 수학식 11과 같다.The ocean circulation prediction model 130 uses a finite volume method of finely dividing an equation using a cell control volume spatially. Inspection volume
Figure 112014034981273-pat00108
And generation port
Figure 112014034981273-pat00109
≪ / RTI >
Figure 112014034981273-pat00110
The general conservation law of the present invention is expressed by Equation (11).

Figure 112014034981273-pat00111
Figure 112014034981273-pat00111

여기서,

Figure 112014034981273-pat00112
는 검사면
Figure 112014034981273-pat00113
를 통한 스칼라항의 플럭스(flux)이다. 상기 수학식11로부터 수학식 12와 같이
Figure 112014034981273-pat00114
Figure 112014034981273-pat00115
를 얻을 수 있다.here,
Figure 112014034981273-pat00112
The test surface
Figure 112014034981273-pat00113
Is the flux of the scalar term through. From Equation (11) to Equation (12)
Figure 112014034981273-pat00114
Wow
Figure 112014034981273-pat00115
Can be obtained.

Figure 112014034981273-pat00116
Figure 112014034981273-pat00116

이 방법은 격자구조(cell geometry)와는 독립적으로 방정식을 계산하므로, 물리적 변수들과 격자구조를 분리하여 계산할 수 있게 해준다. 이렇게 공간 좌표계가 독립되면 어떤 형태의 격자구조로도 적용이 가능하므로, 해양 순환 예측 모델은 수평적으로 직교나 직교곡선격자체계, 그리고 수직적으로 GVC 격자체계를 채택하여 계산의 효율성을 증대할 수 있다. 도 5은 해양 순환 예측 모델에 적용된 유한차분요소를 나타낸 것이다.This method computes the equations independent of the cell geometry, so that it can be calculated separately from the physical variables and the lattice structure. Since the spatial coordinate system can be applied to any type of grid structure, the ocean circulation prediction model can increase the efficiency of calculation horizontally by employing orthogonal or orthogonal curved grid systems and vertically GVC grid systems . 5 shows the finite difference element applied to the ocean circulation prediction model.

상기 해양 순환 예측 모델(130)은 삼차원 비압축성 유체에 대한 방정식을 계산하며, 정수압은 부시네스크(Boussinesq)와 레이놀드(Reynolds) 근사를 가정한다. 직교좌표계에서 모델의 x, y 방향의 운동방정식, 연속방정식, 정수압 방정식은 각각 하기 수학식 13 내지 16과 같이 정의된다.The ocean circulation prediction model 130 calculates an equation for a three-dimensional incompressible fluid, and hydrostatic pressure assumes Boussinesq and Reynolds approximations. In the Cartesian coordinate system, the equation of motion, the continuity equation, and the hydrostatic pressure equation in the x and y directions of the model are defined by the following equations (13) to (16), respectively.

Figure 112014034981273-pat00117
Figure 112014034981273-pat00117

Figure 112014034981273-pat00118
Figure 112014034981273-pat00118

Figure 112014034981273-pat00119
Figure 112014034981273-pat00119

Figure 112014034981273-pat00120
Figure 112014034981273-pat00120

여기서 상기

Figure 112014034981273-pat00121
,
Figure 112014034981273-pat00122
Figure 112014034981273-pat00123
는 각각 x, y 및 z 방향의 속도이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00124
는 전향력이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00125
Figure 112014034981273-pat00126
는 각각 수평 및 수직의 난류 점성(turbulence viscosity)이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00127
는 분자운동점성(molecular kinematic viscosity)이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00128
는 압력이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00129
는 중력가속도이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00130
는 해수의 밀도이다.Here,
Figure 112014034981273-pat00121
,
Figure 112014034981273-pat00122
And
Figure 112014034981273-pat00123
Are the velocities in the x, y and z directions, respectively,
Figure 112014034981273-pat00124
Is a deflection force,
Figure 112014034981273-pat00125
And
Figure 112014034981273-pat00126
Are the horizontal and vertical turbulence viscosities, respectively,
Figure 112014034981273-pat00127
Is the molecular kinematic viscosity,
Figure 112014034981273-pat00128
Is the pressure,
Figure 112014034981273-pat00129
Is the gravitational acceleration,
Figure 112014034981273-pat00130
Is the density of sea water.

제2 격자에서 해양순환 예측 데이터의 계산이 완료되면, 제3 격자에서의 계산이 시작된다. 제3 격자에서의 데이터는 제2 격자의 결과를 nesting하여 계산되고, 이때에는 기상 수치 모델과의 연계뿐 아니라 파랑 모델과도 연계에도 사용된다.When the calculation of the ocean circulation prediction data in the second lattice is completed, the calculation in the third lattice is started. The data in the third grid is calculated by nesting the result of the second grid, and is used for linking with the wave model as well as linking with the meteorological model.

또한, 제3 격자에서의 계산에서는 한강, 낙동강의 하천 담수 방류량을 고려될 수 있으며, 이때 국가수자원관리 종합정보 시스템(WAMIS)의 전일 일 유량이 사용된다.Also, in the calculation of the third grid, the amount of river fresh water discharge in the Han River and the Nakdong River can be considered. At this time, the previous day flow rate of the National Water Resources Management Integrated Information System (WAMIS) is used.

또한, 상기 해양순환 예측 모델(130)은 3차원 자료융합형 해양순환 모델의 결과를 다운스케일링하여 제3 격자에서의 해양순환 예측 데이터를 계산할 수도 있다. 즉, L2격자에서 OGCM자료를 이용하여 계산하는 방법과 마찬가지로 제3 격자에서 3차원 자료융합형 해양순환 모델의 결과를 이용하는 것이다.Also, the ocean circulation prediction model 130 may calculate the ocean circulation prediction data in the third grid by downscaling the result of the three-dimensional data fusion type ocean circulation model. In other words, as in the case of using the OGCM data in the L2 grid, we use the results of the three-dimensional data fusion ocean circulation model in the third grid.

상기와 같이 산출된 연안국지 순환예측 자료는 모든 격자 내의 수온, 염분, 해면고도 및 해류에 대한 72시간 예측 자료일 수 있다. 도 6은 제2 격자에서의 해양 순환 예측 데이터의 일 예이고, 도 7은 제3 격자에서의 해양 순환 예측 데이터의 일 예이다. 좌측 그림은 해류와 해수면 높이를 나타내고, 가운데 그림은 염분을 나타내며, 우측 그림은 수온을 나타낸다.The calculated coastal continental shelf forecast data can be a 72-hour forecast for water temperature, salinity, sea level altitude and ocean currents in all lattices. FIG. 6 is an example of the ocean circulation prediction data in the second grid, and FIG. 7 is an example of the ocean circulation prediction data in the third grid. The left figure shows sea level and sea level, the middle figure shows salinity, and the right figure shows water temperature.

