KR20160073604A - Method and system for analyzing ocean circulation in coastal areas - Google Patents

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KR20160073604A
KR20160073604A KR1020140182086A KR20140182086A KR20160073604A KR 20160073604 A KR20160073604 A KR 20160073604A KR 1020140182086 A KR1020140182086 A KR 1020140182086A KR 20140182086 A KR20140182086 A KR 20140182086A KR 20160073604 A KR20160073604 A KR 20160073604A
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data
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ocean
grid
ocean circulation
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KR1020140182086A
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박광순
전기천
권재일
허기영
최진용
윤종주
최정운
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한국해양과학기술원
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Abstract

The objective of the present invention is to provide an ocean circulation analysis method for coastal areas, a system for the same, and a computer-readable recording medium to store the generated analysis data. According to the present invention, the ocean circulation analysis system for coastal areas includes: a grid composition module which divides an analysis target sea area into a first grid, a second grid, and a third grid, which compose a triangle, using an irregular finite volume coastal ocean model (FVCOM); a numerical weather model which provides weather data about the analysis target sea area; an ocean circulation model which provides water temperature, salinity, sea current, and sea surface height data for the entire sea area of the earth; an ocean tide model which tide data for the entire sea are of the earth; and an ocean circulation analysis model which scales down the tide data of the first grid received from the ocean tide model and the water temperature, salinity, sea current, and sea surface height data received from the ocean circulation model, calculates ocean circulation analysis data of the second grid using the weather data received from the numerical weather model, and calculates ocean circulation analysis data of the third grid by nesting the ocean circulation analysis data of the second grid.

Description

연안국지 순환 분석 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ANALYZING OCEAN CIRCULATION IN COASTAL AREAS}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and a system for coastal circulation analysis,

본 발명은 연안 국지의 해수 순환을 분석하기 위한 방법과, 그에 사용되는 시스템 및 생성된 분석 데이터를 저장할 수 있는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for analyzing seawater circulation in a coastal region, a system used therefor, and a computer-readable recording medium capable of storing the generated analysis data.

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 정확한 예측에 한계가 있다. 또한, 모든 해역에서의 폭풍해일, 조석, 조류 등 기상 데이터를 장기간 측정하여 구축하는 것 역시 쉽지 않다.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 astronomy, storm surge, tsunami, low pressure, In addition, it is not easy to measure weather data such as storm surges, tides, and algae in all sea areas for a long period of time.

한편, 선박의 건조 시 외형의 절단, 조립 및 의장 작업을 완료한 후에는 항만 내에 선박을 진수(進水)하여 계류한 상태에서 상부구조물 공사 등의 작업을 수행할 수 있다. 이 경우, 작업 중에 예상치 못한 폭풍해일이나, 조석, 조류의 영향을 입어 선박이 전복되거나 손상이 발생하는 경우가 발생할 수 있다. 하지만, 선박을 계류한 항만에서의 기 구축된 기상 분석 데이터가 존재하지 않는 경우, 향후 발생 가능한 기상 환경에 대한 예측이 거의 불가능하다.On the other hand, after the cutting, assembling and design work of the outer shape of the ship is completed, the ship can be launched in the port and the work such as construction of the upper structure can be carried out while moored. In this case, unexpected storm surges, tides, and algae may cause the ship to overturn or damage during operation. However, if there is no preliminary weather data in the port where the ship is moored, forecasting of future weather conditions is almost impossible.

이에, 본 발명에서는 수치모형기술과 양질의 기상정보 및 파랑관측자료를 활용하여 특정 항내에서 재현주기 별로 발생할 수 있는 기상해양환경 자료를 분석할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.Accordingly, the present invention proposes a method for analyzing the weather environment data that can be generated by the reproduction cycle in a specific port by using the numerical model technique, high quality weather information and blue observation data.

한편, 상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
It is to be understood that the description described as the background of the above-mentioned invention is merely for enhancing the understanding of the background of the present invention, and it is accepted that it corresponds to the prior art already known to those having ordinary skill in the art It should not be accepted.

본 발명의 목적은 연안 국지의 해수순환을 분석하는 방법과 그에 사용되는 시스템 및 생성된 분석 데이터를 저장할 수 있는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 제공하는 데 있다. 보다 구체적으로, 기상 수치 모델, 대양 조석 모델, 대양 순환 모델에서 산출된 해양입력자료를 체계적으로 활용하여 연안 정밀 격자에서의 해양 순환 분석 자료를 제공함에 그 목적이 있다.
It is an object of the present invention to provide a method for analyzing the seawater circulation in the coastal region, a system used therein, and a computer-readable recording medium capable of storing the generated analysis data. More specifically, the purpose of this study is to provide marine circulation analysis data in the coastline precision grid systematically using the ocean input data calculated from the meteorological numerical model, the ocean tide model, and the ocean circulation model.

상기 목적은 본 발명에 따라, 분석 대상 해역을 비정규 유한체적 수치모형(FVCOM)을 이용하여, 삼각형으로 구성되는 복수의 제1격자, 제2격자 및 제3격자로 구분하는 격자 구성 모듈; 분석 대상 해역에 대한 기상 데이터를 제공하는 기상 수치 모델; 지구 전체 해역에 대한 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터를 제공하는 대양 순환 모델; 지구 전체 해역에 대한 조석 데이터를 제공하는 대양 조석 모델; 상기 대양 조석 모델로부터 수신한 상기 제1 격자에 대한 조석 데이터와 상기 대양 순환 모델로부터 수신한 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터를 다운 스케일링(down scaling)하고, 상기 기상 수치 모델에서 수신한 기상 데이터를 이용하여 상기 제2 격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하며, 상기 제2 격자의 해양 순환 분석 데이터를 내포화(nesting)하여 상기 제3 격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하는 해양 순환 분석 모델을 포함하는 연안국지 순환 분석 시스템에 의해 달성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a lattice-building module for dividing an analysis target sea into a plurality of first lattices, a second lattice, and a third lattice, each of which is formed of a triangle, using an irregular finite volume numerical model (FVCOM). A meteorological model providing meteorological data for the sea area to be analyzed; An ocean circulation model that provides water temperature, salinity, current and sea level altitude data for the entire region; An ocean tidal model that provides tidal data for the entire area of the Earth; Downscaling the tidal data for the first lattice received from the ocean tide model and the water temperature, salinity, current, and sea level altitude data received from the ocean circulation model, Calculates an ocean circulation analysis data of the second grid and nesting the ocean circulation analysis data of the second grid to calculate ocean circulation analysis data of the third grid Which can be accomplished by a coastal circulation analysis system.