도 6에서 해류는 조류와 OGCM 해류, 해수면 높이는 조석과 OGCM의 해면 고도를 같이 고려한 결과이다. 쿠로시오의 흐름과 조석이 잘 재현되는 것을 볼 수가 있고, 염분에서는 양자강의 담수 유입이 선명하게 보인다. 또한, 도 7은 1/60도의 해상도이므로 도 6보다 경기만 등의 수로를 잘 재현하고, 한강의 온도가 낮은 담수유입에 의한 수온 및 염분의 변화도 확인된다.
In FIG. 6, the currents are the tidal currents of the tide and OGCM, and the sea level is the tidal altitude of the tide and OGCM. Kuroshio flow and tide are reproduced well, and salinity shows clearly the inflow of Yangtze River into fresh water. In addition, since Fig. 7 has a resolution of 1/60 degrees, the water channel such as Gyeonggi Bay can be reproduced better than Fig. 6, and the change of water temperature and salinity due to the inflow of fresh water having a low temperature of the Han River is also confirmed.

도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 해양순환 및 파랑 예측 방법을 나타낸 흐름도이다.8 is a flow chart illustrating a method for predicting ocean circulation and waves according to an embodiment of the present invention.

상기 방법은 도 1 내지 도 7에서 설명한 해양순환 및 파랑 예측 시스템(100)에 의해 수행될 수 있다. 상기 해양순환 및 파랑 예측 시스템(100)은 도 1 내지 도 7을 통하여 설명한 파랑 예측을 수행한다. 즉, 상기 해양순환 및 파랑 예측 시스템(100)은 The method may be performed by the ocean circulation and wave prediction system 100 described in FIGS. The ocean circulation and wave prediction system 100 performs the wave prediction described with reference to FIGS. That is, the ocean circulation and wave prediction system 100

해양순환 및 파랑 예측 대상 해역을 다수의 광역 및 연안 격자로 구분하는 단계(S810)와,(S810) dividing the marine circulation and blue prediction target sea into a plurality of wide-area and coastal lattices,

기상 수치 모델로부터 상기 해양순환 및 파랑 예측 대상 해역에 대한 기상 데이터를 수신하는 단계(S820)와,A step (S820) of receiving weather data for the ocean circulation and wave prediction target sea area from the vapor-phase numerical model,

지구 전체 해역에 대한 조석 데이터를 제공하는 대양 조석 모델로부터 수신한 조석 데이터와, 지구 전체 해역에 대한 해양순환 데이터를 제공하는 대양 순환 모델로부터 수신한 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터를 다운 스케일링(down scaling)하고, 상기 기상 수치 모델에서 수신한 기상 데이터를 이용하여 광역 격자의 해양순환 예측 데이터를 계산하고, 상기 광역 격자의 해양순환 예측 데이터를 내포화(nesting)하여 연안 격자의 해양순환 예측 데이터를 생성하는 단계(S830)와,Downscaling the temperature, salinity, current, and sea level altitude data received from the tidal data received from the ocean tidal model that provides tidal data for the entire region of the earth and from the ocean circulation model providing the ocean circulation data for the entire region downward scaling of the coastline lattice, calculating the ocean circulation prediction data of the wide-area lattice using the weather data received in the vapor-phase numerical model, and nesting the ocean circulation prediction data of the wide- (Step S830)

상기 수신한 해양순환 예측 데이터 및 상기 기상 데이터를 입력 값으로 하여 작용평형방정식으로 해당 광역 및 연안 격자에서의 파랑 예측 데이터를 생성하는 단계(S840)를 수행한다.(S840) generating wave predictive data in the corresponding wide area and coastal lattice using an operation equilibrium equation using the received ocean circulation prediction data and the weather data as input values.

상기 해양순환 예측 데이터를 생성하는 단계는 하기 운동방정식, 연속방정식 및 정수압 방정식으로 해양순환 예측 데이터를 계산하는 단계일 수 있으며,The step of generating the ocean circulation prediction data may be a step of calculating ocean circulation prediction data using the following equations of motion, continuity equation and hydrostatic pressure equation,

Figure 112014034981273-pat00131
Figure 112014034981273-pat00131

Figure 112014034981273-pat00132
Figure 112014034981273-pat00132

Figure 112014034981273-pat00133
Figure 112014034981273-pat00133

Figure 112014034981273-pat00134
Figure 112014034981273-pat00134

여기서 상기

Figure 112014034981273-pat00135
,
Figure 112014034981273-pat00136
Figure 112014034981273-pat00137
는 각각 x, y 및 z 방향의 속도이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00138
는 전향력이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00139
Figure 112014034981273-pat00140
는 각각 수평 및 수직의 난류 점성(turbulence viscosity)이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00141
는 분자운동점성(molecular kinematic viscosity)이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00142
는 압력이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00143
는 중력가속도이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00144
는 해수의 밀도이다.Here,
Figure 112014034981273-pat00135
,
Figure 112014034981273-pat00136
And
Figure 112014034981273-pat00137
Are the velocities in the x, y and z directions, respectively,
Figure 112014034981273-pat00138
Is a deflection force,
Figure 112014034981273-pat00139
And
Figure 112014034981273-pat00140
Are the horizontal and vertical turbulence viscosities, respectively,
Figure 112014034981273-pat00141
Is the molecular kinematic viscosity,
Figure 112014034981273-pat00142
Is the pressure,
Figure 112014034981273-pat00143
Is the gravitational acceleration,
Figure 112014034981273-pat00144
Is the density of sea water.

상기 기상 수치 모델은 비태풍시의 해상풍 및 해면기압을 상기 기상데이터로 제공하거나, 또는 태풍 내습 시 상기 태풍의 중심위치와 중심기압 및 최대풍 반경을 이용하여 상기 태풍의 이동에 따른 해상풍과 해면기압을 상기 기상데이터로 제공할 수 있다.The meteorological numerical model provides the sea wind and the sea surface pressure at the time of non-typhoon as the meteorological data, or provides the sea wind and the atmospheric pressure according to the movement of the typhoon using the central position, the central air pressure, The sea surface pressure can be provided as the weather data.