여기서, 상기 격자 구성 모듈은, 분석 대상 해역의 외해 구역을 상기 복수의 제1격자로 구분하고, 분석 대상 해역의 천해 구역을 상기 복수의 제2격자로 구분하며, 분석 대상 해역의 항내 구역을 상기 복수의 제3격자로 구분할 수 있다.The lattice configuration module may be configured to classify the outer sea area of the analysis target sea area into the plurality of first lattices, to divide the deep sea area of the analysis target sea area into the plurality of second lattices, And can be divided into a plurality of third grids.

여기서, 상기 복수의 제2격자는 상기 제1격자보다 크기가 작고, 상기 복수의 제3격자는 상기 제2격자보다 크기가 작도록 구성될 수 있다.Here, the plurality of second gratings may be smaller than the first grating, and the plurality of third gratings may be smaller than the second grating.

여기서, 상기 해양 순환 분석 모델은, 소정의 재현주기 별로 상기 제3격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하고, 상기 재현주기 별로 상기 해양 순환 분석 데이터의 극치값을 추출할 수 있다.Here, the ocean circulation analysis model may calculate the ocean circulation analysis data of the third grid according to a predetermined reproduction cycle, and extract the extreme value of the ocean circulation analysis data by the reproduction cycle.

여기서, 상기 해양 순환 예측 모델은 하기 운동방정식, 연속방정식 및 정수압 방정식으로 해양 순환 분석 데이터를 계산하며,Here, the ocean circulation prediction model calculates ocean circulation analysis data using the following equations of motion, continuity equation and hydrostatic pressure equation,

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서 상기 u, v 및 w 는 각각 x, y 및 z 방향의 속도이고, 상기 f는 전향력이고, 상기

Figure pat00005
및
Figure pat00006
는 각각 수평 및 수직의 난류 점성(turbulence viscosity)이고, 상기
Figure pat00007
는 분자운동점성(molecular kinematic viscosity)이고, 상기 p는 압력이고, 상기 g는 중력가속도이고, 상기
Figure pat00008
는 해수의 밀도일 수 있다.Where u, v and w are velocities in the x, y and z directions, f is the deflection force,
Figure pat00005
And
Figure pat00006
Are the horizontal and vertical turbulence viscosities, respectively,
Figure pat00007
Is the molecular kinematic viscosity, p is the pressure, g is the gravitational acceleration,
Figure pat00008
Can be the density of sea water.

또한, 상기 목적은 본 발명에 따라, 분석 대상 해역을 비정규 유한체적 수치모형(FVCOM)을 이용하여, 삼각형으로 구성되는 복수의 제1격자, 제2격자 및 제3격자로 구분하는 단계; 분석 대상 해역에 대한 기상 데이터와, 지구 전체 해역에 대한 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터 및 지구 전체 해역에 대한 조석 데이터를 수신하는 단계; 상기 제1 격자에 대한 조석 데이터와 상기 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터를 다운 스케일링(down scaling)하는 단계; 상기 기상 데이터를 이용하여 상기 제2 격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하는 단계; 및 상기 제2 격자의 해양 순환 분석 데이터를 내포화(nesting)하여 상기 제3 격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하는 단계를 포함하는 연안국지에 대한 순환 분석 데이터를 생성하는 방법에 의해 달성될 수도 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for analyzing a watershed, the method comprising: dividing an analysis target area into a plurality of first lattices, a second lattice, and a third lattice formed of triangles by using an irregular finite volume numerical model (FVCOM); Receiving weather data for the analysis target area, tide data for the entire area of the earth, salinity, current and sea level altitude data, and tidal data for the entire area of the earth; Downscaling the tidal data for the first grid and the temperature, salinity, current, and sea level altitude data; Calculating ocean circulation analysis data of the second grid using the weather data; And calculating the ocean circulation analysis data of the third grid by nesting the ocean circulation analysis data of the second grid to generate coastal analysis data for the coastal zone.

여기서, 상기 격자를 구분하는 단계는, 분석 대상 해역의 외해 구역을 상기 복수의 제1격자로 구분하고, 분석 대상 해역의 천해 구역을 상기 복수의 제2격자로 구분하며, 분석 대상 해역의 항내 구역을 상기 복수의 제3격자로 구분할 수 있다.Here, the step of dividing the lattice may include dividing the outer sea area of the analysis target sea area into the plurality of first lattices, dividing the deep sea area of the analysis target sea area into the plurality of second lattices, May be divided into the plurality of third grids.

여기서, 상기 복수의 제2격자는 상기 제1격자보다 크기가 작고, 상기 복수의 제3격자는 상기 제2격자보다 크기가 작도록 구성될 수 있다.Here, the plurality of second gratings may be smaller than the first grating, and the plurality of third gratings may be smaller than the second grating.

여기서, 해양 순환 분석 데이터를 계산하는 단계는, 소정의 재현주기 별로 상기 제3격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하는 단계; 및 상기 재현주기 별로 상기 해양 순환 분석 데이터의 극치값을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.Here, calculating the ocean circulation analysis data may include calculating ocean circulation analysis data of the third grid by a predetermined reproduction cycle; And extracting extreme values of the ocean circulation analysis data for each of the repetition periods.

여기서, 상기 제2 격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하는 단계는 하기 운동방정식, 연속방정식 및 정수압 방정식으로 해양 순환 분석 데이터를 계산하는 단계이며, Here, the step of calculating the ocean circulation analysis data of the second grid may include calculating ocean circulation analysis data using the following equations of motion, continuity equation and hydrostatic pressure equation,

Figure pat00009
Figure pat00009

Figure pat00010
Figure pat00010

Figure pat00011
Figure pat00011

Figure pat00012
Figure pat00012

여기서 상기 u, v 및 w 는 각각 x, y 및 z 방향의 속도이고, 상기 f는 전향력이고, 상기

Figure pat00013
및
Figure pat00014
는 각각 수평 및 수직의 난류 점성(turbulence viscosity)이고, 상기
Figure pat00015
는 분자운동점성(molecular kinematic viscosity)이고, 상기 p는 압력이고, 상기 g는 중력가속도이고, 상기
Figure pat00016
는 해수의 밀도일 수 있다.Where u, v and w are velocities in the x, y and z directions, f is the deflection force,
Figure pat00013
And
Figure pat00014
Are the horizontal and vertical turbulence viscosities, respectively,
Figure pat00015
Is the molecular kinematic viscosity, p is the pressure, g is the gravitational acceleration,
Figure pat00016
Can be the density of sea water.

또한, 상기 목적은 상술한 방법의 각 단계를 수행하기 위한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 의해 달성될 수 있다.The above object can also be achieved by a computer-readable recording medium including instructions for performing the respective steps of the above-described method.

또한, 상기 목적은 상술한 방법에 따라 생성된 상기 제3격자의 해양 순환 분석 데이터를 저장하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 의해 달성될 수 있다.
The above object can also be achieved by a computer-readable recording medium for storing ocean circulation analysis data of the third grid generated according to the above-described method.

상술한 본 발명에 따르면, 연안 국지의 해수순환을 분석하는 방법과 그에 사용되는 시스템 및 생성된 분석 데이터를 저장할 수 있는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 기상 수치 모델, 대양 조석 모델, 대양 순환 모델에서 산출된 해양입력자료를 체계적으로 활용하여 연안 정밀 격자에서의 해양 순환 분석 자료를 제공할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to provide a method for analyzing seawater circulation in a coastal region, a system used therein, and a computer-readable recording medium capable of storing generated analysis data. More specifically, oceanic circulation analysis data in the coastal precision lattice can be provided by systematically using the ocean input data calculated from the meteorological numerical model, the ocean tide model, and the ocean circulation model.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연안 국지 순환 분석 시스템의 블록도이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 격자 구성의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 순환 분석 모델의 유한차분 요소를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연안 국지 순환 분석 방법의 흐름도이다.1 is a block diagram of a coastal local circulation analysis system according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are exemplary views of a lattice configuration according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a finite difference element of an ocean circulation analysis model according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a coastal local circulation analysis method according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used herein are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. It is also to be understood that the technical terms used herein are to be interpreted in a sense generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. Further, when a technical term used herein is an erroneous technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be understood that technical terms that can be understood by a person skilled in the art are replaced. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.

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 발명의 일 실시예에 따른 연안국지 순환 분석 시스템(100)을 나타낸 것이다.1 illustrates a coastal continental shelf circulation analysis system 100 according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 연안국지 순환 분석 시스템(100)은 격자 구성 모듈(110), 기상 수치 모델(120), 대양 순환 모델(130), 대양 조석 모델(140), 해수 순환 분석 모델(150)을 포함할 수 있으며, 도시된 구성 중 일부가 생략 또는 치환되더라도 본 발명의 사상을 구현함에는 아무런 지장이 없을 것이다.As shown, the coastal continent circulation analysis system 100 includes a lattice configuration module 110, a meteorological model 120, an ocean circulation model 130, an ocean tide model 140, and a seawater circulation analysis model 150 And even if some of the configurations shown are omitted or replaced, there is no problem in implementing the idea of the present invention.

연안국지 순환 분석 시스템(100)은 연안과 하구역에 적용할 수 있는 다기능 3차원 수치해석 모델로, 기본적으로 조석, 해일과 같은 연안 하구역에서의 물리적 작용을 계산할 수 있다. 연안국지 순환 분석 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 있는 시스템(100)이다.The coastal circulation analysis system (100) is a multifunctional three-dimensional numerical analysis model that can be applied to coastal and estuarine areas and can basically calculate the physical actions in coastal estuaries such as tidal and tsunami. The coastal continent circulation analysis system 100 calculates the fluid characteristics (water temperature, salinity), Eulerian mass transfer, Lagrangian mass transfer, turbulence, sediment migration, erosion / deposition, meteorological / And is a system 100 that can reproduce the oceanography of the region of interest more precisely by applying a dynamic nesting technique.

연안국지 순환 분석 시스템(100)은 외해에서 획득한 기상자료를 바탕으로 특정 항만 내의 해양 순환 분석 데이터, 예컨대 폭풍해일, 조석, 조류 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 소정의 재현주기(예컨대, 1년, 10년, 20년, 50년, 100년 등) 별로 외해의 기상자료를 제공 받은 후, 각 재현주기 마다 항만 내의 각 격자에서의 폭풍해일, 조석, 조류의 극치값을 추출할 수 있다.
The coastal circulation circulation analysis system 100 can acquire ocean circulation analysis data such as storm surge, tide, and algae data in a specific port based on the weather data acquired from the offshore. In addition, after receiving meteorological data of the outer sea for each predetermined reproduction cycle (for example, 1 year, 10 years, 20 years, 50 years, 100 years, etc.), storm surges, tides, Extreme values of algae can be extracted.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 연안국지 순환 분석 시스템(100)의 각 구성에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, each constitution of the coastal continental shelf circulation analysis system 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

격자 구성 모듈(110)은 분석 대상 해역을 복수의 제1격자, 제2격자 및 제3격자로 구분한다. 이 때, 각 격자(grid)를 구성함에 있어 비정규 유한체적 수치모형(이하, FVCOM)을 사용할 수 있다. The lattice configuration module 110 divides the analysis target sea area into a plurality of first lattices, a second lattice, and a third lattice. At this time, an irregular finite volume numerical model (hereinafter, FVCOM) can be used to construct each grid.