상기 기상 수치 모델은 하기 지배 방정식을 이용하여 상기 태풍 내습 시의 해상풍을 산출하며,The gas-phase numerical model calculates the sea-wind at the time of the typhoons using the following governing equations,

Figure 112014034981273-pat00145
Figure 112014034981273-pat00145

여기서,

Figure 112014034981273-pat00146
는 태풍의 이동에 대한 상대 풍속(
Figure 112014034981273-pat00147
; 여기서
Figure 112014034981273-pat00148
는 고정 좌표),
Figure 112014034981273-pat00149
는 코리올리(coriolis) 계수,
Figure 112014034981273-pat00150
는 수직방향 단위 벡터,
Figure 112014034981273-pat00151
는 상대 지균풍속(
Figure 112014034981273-pat00152
),
Figure 112014034981273-pat00153
는 대기의 평균 밀도,
Figure 112014034981273-pat00154
는 해수면 기압,
Figure 112014034981273-pat00155
는 수평방향 난류 점성 계수,
Figure 112014034981273-pat00156
는 항력 계수,
Figure 112014034981273-pat00157
는 대기경계층의 높이,
Figure 112014034981273-pat00158
는 태풍의 이동에 따른 좌표계의 이동 속도이다. here,
Figure 112014034981273-pat00146
The relative wind speed for the movement of the typhoon (
Figure 112014034981273-pat00147
; here
Figure 112014034981273-pat00148
Is a fixed coordinate),
Figure 112014034981273-pat00149
Is the coriolis coefficient,
Figure 112014034981273-pat00150
Is a vertical direction unit vector,
Figure 112014034981273-pat00151
The relative air velocity
Figure 112014034981273-pat00152
),
Figure 112014034981273-pat00153
The average density of the atmosphere,
Figure 112014034981273-pat00154
The sea surface pressure,
Figure 112014034981273-pat00155
Is the horizontal turbulent viscosity coefficient,
Figure 112014034981273-pat00156
Is the drag coefficient,
Figure 112014034981273-pat00157
Is the height of the atmospheric boundary layer,
Figure 112014034981273-pat00158
Is the moving speed of the coordinate system due to the movement of the typhoon.

상기 파랑 예측 데이터를 생성하는 단계는 하기 작용평형 방정식으로 파랑 예측 데이터를 생성하는 단계일 수 있으며,The step of generating the wave prediction data may be a step of generating the wave prediction data in the following operation equilibrium equation,

Figure 112014034981273-pat00159
Figure 112014034981273-pat00159

Figure 112014034981273-pat00160
Figure 112014034981273-pat00160

여기서,

Figure 112014034981273-pat00161
은 파랑 작용 스펙트럼이고,
Figure 112014034981273-pat00162
Figure 112014034981273-pat00163
는 파속을 포함한 해류의 x 및 y 방향성분이고,
Figure 112014034981273-pat00164
Figure 112014034981273-pat00165
는 각각 각주파수와 파향의 시간변화량이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00166
및 상기
Figure 112014034981273-pat00167
은 각각 파향선(wave ray) 및 파향선에 수직인 좌표이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00168
는 각주파수이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00169
는 파향이고,
Figure 112014034981273-pat00170
는 수심이고,
Figure 112014034981273-pat00171
는 파수이고,
Figure 112014034981273-pat00172
는 x방향 파수이고,
Figure 112014034981273-pat00173
는 y방향 파수이고,
Figure 112014034981273-pat00174
는 파수 벡터이고,
Figure 112014034981273-pat00175
는 유속 벡터이고.
Figure 112014034981273-pat00176
는 x방향 유속이고,
Figure 112014034981273-pat00177
는 y방향 유속이고,
Figure 112014034981273-pat00178
는 평균 수심이고,
Figure 112014034981273-pat00179
는 파의 군속도이고,here,
Figure 112014034981273-pat00161
Is the wave action spectrum,
Figure 112014034981273-pat00162
And
Figure 112014034981273-pat00163
Are the x and y directional components of the ocean current including the wave velocity,
Figure 112014034981273-pat00164
And
Figure 112014034981273-pat00165
Are time varying amounts of angular frequency and wavefront, respectively,
Figure 112014034981273-pat00166
And
Figure 112014034981273-pat00167
Are coordinates which are perpendicular to wave lines and wave lines, respectively,
Figure 112014034981273-pat00168
Is an angular frequency,
Figure 112014034981273-pat00169
Lt; / RTI >
Figure 112014034981273-pat00170
Is water depth,
Figure 112014034981273-pat00171
Is a wavenumber,
Figure 112014034981273-pat00172
Is an x-direction wave number,
Figure 112014034981273-pat00173
Is the y-direction wave number,
Figure 112014034981273-pat00174
Is a wavenumber vector,
Figure 112014034981273-pat00175
Is the flow velocity vector.
Figure 112014034981273-pat00176
Is the x-direction flow velocity,
Figure 112014034981273-pat00177
Is the y-direction flow velocity,
Figure 112014034981273-pat00178
Is an average depth,
Figure 112014034981273-pat00179
Is the group velocity of waves,

상기

Figure 112014034981273-pat00180
이며, 상기
Figure 112014034981273-pat00181
는 원천항(source and dissipation)이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00182
는 바람에 의한 에너지 유입이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00183
는 저면 마찰 또는 쇄파에 의한 에너지 소산이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00184
는 파랑 간 상호작용에 의한 에너지 전달이다.remind
Figure 112014034981273-pat00180
, And
Figure 112014034981273-pat00181
Is the source and dissipation,
Figure 112014034981273-pat00182
Is the energy input by the wind,
Figure 112014034981273-pat00183
Is the energy dissipation due to bottom friction or breaking waves,
Figure 112014034981273-pat00184
Is energy transfer by interplay between waves.

또는 상기 파랑 예측 데이터를 생성하는 단계는 하기 에너지밀도 스펙트럼 보존식으로 파랑 예측 데이터를 생성하는 단계일 일 수 있으며,Alternatively, the step of generating the blue color prediction data may be a step of generating blue color prediction data using the following energy density spectrum conservation formula,

Figure 112014034981273-pat00185
Figure 112014034981273-pat00185

여기서, 상기

Figure 112014034981273-pat00186
은 파랑 작용 스펙트럼이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00187
및 상기
Figure 112014034981273-pat00188
는 각각 파의 군속도 및 유속 벡터이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00189
및 상기
Figure 112014034981273-pat00190
은 각각 파향선(wave ray) 및 파향선에 수직인 좌표이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00191
는 각주파수이고,
Figure 112014034981273-pat00192
는 파수이고,
Figure 112014034981273-pat00193
는 평균 수심이고,Here,
Figure 112014034981273-pat00186
Is the wave action spectrum,
Figure 112014034981273-pat00187
And
Figure 112014034981273-pat00188
Is a group velocity and a flow velocity vector of waves,
Figure 112014034981273-pat00189
And
Figure 112014034981273-pat00190
Are coordinates which are perpendicular to wave lines and wave lines, respectively,
Figure 112014034981273-pat00191
Is an angular frequency,
Figure 112014034981273-pat00192
Is a wavenumber,
Figure 112014034981273-pat00193
Is an average depth,

상기

Figure 112014034981273-pat00194
이며, 상기
Figure 112014034981273-pat00195
는 원천항(source and dissipation)이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00196
는 바람에 의한 에너지 유입이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00197
는 저면 마찰 또는 쇄파에 의한 에너지 소산이고, 상기 는 파랑 간 상호작용에 의한 에너지 전달이다.remind
Figure 112014034981273-pat00194
, And
Figure 112014034981273-pat00195
Is the source and dissipation,
Figure 112014034981273-pat00196
Is the energy input by the wind,
Figure 112014034981273-pat00197
Is the energy dissipation due to bottom friction or breaking waves, Is energy transfer by interplay between waves.