이 때, 격자 구성 모듈(110)은 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 분석 대상 해역의 외해 구역을 복수의 제1격자로 구분하고, 분석 대상 해역의 천해 구역을 복수의 제2격자로 구분하며, 분석 대상 해역의 항내 구역을 복수의 제3격자로 구분할 수 있다. At this time, as shown in Figs. 2A and 2B, the lattice configuration module 110 divides the outer sea area of the analysis target sea area into a plurality of first lattices, divides the deep sea area of the analysis target sea area into a plurality of second lattices And the harbor area of the analysis target sea area can be divided into a plurality of third grids.

또한, 각각의 제1격자, 제2격자 및 제3격자는 삼각형 형태로 구성되며, 제1격자의 크기는 제2격자보다 크고, 제2격자의 크기는 제3격자보다 클 수 있다. 예를 들어, 외해의 영역은 9km 크기의 삼각형에 해당하는 제1격자로 구분하고, 천해의 영역은 2km의 제2격자로 구분하고, 항내의 연안 지역에서는 300m의 제3격자로 구분할 수 있다.Each of the first lattice, the second lattice, and the third lattice is formed in a triangular shape. The size of the first lattice may be larger than that of the second lattice, and the size of the second lattice may be larger than that of the third lattice. For example, the outer sea area is divided into a first lattice corresponding to a triangle having a size of 9 km, the area having a shallow sea can be divided into a second lattice having a length of 2 km, and the lattice area can be divided into a third lattice having a length of 300 m in a coastal area.

FVCOM은 유한차분모형(FDM)이나 유한요소모형(FEM)과는 다른 형태의 유한체적모형(FVM)의 수치기법이 적용되는데, 그 특징으로는 유한차분법의 수치연산 흐름과 유한요소법의 삼각형 가변격자망을 복합적으로 이용 하는 것이다. 유한체적법은 개개의 제한된 요소와 완전한 계산영역으로서 질량이 보존되며, 유한차분법의 간단한 이산적 능률성과 유한요소법의 지형적 복합성을 잘 재현하는 기하학상 유연성이 잘 조화된 장점이 있다. FVCOM is applied to numerical methods of finite volume model (FVM), which is different from finite difference model (FDM) or finite element model (FEM), which include numerical computation of finite difference method and triangular variable of finite element method Lattice networks. The finite volume method preserves its mass as an individual limited element and a complete computation domain, and has a merit of a simple discrete efficiency of the finite difference method and a good harmony of the geometrical flexibility to reproduce the topological complexity of the finite element method.

기존의 사각형 형태의 정규 격자 모델은 고해상도 격자망 구성에 한계가 있으며, 우리나라 해안과 같이 해안선과 수심이 복잡한 지역에서는 지형을 정확히 재현하는데 어려움이 따른다. 보다 구체적으로, 기존의 정규 격자 모델은 계산하려는 영역 전체를 사각형으로 나누게 되는데, 한번 계산할 때 모든 사각형의 크기가 동일해야만 한다. 이 경우, 복잡한 해안선을 고려하여 항내 연안지역의 격자와 같이 격자의 크기를 줄이게 되면, 먼 바다에서 사용되는 격자의 수가 지나치게 많아지는 문제가 발생할 수 있다. 이에, 정규 격자 모델을 사용하더라도 계산하고자 하는 영역의 사각형의 크기는 크게 하고, 연안에서는 큰 사각형에서 계산된 정보를 받아 사각형의 크기를 다시 분할한 후 재 계산하는 방식을 사용 하였다. 하지만, 이 경우에도 사각형의 크기를 줄여 가면서 별도의 계산을 거쳐야 하는 문제가 있었다.The conventional rectangular grid model has a limitation in the construction of a high resolution grid network, and it is difficult to reproduce the terrain accurately in the coastline and the water depth complicated region like the coast of Korea. More specifically, the conventional regular grid model divides the entire area to be computed into a rectangle, and all the rectangles must have the same size in one calculation. In this case, considering the complicated coastline, reducing the size of the lattice like the lattice of the coastal area may lead to an excessive number of grids used in the distant sea. Therefore, even if the regular grid model is used, the size of the rectangle of the area to be computed is increased, and the computed information of the large rectangle is taken on the coast, and the rectangle is divided again and recalculated. In this case, however, there was a problem that the size of the rectangle had to be reduced and it had to be calculated separately.

이와 달리, FVCOM에 따라 격자를 구성하는 경우, 외해에서는 격자(제3격자)의 크기를 크게 하고, 외해의 안쪽인 천해 영역에서는 좀 더 감소된 크기의 격자(제2격자)로 구성하고, 정밀한 데이터가 필요한 항내에서는 더 작은 크기의 격자(제3격자)로 구성한 후, 한번의 계산을 통해 각 격자에서의 분석 데이터를 생성할 수 있는 장점이 있다. 이러한 연유로 본 발명에서는 FVCOM을 사용하여 분석 대상 해역에 대한 해상도를 높일 수 있고, 수치모형에서의 계산량을 감소 시킬 수 있다.On the other hand, when constructing a lattice according to FVCOM, the size of the lattice (the third lattice) is increased in the outer sea and the lattice (the second lattice) is further reduced in the deep sea region inside the outer sea, In a port where data is required, it is advantageous to construct a grid of a smaller size (third grid), and then generate analysis data in each grid through a single calculation. For this reason, in the present invention, it is possible to increase the resolution of the analysis target sea area by using the FVCOM and reduce the calculation amount in the numerical model.

상기에 언급된 격자 구성 방식은 일 실시예에 불과하며, FVCOM을 사용하여 삼각형 형태의 격자를 사용하며, 외해에서 연안 지역으로 이동할수록 더 작은 크기의 격자를 사용하는 방식이라면, 본 발명의 사상이 그에 미친다고 할 것이다.The above-described lattice construction method is merely an embodiment, and if a grid of a triangular shape is used by using FVCOM and a grid of a smaller size is used as it moves from an offshore region to a coastal region, I will say that I am mad at him.