상기 에너지밀도 스펙트럼 보존식은 지구구면 좌표계에서 하기 수학식으로 변환되며,The energy density spectrum conservation equation is transformed into the following equation in the spherical spherical coordinate system,

Figure 112014034981273-pat00199
Figure 112014034981273-pat00199

여기서, 상기

Figure 112014034981273-pat00200
과 상기
Figure 112014034981273-pat00201
은 각각 위도와 경도 방향의 유속 성분을 나타내며, 상기
Figure 112014034981273-pat00202
및 상기
Figure 112014034981273-pat00203
는 각각 지구구면 좌표계에서의 파수 및 파향의 시간변동률이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00204
는 파향이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00205
는 위도, 상기
Figure 112014034981273-pat00206
는 경도, 상기
Figure 112014034981273-pat00207
는 위도 방향 유속 벡터, 상기
Figure 112014034981273-pat00208
는 경도 방향 유속벡터, 상기
Figure 112014034981273-pat00209
은 지구의 반경이다.Here,
Figure 112014034981273-pat00200
And
Figure 112014034981273-pat00201
Respectively represent flow velocity components in the latitudinal and longitudinal directions,
Figure 112014034981273-pat00202
And
Figure 112014034981273-pat00203
Are the time variation rates of the wave number and the wave direction in the spherical spherical coordinate system, respectively,
Figure 112014034981273-pat00204
Is the wave direction,
Figure 112014034981273-pat00205
Is the latitude,
Figure 112014034981273-pat00206
The hardness,
Figure 112014034981273-pat00207
Is the latitudinal direction flow velocity vector,
Figure 112014034981273-pat00208
Is the longitudinal direction flow velocity vector,
Figure 112014034981273-pat00209
Is the radius of the earth.

한편, 상기 해양순환 예측 데이터를 생성하는 단계는 전체 격자에서의 수온, 염분, 해류 및 해면 고도에 대한 72시간 예측 데이터를 생성하는 단계일 수 있다. 또한, 상기 파랑 예측 데이터를 생성하는 단계는 전체 격자에서의 수온, 염분, 해류 및 해면 고도에 대한 72시간 예측 데이터를 생성하는 단계일 수 있다.Meanwhile, the step of generating the ocean circulation prediction data may be a step of generating 72-hour prediction data on the temperature, salinity, sea current, and sea surface altitude in the entire lattice. In addition, the step of generating the wave predictive data may be a step of generating 72-hour predictive data on the temperature, salinity, sea current, and sea level altitude in the entire lattice.

한편, 본 명세서의 방법은, 상기 도 8에서 서술한 각 단계를 수행하는 명령들을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장 장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조성물 혹은 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.Meanwhile, the method of the present invention may be embodied as a computer-readable recording medium including instructions for performing the steps described in FIG. The computer-readable medium can be a machine-readable storage device, a machine-readable storage substrate, a memory device, a composition of matter that affects the machine readable propagation type signal, or a combination of one or more of the foregoing.

본 명세서에서 설명하는 기능적인 동작과 주제의 구현물들은 디지털 전자 회로로 구현되거나, 본 명세서에서 개시하는 구조 및 그 구조적인 등가물들을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 혹은 하드웨어로 구현되거나, 이들 중 하나 이상의 결합으로 구현 가능하다. 본 명세서에서 설명하는 주제의 구현물들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 처리 시스템의 동작을 제어하기 위하여 혹은 이것에 의한 실행을 위하여 유형의 프로그램 저장매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다.Implementations of the functional operations and the subject matter described herein may be implemented in digital electronic circuitry, or may be implemented in computer software, firmware, or hardware, including the structures disclosed herein, and structural equivalents thereof, It can be implemented. Implementations of the subject matter described herein may be implemented as one or more computer program products, i. E. One or more modules relating to computer program instructions encoded on a type of program storage medium for execution by, or control of, the operation of the processing system Can be implemented.

컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.A computer program (also known as a program, software, software application, script or code) may be written in any form of programming language, including compiled or interpreted language, a priori or procedural language, Components, subroutines, or other units suitable for use in a computer environment. A computer program does not necessarily correspond to a file in the file system. The program may be stored in a single file provided to the requested program, or in multiple interactive files (e.g., a file storing one or more modules, subprograms, or portions of code) (E.g., one or more scripts stored in a markup language document). A computer program may be deployed to run on multiple computers or on one computer, located on a single site or distributed across multiple sites and interconnected by a communications network.

한편, 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체는, 예컨대 EPROM, EEPROM 및 플래시메모리 장치와 같은 반도체 메모리 장치, 예컨대 내부 하드디스크나 외장형 디스크와 같은 자기 디스크, 자기광학 디스크 및 CD-ROM과 DVD-ROM 디스크를 포함하여 모든 형태의 비휘발성 메모리, 매체 및 메모리 장치를 포함할 수 있다. 프로세서와 메모리는 특수 목적의 논리 회로에 의해 보충되거나, 그것에 통합될 수 있다.On the other hand, computer readable media suitable for storing computer program instructions and data include semiconductor memory devices such as, for example, EPROM, EEPROM and flash memory devices, such as magnetic disks such as internal hard disks or external disks, Non-volatile memory, media and memory devices, including ROM and DVD-ROM disks. The processor and memory may be supplemented by, or incorporated in, special purpose logic circuits.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100 : 해양순환 및 파랑 예측 시스템
110 : 격자 구성 모듈
120: 기상 수치 모델
130 : 해양순환 예측 모델
150 : 파랑 예측 모델
100: Ocean circulation and wave prediction system
110: grid configuration module
120: meteorological model
130: Ocean circulation prediction model
150: Blue prediction model

Claims (17)

해양순환 및 파랑 예측 대상 해역을 다수의 광역 및 연안 격자로 구분하는 격자 구성 모듈;
상기 해양순환 및 파랑 예측 대상 해역에 대한 기상 데이터를 제공하는 기상 수치 모델;
상기 기상 수치 모델에서 수신한 기상 데이터를 이용하여 광역 격자의 해양순환 예측 데이터를 계산하고, 상기 광역 격자의 해양순환 예측 데이터를 내포화(nesting)하여 연안 격자의 해양순환 예측 데이터를 생성하는 해양순환 예측 모델;
상기 해양순환 예측 모델로부터 수신한 해양순환 예측 데이터 및 상기 기상 수치 모델에서 수신한 기상 데이터를 입력 값으로 하여 작용평형방정식으로 해당 광역 및 연안 격자에서의 파랑 예측 데이터를 생성하는 파랑 예측 모델;을 포함하며,
상기 기상 수치 모델은 비태풍시의 해상풍 및 해면기압을 상기 기상데이터로 제공하거나, 또는 태풍 내습 시 상기 태풍의 중심위치와 중심기압 및 최대풍 반경을 이용하여 상기 태풍의 이동에 따른 해상풍과 해면기압을 상기 기상데이터로 제공하는 것을 특징으로 하는 해양순환 및 파랑 예측 시스템.
A lattice building module for dividing the ocean circulation and blue prediction target area into a plurality of wide area and coast lattice;
A meteorological model providing meteorological data on the maritime circulation and the wave prediction target sea area;
Calculating the ocean circulation prediction data of the wide-area lattice using the weather data received in the vapor-phase numerical model, and nesting the ocean circulation prediction data of the wide-area lattice to generate ocean circulation prediction data of the coastal lattice, Prediction model;
And a wave prediction model for generating wave predictive data in the corresponding wide area and coastal lattice using the operation equilibrium equation using the ocean circulation prediction data received from the ocean circulation prediction model and the weather data received in the vapor phase numerical model as input values In addition,
The meteorological numerical model provides the sea wind and the sea surface pressure at the time of non-typhoon as the meteorological data, or provides the sea wind and the atmospheric pressure according to the movement of the typhoon using the central position, the central air pressure, And the sea surface pressure is provided as the meteorological data.
제1항에 있어서,
상기 해양순환 예측 모델은 하기 운동방정식, 연속방정식 및 정수압 방정식으로 해양순환 예측 데이터를 계산하며,
Figure 112014034981273-pat00210

Figure 112014034981273-pat00211

Figure 112014034981273-pat00212

Figure 112014034981273-pat00213

여기서 상기
Figure 112014034981273-pat00214
,
Figure 112014034981273-pat00215
Figure 112014034981273-pat00216
는 각각 x, y 및 z 방향의 속도이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00217
는 전향력이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00218
Figure 112014034981273-pat00219
는 각각 수평 및 수직의 난류 점성(turbulence viscosity)이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00220
는 분자운동점성(molecular kinematic viscosity)이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00221
는 압력이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00222
는 중력가속도이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00223
는 해수의 밀도인 것을 특징으로 하는 해양순환 및 파랑 예측 시스템.
The method according to claim 1,
The ocean circulation prediction model calculates ocean circulation prediction data using the following equations of motion, continuity equation and hydrostatic pressure equation,
Figure 112014034981273-pat00210

Figure 112014034981273-pat00211

Figure 112014034981273-pat00212

Figure 112014034981273-pat00213

Here,
Figure 112014034981273-pat00214
,
Figure 112014034981273-pat00215
And
Figure 112014034981273-pat00216
Are the velocities in the x, y and z directions, respectively,
Figure 112014034981273-pat00217
Is a deflection force,
Figure 112014034981273-pat00218
And
Figure 112014034981273-pat00219
Are the horizontal and vertical turbulence viscosities, respectively,
Figure 112014034981273-pat00220
Is the molecular kinematic viscosity,
Figure 112014034981273-pat00221
Is the pressure,
Figure 112014034981273-pat00222
Is the gravitational acceleration,
Figure 112014034981273-pat00223
Is a density of sea water.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 기상 수치 모델은 하기 지배 방정식을 이용하여 상기 태풍 내습 시의 해상풍을 산출하며,
Figure 112015122204911-pat00224

여기서, 상기
Figure 112015122204911-pat00225
는 태풍의 이동에 대한 상대 풍속이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00226
는 코리올리(coriolis) 계수이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00227
는 수직방향 단위 벡터이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00228
는 상대 지균풍속이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00229
는 대기의 평균 밀도이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00230
는 해수면 기압이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00231
는 수평방향 난류 점성 계수이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00232
는 항력 계수이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00233
는 대기경계층의 높이이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00234
는 태풍의 이동에 따른 좌표계의 이동 속도인 것을 특징으로 하는 해양순환 및 파랑 예측 시스템.
The method according to claim 1,
The gas-phase numerical model calculates the sea-wind at the time of the typhoons using the following governing equations,
Figure 112015122204911-pat00224

Here,
Figure 112015122204911-pat00225
Is the relative wind speed with respect to the movement of the typhoon,
Figure 112015122204911-pat00226
Is a coriolis coefficient,
Figure 112015122204911-pat00227
Is a unit vector in the vertical direction,
Figure 112015122204911-pat00228
Is in a relative geographical wind,
Figure 112015122204911-pat00229
Is the average density of the atmosphere,
Figure 112015122204911-pat00230
Is the sea surface pressure,
Figure 112015122204911-pat00231
Is the horizontal direction turbulent viscosity coefficient,
Figure 112015122204911-pat00232
Is the drag coefficient,
Figure 112015122204911-pat00233
Is the height of the atmospheric boundary layer,
Figure 112015122204911-pat00234
Is a moving velocity of a coordinate system due to a movement of a typhoon.
제1항에 있어서,
상기 파랑 예측 모델은 하기 작용평형 방정식으로 파랑 예측 데이터를 생성하며,
Figure 112014034981273-pat00235

Figure 112014034981273-pat00236

여기서, 상기
Figure 112014034981273-pat00237
은 파랑 작용 스펙트럼이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00238
Figure 112014034981273-pat00239
는 파속을 포함한 해류의 x 및 y 방향성분이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00240
Figure 112014034981273-pat00241
는 각각 각주파수와 파향의 시간변화량이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00242
및 상기
Figure 112014034981273-pat00243
은 각각 파향선(wave ray) 및 파향선에 수직인 좌표이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00244
는 각주파수이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00245
는 파향이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00246
는 수심이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00247
는 파수이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00248
는 x방향 파수이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00249
는 y방향 파수이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00250
는 파수 벡터이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00251
는 유속 벡터이고. 상기
Figure 112014034981273-pat00252
는 x방향 유속이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00253
는 y방향 유속이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00254
는 평균 수심이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00255
는 파의 군속도이고,
상기
Figure 112014034981273-pat00256
이며, 상기
Figure 112014034981273-pat00257
는 원천항(source and dissipation)이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00258
는 바람에 의한 에너지 유입이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00259
는 저면 마찰 또는 쇄파에 의한 에너지 소산이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00260
는 파랑 간 상호작용에 의한 에너지 전달인 것을 특징으로 하는 해양순환 및 파랑 예측 시스템.
The method according to claim 1,
The wave predictive model generates wave predictive data using the following equilibrium equations,
Figure 112014034981273-pat00235