기상 수치 모델(120)은 분석 대상 해역에 대한 기상 데이터를 제공한다. 기상 데이터는 바람(풍향, 풍속), 기압, 온도, 상대 습도, 태양 복사(solar radiation), 하향 장파 복사(downward long radiation) 등의 정보를 포함할 수 있다.The meteorological model 120 provides meteorological data for the sea of the analysis target. The weather data can include information such as wind (wind direction, wind speed), air pressure, temperature, relative humidity, solar radiation, and downward long radiation.

기상 수치 모델(120)은 예를 들어, KOOS(Korea Operational Oceanographic System)의 기상수치모델 WRF, 기상청 UM 모델 등 바람에 의한 응력과 대기와의 열교환 등 경계조건에서의 기상 자료를 hdf5형식으로 제공할 수 있다. 또한, 기상 수치 모델(120)은 해상풍 자료를 비태풍 시와 태풍 시로 구분하여 제공할 수 있는데, 비태풍시는 중규모 유럽 기상 예보 센터(ECMWF)의 바람자료를 검토하여 한반도 해역에 적합한 바람자료를 선정할 수 있으며, 태풍 시에는 해면기압과 바람의 분포가 태풍의 중심 부근에서 급격하게 변화하므로 가용한 자료(ECMWF와 JMA의 기후모델 자료, 한/중/일의 지상 관측 자료, 인공위성 탐사자료, 항공기에 의한 관측자료 등)를 최대한 수집할 수 있다.The meteorological numerical model 120 may provide meteorological data in boundary conditions such as wind stress and heat exchange with the atmosphere such as the meteorological numerical model WRF of the Korea Operational Oceanographic System (KOOS) and the weather model UM model in the hdf5 format . In addition, the meteorological numerical model (120) can provide the sea wind data classified into the non-typhoon mode and the typhoon mode. In the non-typhoon mode, the wind data of the ECMWF (ECMWF and JMA climate model data, Korea / China / Japan ground observation data, satellite exploration data, etc.), and the sea surface pressure and wind distribution rapidly change in the middle of the typhoon during the typhoon. , Observation data by aircraft, etc.).

대양 순환 모델(130)은 지구 전체 해역에 대한 해양 데이터(수온, 염분, 해류, 해면 고도 등)를 제공한다. 본 발명에 따른 연안국지 순환 분석 시스템(100)은 연안 해역에 대하여 정밀 격자로 3차원 계산을 수행하기 위해, 수온, 염분, 해류, 해면 고도 등의 데이터를 대양 순환 모델(130)이 제공한 자료를 바탕으로 다운 스케일링(down scaling)하여 사용할 수 있다.The ocean circulation model (130) provides marine data (temperature, salinity, current, sea level, etc.) for the entire area of the Earth. The coastal continental shelf circulation analysis system 100 according to the present invention is characterized in that the ocean circulation model 130 provides data such as water temperature, salinity, ocean current, sea level, and the like in order to perform three- Down scaling may be used.

연안국지 순환 분석 시스템(100)은 자료 융합형 전 지구 해양 순환 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. 또한, 연안국지 순환 분석 시스템(100)은 순환 분석 모델(150)을 3차원 baroclinic으로 구성하고 전 지구 해양 및 기후 모델의 결과와 고해상도의 국지 조석 조류, 기상 자료 등의 자료들을 추가하여 분석 데이터를 계산한다. 여기서 연안국지 순환 분석 시스템(100)은 광역에서 2차원 barotropic 모델을 구성하여 천문조에 의한 조석 및 조류 정보를 입력할 수 있다.Since the coastal circulation analysis system (100) applies the results of the data fusion type global ocean circulation model as the initial conditions and the boundary conditions 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. In addition, the coastal circulation circulation analysis system 100 constructs the circulation analysis model 150 as a three-dimensional baroclinic, adds the results of global ocean and climate models, and high-resolution local tidal algae and weather data, . Here, the coastal continent circulation analysis system 100 can construct a two-dimensional barotropic model in a wide area and input tidal and algae information by the astronomical observatory.

대양 순환 모델(130)의 일 예인 HYCOM(HYbrid Coordinate Ocean Model)은 북태평양 주변 해양 데이터(hindcasting and forecasting)를 1/12도 해상도로 제공할 수 있다. 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. One example of the ocean circulation model 130, HYCOM (HYbrid Coordinate Ocean Model), can provide hindcasting and forecasting around the North Pacific at a resolution of 1 / 12th of a degree. 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(130)은 수온, 염분, 해류(u, v), 해수면 높이 등의 데이터를 제공하는데, 연안국지 순환 분석 시스템(100)은 제2 격자 영역에서 33개 층의 자료를 내삽하여 사용할 수 있다. 해양 순환 분석 모델(150)의 입, 출력 방식이 hdf5 형식이면, HYCOM에서 수신한 netCDF 형식의 파일은 hdf5형식으로 변환하여 사용할 수 있다.The ocean circulation model 130 provides data on water temperature, salinity, current (u, v), sea level, and the like. The coastal circulation circulation analysis system 100 uses 33 layers of data in the second grid area . If the input / output method of the ocean circulation analysis model 150 is the hdf5 format, the netCDF format file received from the HYCOM can be converted into the hdf5 format.

대양 조석 모델(140)은 지구 전체 해역에 대한 조석 데이터를 제공한다. 연안국지 순환 분석 시스템(100)에서 대양 모델 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 연안국지 순환 분석 시스템(100)에서의 Spin-up 기간은 20일로 설정될 수 있다. 즉, 초기 20일 간의 Spin-up을 한 이후에 72시간 예측을 수행하는데, 이때는 대양 순환 모델(130)을 개방경계에서만 사용하고, 두 모델 간 결과의 차이를 완충시키기 위해 Sponge layer를 설정하여 계산한다. 간혹 대양 순환 모델(130)의 자료가 누락되는 경우가 있는데, 이 경우는 최근의 자료를 이용하여 72시간 예측 시스템을 운용하도록 할 수 있다.The Ocean Tide Model (140) provides tidal data for the entire region of the Earth. Spin-up is required for a certain period in order to appropriately use the ocean model results in the coastal continent circulation analysis system (100). 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 coastal continental station circulation analysis system 100 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 130 is used only at the open boundary, and the sponge layer is set up to buffer the difference between the two models. do. In some cases, the data of the ocean circulation model 130 may be omitted. In this case, the 72-hour prediction system can be operated using recent data.