Figure 112014034981273-pat00236

Here,
Figure 112014034981273-pat00237
Is the wave action spectrum,
Figure 112014034981273-pat00238
And
Figure 112014034981273-pat00239
Are the x and y directional components of the ocean current including the wave velocity,
Figure 112014034981273-pat00240
And
Figure 112014034981273-pat00241
Are time varying amounts of angular frequency and wavefront, respectively,
Figure 112014034981273-pat00242
And
Figure 112014034981273-pat00243
Are coordinates which are perpendicular to wave lines and wave lines, respectively,
Figure 112014034981273-pat00244
Is an angular frequency,
Figure 112014034981273-pat00245
Is the wave direction,
Figure 112014034981273-pat00246
Is a water depth,
Figure 112014034981273-pat00247
Is a wavenumber, and
Figure 112014034981273-pat00248
Is an x-direction wave number,
Figure 112014034981273-pat00249
Is the y-direction wave number,
Figure 112014034981273-pat00250
Is a wavenumber vector,
Figure 112014034981273-pat00251
Is the flow velocity vector. remind
Figure 112014034981273-pat00252
Is the x-direction flow velocity,
Figure 112014034981273-pat00253
Is the y-direction flow velocity,
Figure 112014034981273-pat00254
Is an average depth,
Figure 112014034981273-pat00255
Is the group velocity of waves,
remind
Figure 112014034981273-pat00256
, And
Figure 112014034981273-pat00257
Is the source and dissipation,
Figure 112014034981273-pat00258
Is the energy input by the wind,
Figure 112014034981273-pat00259
Is the energy dissipation due to bottom friction or breaking waves,
Figure 112014034981273-pat00260
Is an energy transfer by interaction between waves.
제1항에 있어서,
상기 파랑 예측 모델은 하기 에너지밀도 스펙트럼 보존식으로 파랑 예측 데이터를 생성하며,
Figure 112014034981273-pat00261

여기서, 상기
Figure 112014034981273-pat00262
은 파랑 작용 스펙트럼이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00263
및 상기
Figure 112014034981273-pat00264
는 각각 파의 군속도 및 유속 벡터이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00265
및 상기
Figure 112014034981273-pat00266
은 각각 파향선(wave ray) 및 파향선에 수직인 좌표이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00267
는 각주파수이고,
Figure 112014034981273-pat00268
는 파수이고,
Figure 112014034981273-pat00269
는 평균 수심이고,
상기
Figure 112014034981273-pat00270
이며, 상기
Figure 112014034981273-pat00271
는 원천항(source and dissipation)이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00272
는 바람에 의한 에너지 유입이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00273
는 저면 마찰 또는 쇄파에 의한 에너지 소산이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00274
는 파랑 간 상호작용에 의한 에너지 전달인 것을 특징으로 하는 해양순환 및 파랑 예측 시스템.
The method according to claim 1,
The wave predictive model generates wave predictive data using the following energy density spectral conservation formula,
Figure 112014034981273-pat00261

Here,
Figure 112014034981273-pat00262
Is the wave action spectrum,
Figure 112014034981273-pat00263
And
Figure 112014034981273-pat00264
Is a group velocity and a flow velocity vector of waves,
Figure 112014034981273-pat00265
And
Figure 112014034981273-pat00266
Are coordinates which are perpendicular to wave lines and wave lines, respectively,
Figure 112014034981273-pat00267
Is an angular frequency,
Figure 112014034981273-pat00268
Is a wavenumber,
Figure 112014034981273-pat00269
Is an average depth,
remind
Figure 112014034981273-pat00270
, And
Figure 112014034981273-pat00271
Is the source and dissipation,
Figure 112014034981273-pat00272
Is the energy input by the wind,
Figure 112014034981273-pat00273
Is the energy dissipation due to bottom friction or breaking waves,
Figure 112014034981273-pat00274
Is an energy transfer by interaction between waves.
제6항에 있어서,
상기 에너지밀도 스펙트럼 보존식은 지구구면 좌표계에서 하기 수학식으로 변환되며,
Figure 112015122204911-pat00275

여기서, 상기
Figure 112015122204911-pat00276
과 상기
Figure 112015122204911-pat00277
은 각각 위도와 경도 방향의 유속 성분을 나타내며, 상기
Figure 112015122204911-pat00278
및 상기
Figure 112015122204911-pat00279
는 각각 지구구면 좌표계에서의 파수 및 파향의 시간변동률이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00280
는 파향이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00281
는 위도, 상기
Figure 112015122204911-pat00282
는 경도, 상기
Figure 112015122204911-pat00283
는 위도 방향 유속 벡터, 상기
Figure 112015122204911-pat00284
는 경도 방향 유속벡터, 상기
Figure 112015122204911-pat00285
은 지구의 반경인 것을 특징으로 하는 해양순환 및 파랑 예측 시스템.
The method according to claim 6,
The energy density spectrum conservation equation is transformed into the following equation in the spherical spherical coordinate system,
Figure 112015122204911-pat00275