해양 순환 분석 모델(150)은 기상 수치 모델(120), 대양 순환 모델(130), 대양 조석 모델(140)로부터 수신한 데이터를 바탕으로, 분석 대상 해역의 각 격자에서의 해양 순환 분석 데이터를 계산할 수 있다. 여기서, 해양 순환 분석 데이터는 폭풍 해일, 조석, 조류의 높이, 주기, 속도 등을 포함할 수 있다.The ocean circulation analysis model 150 calculates the ocean circulation analysis data in each lattice of the analysis target area based on the data received from the meteorological numerical model 120, the ocean circulation model 130 and the ocean tide model 140 . Here, the ocean circulation analysis data may include storm surges, tides, altitudes, cycles, speeds, etc. of algae.

해양 순환 분석 모델(150)은 제1격자, 즉 외해의 영역에서 계산된 조석 데이터와 대양 순환 모델(130)로부터 수신한 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터를 다운 스케일링(down scaling)한다. 이 후 기상 수치 모델(120)로부터 수신한 기상 데이터를 이용하여 제2격자, 즉 천해의 영역에 대한 해양 순환 분석 데이터를 계산한다.The ocean circulation analysis model 150 downscales the tidal data calculated in the first grid, i.e., the area of the ocean, and the temperature, salinity, current, and sea level altitude data received from the ocean circulation model 130. Then, the ocean circulation analysis data for the second lattice, that is, the sea area is calculated by using the weather data received from the vapor phase numerical model 120.

이 때, 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 해양 순환을 계산할 수 있다.In this case, the weather data at the boundary conditions such as the stress due to wind and the heat exchange between the air and the atmosphere can be obtained from the data provided in the meteorological model 120 (wind, wind, air pressure, radiation, and downward long radiation information to calculate the ocean circulation.

해양 순환 분석 모델(150)은 제2격자 및 제3격자의 해양 순환 예측 데이터를 계산할 수 있다.The ocean circulation analysis model 150 can calculate the ocean circulation prediction data of the second grid and the third grid.

해양 순환 분석 모델(150)은 공간적으로 격자검사체적(cell control volume)을 이용하여 방정식을 차분하는 유한체적법을 사용한다. 검사체적

Figure pat00017
와 생성항
Figure pat00018
를 가지는 스칼라항
Figure pat00019
에 대한 일반 보존법칙(general conservation law)은 하기의 수학식 1과 같다.The ocean circulation analysis model 150 uses a finite volume method of subtracting an equation using a cell control volume spatially. Inspection volume
Figure pat00017
And generation port
Figure pat00018
≪ / RTI >
Figure pat00019
The general conservation law of the present invention is expressed by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00020
Figure pat00020

여기서,

Figure pat00021
는 검사면
Figure pat00022
를 통한 스칼라항의 플럭스(flux)이다. 상기 수학식1로부터 수학식 2와 같이
Figure pat00023
와
Figure pat00024
를 얻을 수 있다.here,
Figure pat00021
The test surface
Figure pat00022
Is the flux of the scalar term through. From Equation 1 to Equation 2,
Figure pat00023
Wow
Figure pat00024
Can be obtained.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00025
Figure pat00025

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 3는 해양 순환 분석 모델(150)에 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 . 3 shows a finite difference element applied to the ocean circulation analysis model 150. FIG.

해양 순환 분석 모델(150)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 3 내지 6과 같이 정의된다.The ocean circulation analysis model 150 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 in the x and y directions, the continuity equation and the hydrostatic pressure equation of the model are defined by the following equations (3) to (6), respectively.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pat00026
Figure pat00026

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00027
Figure pat00027

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure pat00028
Figure pat00028

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure pat00029
Figure pat00029

여기서 상기 u, v 및 w 는 각각 x, y 및 z 방향의 속도이고, 상기 f는 전향력이고, 상기

Figure pat00030
및
Figure pat00031
는 각각 수평 및 수직의 난류 점성(turbulence viscosity)이고, 상기
Figure pat00032
는 분자운동점성(molecular kinematic viscosity)이고, 상기 p는 압력이고, 상기 g는 중력가속도이고, 상기
Figure pat00033
는 해수의 밀도이다.Where u, v and w are velocities in the x, y and z directions, f is the deflection force,
Figure pat00030
And
Figure pat00031
Are the horizontal and vertical turbulence viscosities, respectively,
Figure pat00032
Is the molecular kinematic viscosity, p is the pressure, g is the gravitational acceleration,
Figure pat00033
Is the density of sea water.

제2 격자에서 해양 순환 예측 데이터의 계산이 완료되면, 제3 격자에서의 계산이 시작된다. 제3 격자에서의 데이터는 제2 격자의 결과를 nesting하여 계산되고, 이때에는 기상 수치 모델(120)과의 연계뿐 아니라 파랑 모델(SWAN 모델 또는 wave 모델)과도 연계도 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, which is also used in conjunction with the wave model (SWAN model or wave model) as well as the association with the meteorological model 120.

또한, 제3 격자에서의 계산에서는 하천 담수 방류량이 고려될 수 있으며, 이때 국가수자원관리 종합정보 시스템(100)(WAMIS)의 전일 일 유량이 사용될 수 있다.Also, in the calculation in the third grid, river fresh water discharge amount can be considered, and at that time, the full day flow rate of the WAMIS (National Water Resources Management Integrated Information System (WAMIS)) can be used.

또한, 해양 순환 분석 모델(150)은 3차원 자료융합형 해양순환 모델의 결과를 다운스케일링하여 제3 격자에서의 해양 순환 예측 데이터를 계산할 수도 있다. 즉, 제2격자에서 OGCM자료를 이용하여 계산하는 방법과 마찬가지로 제3 격자에서 3차원 자료융합형 해양순환 모델의 결과를 이용하는 것이다.In addition, the ocean circulation analysis model 150 may calculate the ocean circulation prediction data in the third grid by downscaling the results of the three-dimensional data fusion type ocean circulation model. In other words, as in the case of using OGCM data in the second lattice, the result of the three-dimensional data fusion type ocean circulation model is used in the third grid.