Here,
Figure 112015122204911-pat00276
And
Figure 112015122204911-pat00277
Respectively represent flow velocity components in the latitudinal and longitudinal directions,
Figure 112015122204911-pat00278
And
Figure 112015122204911-pat00279
Are the time variation rates of the wave number and the wave direction in the spherical spherical coordinate system, respectively,
Figure 112015122204911-pat00280
Is the wave direction,
Figure 112015122204911-pat00281
Is the latitude,
Figure 112015122204911-pat00282
The hardness,
Figure 112015122204911-pat00283
Is the latitudinal direction flow velocity vector,
Figure 112015122204911-pat00284
Is the longitudinal direction flow velocity vector,
Figure 112015122204911-pat00285
Is a radius of the earth.
제1항에 있어서,
상기 해양순환 예측 모델 및 상기 파랑 예측 모델은 각각
전체 격자에서의 수온, 염분, 해류 및 해면 고도에 대한 72시간 예측 데이터 및
전체 격자에서의 풍파와 너울(swell)의 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 해양순환 및 파랑 예측 시스템.
The method according to claim 1,
The ocean circulation prediction model and the wave prediction model are
72-hour predictive data on water temperature, salinity, current and sea level in the entire lattice and
Wherein the information of the wind waves and swell in the entire grid is generated.
해양순환 및 파랑 예측 시스템이 해양순환 및 파랑 예측 데이터를 생성하는 방법에 있어서,
해양순환 및 파랑 예측 대상 해역을 다수의 광역 및 연안 격자로 구분하는 단계;
기상 수치 모델로부터 상기 해양순환 및 파랑 예측 대상 해역에 대한 기상 데이터를 수신하는 단계;
상기 기상 수치 모델에서 수신한 기상 데이터를 이용하여 광역 격자의 해양순환 예측 데이터를 계산하고, 상기 광역 격자의 해양순환 예측 데이터를 내포화(nesting)하여 연안 격자의 해양순환 예측 데이터를 생성하는 단계;
상기 수신한 해양순환 예측 데이터 및 상기 기상 데이터를 입력 값으로 하여 작용평형방정식으로 해당 광역 및 연안 격자에서의 파랑 예측 데이터를 생성하는 단계를 포함하며,
상기 기상 데이터를 수신하는 단계는,
비태풍시의 해상풍 및 해면기압을 상기 기상데이터로 수신하거나, 또는 태풍 내습 시 상기 태풍의 중심위치와 중심기압 및 최대풍 반경을 이용하여 상기 태풍의 이동에 따른 해상풍과 해면기압을 상기 기상데이터로 수신하는 것을 특징으로 하는 방법.
A method for an ocean circulation and wave prediction system to generate ocean circulation and wave prediction data,
Dividing the marine circulation and wave forecasting waters into a plurality of wide-area and coastal lattices;
Receiving meteorological data for the ocean circulation and wave prediction target sea area from the meteorological numerical model;
Calculating ocean circulation prediction data of a wide-area lattice using the weather data received in the vapor-phase numerical model and generating ocean circulation prediction data of a coastal lattice by nesting the ocean circulation prediction data of the wide-area lattice;
And generating wave prediction data in the corresponding wide area and coastal lattice using the operation equilibrium equation using the received ocean circulation prediction data and the weather data as input values,
Wherein the step of receiving the weather data comprises:
The sea air pressure and the sea surface pressure at the time of non-typhoon are received as the weather data or the sea wind and the sea surface pressure according to the movement of the typhoon are measured using the central position, the central air pressure, Lt; RTI ID = 0.0 > data. ≪ / RTI >
제9항에 있어서,
상기 해양순환 예측 데이터를 생성하는 단계는 하기 운동방정식, 연속방정식 및 정수압 방정식으로 해양순환 예측 데이터를 계산하는 단계이며,
Figure 112014034981273-pat00286

Figure 112014034981273-pat00287

Figure 112014034981273-pat00288

Figure 112014034981273-pat00289

여기서 상기
Figure 112014034981273-pat00290
,
Figure 112014034981273-pat00291
Figure 112014034981273-pat00292
는 각각 x, y 및 z 방향의 속도이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00293
는 전향력이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00294
Figure 112014034981273-pat00295
는 각각 수평 및 수직의 난류 점성(turbulence viscosity)이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00296
는 분자운동점성(molecular kinematic viscosity)이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00297
는 압력이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00298
는 중력가속도이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00299
는 해수의 밀도인 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method of claim 9,
The step of generating the ocean circulation prediction data is a step of calculating ocean circulation prediction data using the following equations of motion, continuity equation and hydrostatic pressure equation,
Figure 112014034981273-pat00286

Figure 112014034981273-pat00287

Figure 112014034981273-pat00288

Figure 112014034981273-pat00289

Here,
Figure 112014034981273-pat00290
,
Figure 112014034981273-pat00291
And
Figure 112014034981273-pat00292
Are the velocities in the x, y and z directions, respectively,
Figure 112014034981273-pat00293
Is a deflection force,
Figure 112014034981273-pat00294
And
Figure 112014034981273-pat00295
Are the horizontal and vertical turbulence viscosities, respectively,
Figure 112014034981273-pat00296
Is the molecular kinematic viscosity,
Figure 112014034981273-pat00297
Is the pressure,
Figure 112014034981273-pat00298
Is the gravitational acceleration,
Figure 112014034981273-pat00299
Is the density of the seawater.
삭제delete 제9항에 있어서,
상기 기상 수치 모델은 하기 지배 방정식을 이용하여 상기 태풍 내습 시의 해상풍을 산출하며,
Figure 112015122204911-pat00300

여기서, 상기
Figure 112015122204911-pat00301
는 태풍의 이동에 대한 상대 풍속이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00302
는 코리올리(coriolis) 계수이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00303
는 수직방향 단위 벡터이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00304
는 상대 지균풍속이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00305
는 대기의 평균 밀도이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00306
는 해수면 기압이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00307
는 수평방향 난류 점성 계수이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00308
는 항력 계수이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00309
는 대기경계층의 높이이고, 상기
Figure 112015122204911-pat00310
는 태풍의 이동에 따른 좌표계의 이동 속도인 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method of claim 9,
The gas-phase numerical model calculates the sea-wind at the time of the typhoons using the following governing equations,
Figure 112015122204911-pat00300

Here,
Figure 112015122204911-pat00301
Is the relative wind speed with respect to the movement of the typhoon,
Figure 112015122204911-pat00302
Is a coriolis coefficient,
Figure 112015122204911-pat00303
Is a unit vector in the vertical direction,
Figure 112015122204911-pat00304
Is in a relative geographical wind,
Figure 112015122204911-pat00305
Is the average density of the atmosphere,
Figure 112015122204911-pat00306
Is the sea surface pressure,
Figure 112015122204911-pat00307
Is the horizontal direction turbulent viscosity coefficient,
Figure 112015122204911-pat00308
Is the drag coefficient,
Figure 112015122204911-pat00309
Is the height of the atmospheric boundary layer,
Figure 112015122204911-pat00310
Is the moving speed of the coordinate system in accordance with the movement of the typhoon.
제9항에 있어서,
상기 파랑 예측 데이터를 생성하는 단계는,
하기 작용평형 방정식으로 파랑 예측 데이터를 생성하는 단계이며,
Figure 112014034981273-pat00311

Figure 112014034981273-pat00312

여기서, 상기
Figure 112014034981273-pat00313
은 파랑 작용 스펙트럼이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00314
Figure 112014034981273-pat00315
는 파속을 포함한 해류의 x 및 y 방향성분이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00316
Figure 112014034981273-pat00317
는 각각 각주파수와 파향의 시간변화량이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00318
및 상기
Figure 112014034981273-pat00319
은 각각 파향선(wave ray) 및 파향선에 수직인 좌표이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00320
는 각주파수이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00321
는 파향이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00322
는 수심이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00323
는 파수이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00324
는 x방향 파수이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00325
는 y방향 파수이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00326
는 파수 벡터이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00327
는 유속 벡터이고. 상기
Figure 112014034981273-pat00328
는 x방향 유속이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00329
는 y방향 유속이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00330
는 평균 수심이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00331
는 파의 군속도이고,
상기
Figure 112014034981273-pat00332
이며, 상기
Figure 112014034981273-pat00333
는 원천항(source and dissipation)이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00334
는 바람에 의한 에너지 유입이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00335
는 저면 마찰 또는 쇄파에 의한 에너지 소산이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00336
는 파랑 간 상호작용에 의한 에너지 전달인 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the generating the blue prediction data comprises:
Generating blue prediction data using the following equilibrium equations,
Figure 112014034981273-pat00311