상기와 같이 해양 순환 분석 모델(150)에 의해 산출된 연안국지 순환 분석 자료는 모든 제1격자 내지 제3격자에서의 수온, 염분, 해면고도 및 해류에 대한 분석 자료일 수 있으며, 폭풍해일과 조석 및 조류에 대한 분석 데이터를 포함할 수 있다.The coastal circulation analysis data calculated by the ocean circulation analysis model 150 as described above may be analysis data on water temperature, salinity, sea level altitude and currents in all the first to third lattices, and storm surge and tidal And analysis data for algae.

한편, 해양 순환 분석 모델(150)은 소정의 재현주기 별로 제3격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하고, 재현주기 별로 해양 순환 분석 데이터의 극치값을 추출할 수 있다. 예를 들어, 해양 순환 분석 데이터는 1년, 10년, 20년, 50년, 100년 등의 재현주기 별로 외해의 기상자료를 제공 받은 후, 상술한 분석 과정을 통해 각 재현주기 마다 항만 내의 각 격자에서의 폭풍해일, 조석, 조류의 극치값을 추출할 수 있다.Meanwhile, the ocean circulation analysis model 150 can calculate the ocean circulation analysis data of the third grid for every predetermined reproduction cycle, and extract the extremal value of the ocean circulation analysis data by the reproduction cycle. For example, the ocean circulation analysis data is obtained by providing meteorological data of the outer sea for each repetition period of 1 year, 10 years, 20 years, 50 years, 100 years, Extreme values of storm surges, tides, and algae in the grid can be extracted.

보다 구체적으로, 해양 순환 분석 모델(150)은 폭풍해일의 격자별 극치값을 산출하기 위해 예컨대 최근 63년간의 태풍 해상풍 모델 자료를 수집하고, 약 100여 개 태풍의 7일간 수치 모의를 수행한 후 재현주기 1년, 10년, 20년, 50년, 100년의 폭풍해일의 극치값을 추출할 수 있다.More specifically, the ocean circulation analysis model 150 collects storm surge model data of the recent 63 years, for example, to calculate the lattice extreme values of the storm surge, and performs numerical simulation of seven days of about 100 typhoons Reproduction cycle Extreme value of storm surge of 1 year, 10 years, 20 years, 50 years, 100 years can be extracted.

또한, 해양 순환 분석 모델(150)은 Gumbel 모형, Weibull 모형, GEV(일반화극치) 모형의 극치통계 모형에 최소자승법, 통상모멘트법, 확률가중적률법의 모수추정법을 적용해서 극치 값을 구하며, 확률지법, χ2 검정법 및 Kolmogorov-Smirnov 검정법 등을 통하여 극치분석 값의 신뢰도를 확보할 수 있다.In addition, the ocean circulation analysis model 150 obtains extreme values by applying the least squares method, the normal moment method, and the parameter estimation method of the probability weighted method to the extreme statistics model of the Gumbel model, the Weibull model, and the GEV (generalized extreme value) The reliability of extreme values can be secured through the method, χ2 test, and Kolmogorov-Smirnov test.

상기와 같이, 해양 순환 분석 모델(150)에 의해 생성된 해양 순환 분석 데이터는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장될 수 있다.
As described above, the ocean circulation analysis data generated by the ocean circulation analysis model 150 can be stored in a computer-readable recording medium.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연안국지 순환 분석 방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of a coastal continental-island circulation analysis method according to an embodiment of the present invention.

도시된 방법은 기 설명한 연안국지 순환 분석 시스템에 의해 수행될 수 있으며, 이하에서는 앞서 설명한 바 있는 기술적 특징에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.The illustrated method can be performed by the coastal circulation analysis system described above, and the description of the technical features described above will be omitted.

연안국지 순환 분석 시스템은 분석 대상 해역을 비정규 유한체적 수치모형(FVCOM)을 이용하여, 삼각형으로 구성되는 복수의 제1격자, 제2격자 및 제3격자로 구분한다(S11). The coastal continental-island circulation analysis system divides the analysis area into a plurality of first lattices, a second lattice, and a third lattice, each of which is a triangle, using an irregular finite volume numerical model (FVCOM) (S11).

여기서, 분석 대상 해역의 외해 구역을 복수의 제1격자로 구분하고, 천해 구역을 복수의 제2격자로 구분하며, 항내 구역을 복수의 제3격자로 구분할 수 있다. 또한, 각각의 제1격자, 제2격자 및 제3격자는 삼각형 형태로 구성되며, 제1격자의 크기 9km 정도로 2km 크기의 제2격자보다 크고, 제3격자는 300m 크기로 제2격자보다 작을 수 있다. Here, the outer sea area of the analysis target sea area may be divided into a plurality of first lattices, the deep sea area may be divided into a plurality of second lattices, and the in-harbor area may be divided into a plurality of third lattices. The first lattice, the second lattice, and the third lattice are each formed in a triangular shape. The size of the first lattice is about 9 km. The second lattice is larger than the second lattice. The third lattice is 300 m in size and smaller than the second lattice. .

연안국지 순환 분석 시스템은 분석 대상 해역에 대한 기상 데이터와, 지구 전체 해역에 대한 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터 및 지구 전체 해역에 대한 조석 데이터를 수신한다(S12). 여기서, 기상 데이터는 기상 수치 모델로부터, 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터는 대양 순환 모델로부터, 조석 데이터는 대양 조석 모델로부터 수신할 수 있다.The coastal circulation analysis system receives meteorological data of the sea area to be analyzed, water temperature, salinity, sea current and sea level altitude data for the entire area of the earth, and tidal data for the entire area of the earth (S12). Here, the meteorological data can be received from the meteorological numerical model, the water temperature, the salinity, the sea current and the sea level altitude data can be received from the ocean circulation model, and the tidal data can be received from the ocean tide model.