Figure 112014034981273-pat00312

Here,
Figure 112014034981273-pat00313
Is the wave action spectrum,
Figure 112014034981273-pat00314
And
Figure 112014034981273-pat00315
Are the x and y directional components of the ocean current including the wave velocity,
Figure 112014034981273-pat00316
And
Figure 112014034981273-pat00317
Are time varying amounts of angular frequency and wavefront, respectively,
Figure 112014034981273-pat00318
And
Figure 112014034981273-pat00319
Are coordinates which are perpendicular to wave lines and wave lines, respectively,
Figure 112014034981273-pat00320
Is an angular frequency,
Figure 112014034981273-pat00321
Is the wave direction,
Figure 112014034981273-pat00322
Is a water depth,
Figure 112014034981273-pat00323
Is a wavenumber, and
Figure 112014034981273-pat00324
Is an x-direction wave number,
Figure 112014034981273-pat00325
Is the y-direction wave number,
Figure 112014034981273-pat00326
Is a wavenumber vector,
Figure 112014034981273-pat00327
Is the flow velocity vector. remind
Figure 112014034981273-pat00328
Is the x-direction flow velocity,
Figure 112014034981273-pat00329
Is the y-direction flow velocity,
Figure 112014034981273-pat00330
Is an average depth,
Figure 112014034981273-pat00331
Is the group velocity of waves,
remind
Figure 112014034981273-pat00332
, And
Figure 112014034981273-pat00333
Is the source and dissipation,
Figure 112014034981273-pat00334
Is the energy input by the wind,
Figure 112014034981273-pat00335
Is the energy dissipation due to bottom friction or breaking waves,
Figure 112014034981273-pat00336
Is energy transfer by interaction between waves.
제9항에 있어서,
상기 파랑 예측 데이터를 생성하는 단계는,
하기 에너지밀도 스펙트럼 보존식으로 파랑 예측 데이터를 생성하는 단계이며,
Figure 112014034981273-pat00337

여기서, 상기
Figure 112014034981273-pat00338
은 파랑 작용 스펙트럼이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00339
및 상기
Figure 112014034981273-pat00340
는 각각 파의 군속도 및 유속 벡터이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00341
및 상기
Figure 112014034981273-pat00342
은 각각 파향선(wave ray) 및 파향선에 수직인 좌표이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00343
는 각주파수이고,
Figure 112014034981273-pat00344
는 파수이고,
Figure 112014034981273-pat00345
는 평균 수심이고,
상기
Figure 112014034981273-pat00346
이며, 상기
Figure 112014034981273-pat00347
는 원천항(source and dissipation)이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00348
는 바람에 의한 에너지 유입이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00349
는 저면 마찰 또는 쇄파에 의한 에너지 소산이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00350
는 파랑 간 상호작용에 의한 에너지 전달인 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the generating the blue prediction data comprises:
Generating blue prediction data using the following energy density spectrum conservation formula,
Figure 112014034981273-pat00337

Here,
Figure 112014034981273-pat00338
Is the wave action spectrum,
Figure 112014034981273-pat00339
And
Figure 112014034981273-pat00340
Is a group velocity and a flow velocity vector of waves,
Figure 112014034981273-pat00341
And
Figure 112014034981273-pat00342
Are coordinates which are perpendicular to wave lines and wave lines, respectively,
Figure 112014034981273-pat00343
Is an angular frequency,
Figure 112014034981273-pat00344
Is a wavenumber,
Figure 112014034981273-pat00345
Is an average depth,
remind
Figure 112014034981273-pat00346
, And
Figure 112014034981273-pat00347
Is the source and dissipation,
Figure 112014034981273-pat00348
Is the energy input by the wind,
Figure 112014034981273-pat00349
Is the energy dissipation due to bottom friction or breaking waves,
Figure 112014034981273-pat00350
Is energy transfer by interaction between waves.
제14항에 있어서,
상기 에너지밀도 스펙트럼 보존식은 지구구면 좌표계에서 하기 수학식으로 변환되며,
Figure 112014034981273-pat00351

여기서, 상기
Figure 112014034981273-pat00352
과 상기
Figure 112014034981273-pat00353
은 각각 위도와 경도 방향의 유속 성분을 나타내며, 상기
Figure 112014034981273-pat00354
및 상기
Figure 112014034981273-pat00355
는 각각 지구구면 좌표계에서의 파수 및 파향의 시간변동률이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00356
는 파향이고, 상기
Figure 112014034981273-pat00357
는 위도, 상기
Figure 112014034981273-pat00358
는 경도, 상기
Figure 112014034981273-pat00359
는 위도 방향 유속 벡터, 상기
Figure 112014034981273-pat00360
는 경도 방향 유속벡터, 상기
Figure 112014034981273-pat00361
은 지구의 반경인 것을 특징으로 하는 방법.
15. The method of claim 14,
The energy density spectrum conservation equation is transformed into the following equation in the spherical spherical coordinate system,
Figure 112014034981273-pat00351

Here,
Figure 112014034981273-pat00352
And
Figure 112014034981273-pat00353
Respectively represent flow velocity components in the latitudinal and longitudinal directions,
Figure 112014034981273-pat00354
And
Figure 112014034981273-pat00355
Are the time variation rates of the wave number and the wave direction in the spherical spherical coordinate system, respectively,
Figure 112014034981273-pat00356
Is the wave direction,
Figure 112014034981273-pat00357
Is the latitude,
Figure 112014034981273-pat00358
The hardness,
Figure 112014034981273-pat00359
Is the latitudinal direction flow velocity vector,
Figure 112014034981273-pat00360
Is the longitudinal direction flow velocity vector,
Figure 112014034981273-pat00361
≪ / RTI > is the radius of the earth.
제9항에 있어서,
상기 해양순환 예측 데이터를 생성하는 단계는 전체 격자에서의 수온, 염분, 해류 및 해면 고도에 대한 72시간 예측 데이터를 생성하는 단계이고,
상기 파랑 예측 데이터를 생성하는 단계는 전체 격자에서의 수온, 염분, 해류 및 해면 고도에 대한 72시간 예측 데이터를 생성하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method of claim 9,
The generating of the ocean circulation prediction data is a step of generating 72-hour prediction data on the temperature, salinity, sea current, and sea level altitude in the entire lattice,
Wherein generating the blur prediction data is generating 72-hour prediction data for temperature, salinity, ocean current, and sea level altitude in the entire lattice.
제9항, 제10항, 및 제12항 내지 제16항 중 어느 하나에 따른 방법의 각 단계를 수행하는 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 기록매체.A computer-readable medium having instructions for performing the steps of the method according to any one of claims 9, 10, and 12 to 16.
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