다음으로, 연안국지 순환 분석 시스템은 제1 격자에 대한 조석 데이터와 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터를 다운 스케일링(down scaling)한다. 이 후, 기상 데이터를 이용하여 제2 격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산할 수 있다(S13).Next, the coastal continent circulation analysis system downscales the tidal data for the first lattice and the temperature, salinity, current and sea level altitude data. Thereafter, the ocean circulation analysis data of the second grid can be calculated using the weather data (S13).

이 때, 앞서 설명한 운동방정식, 연속방정식 및 정수압 방정식으로 해양 순환 분석 데이터를 계산할 수 있다.At this time, the ocean circulation analysis data can be calculated by the above-described equation of motion, continuity equation and hydrostatic pressure equation.

또한, 연안국지 순환 분석 시스템은 제2 격자의 해양 순환 분석 데이터를 내포화(nesting)하여 제3 격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산할 수 있다(S14).In addition, the coastal circulation analysis system can calculate the ocean circulation analysis data of the third grid by nesting the ocean circulation analysis data of the second grid (S14).

한편, 연안국지 순환 분석 시스템은 소정의 재현주기 별로 제3격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하고, 재현주기 별로 해양 순환 분석 데이터의 극치값을 추출할 수 있다. 예를 들어, 해양 순환 분석 데이터는 1년, 10년, 20년, 50년, 100년 등의 재현주기 별로 외해의 기상자료를 제공 받은 후, 상술한 분석 과정을 통해 각 재현주기 마다 항만 내의 각 격자에서의 폭풍해일, 조석, 조류의 극치값을 추출할 수 있다. 보다 구체적으로, 폭풍해일의 격자별 극치값을 산출하기 위해 예컨대 최근 63년간의 태풍 해상풍 모델 자료를 수집하고, 약 100여 개 태풍의 7일간 수치 모의를 수행한 후 재현주기 1년, 10년, 20년, 50년, 100년의 폭풍해일의 극치값을 추출할 수 있다.
Meanwhile, the coastal continent circulation analysis system can calculate the ocean circulation analysis data of the third grid every prescribed reproduction cycle, and extract the extremal value of the ocean circulation analysis data by the reproduction cycle. For example, the ocean circulation analysis data is obtained by providing meteorological data of the outer sea for each repetition period of 1 year, 10 years, 20 years, 50 years, 100 years, Extreme values of storm surges, tides, and algae in the grid can be extracted. More specifically, in order to calculate the lattice extreme value of the storm surge, for example, the data of the storm wind model of the recent 63 years were collected, and the numerical simulations of about 100 typhoons were performed for 7 days. , 20, 50, and 100 years of extreme values of storm surge can be extracted.

본 발명의 사상은 상술한 연안국지 순환 분석 방법에 의해 생성된 해양 순환 분석 데이터를 저장하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체로 구현될 수 있다. 또한, 상술한 각 단계를 수행하는 명령어들을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체로 구현될 수 있다. 여기서, 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.The idea of the present invention can be embodied as a computer-readable recording medium for storing ocean circulation analysis data generated by the coastal continental-island circulation analysis method described above. It may also be embodied as a computer-readable recording medium including instructions for performing the steps described above. Here, 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: 연안국지 순환 분석 시스템
110: 격자 구성 모듈
120: 기상 수치 모델
130: 대양 순환 모델
140: 대양 조석 모델
150: 해수 순환 분석 모델100: Coastal Circulation Analysis System
110: grid configuration module
120: meteorological model
130: Ocean circulation model
140: Ocean Tide Model
150: Seawater circulation analysis model

Claims (12)

연안국지 순환 분석 시스템에 있어서,
분석 대상 해역을 비정규 유한체적 수치모형(FVCOM)을 이용하여, 삼각형으로 구성되는 복수의 제1격자, 제2격자 및 제3격자로 구분하는 격자 구성 모듈;
분석 대상 해역에 대한 기상 데이터를 제공하는 기상 수치 모델;
지구 전체 해역에 대한 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터를 제공하는 대양 순환 모델;
지구 전체 해역에 대한 조석 데이터를 제공하는 대양 조석 모델;
상기 대양 조석 모델로부터 수신한 상기 제1 격자에 대한 조석 데이터와 상기 대양 순환 모델로부터 수신한 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터를 다운 스케일링(down scaling)하고,
상기 기상 수치 모델에서 수신한 기상 데이터를 이용하여 상기 제2 격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하며,
상기 제2 격자의 해양 순환 분석 데이터를 내포화(nesting)하여 상기 제3 격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하는 해양 순환 분석 모델을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
In a coastal continent groundwater circulation analysis system,
A lattice construction module for dividing the analysis target sea area into a plurality of first lattices, a second lattice, and a third lattice formed of triangles by using an irregular finite volume numerical model (FVCOM);
A meteorological model providing meteorological data for the sea area to be analyzed;
An ocean circulation model that provides water temperature, salinity, current and sea level altitude data for the entire region;
An ocean tidal model that provides tidal data for the entire area of the Earth;
Downscaling the tidal data for the first lattice received from the ocean tide model and the temperature, salinity, current, and sea level altitude data received from the ocean circulation model,
Calculates ocean circulation analysis data of the second grid using the weather data received in the vapor-phase numerical model,
And an ocean circulation analysis model for calculating the ocean circulation analysis data of the third grid by nesting the ocean circulation analysis data of the second grid.
제 1항에 있어서,
상기 격자 구성 모듈은,
분석 대상 해역의 외해 구역을 상기 복수의 제1격자로 구분하고,
분석 대상 해역의 천해 구역을 상기 복수의 제2격자로 구분하며,
분석 대상 해역의 항내 구역을 상기 복수의 제3격자로 구분하는 것을 특징으로 하는 시스템.
The method according to claim 1,
The lattice configuration module comprises:
An outer zone of the analysis target sea area is divided into the plurality of first grids,
The method according to claim 1, wherein the first lattice is divided into a plurality of second lattices,
And dividing the in-harbor area of the analysis target sea into the plurality of third grids.
제 2항에 있어서,
상기 복수의 제2격자는 상기 제1격자보다 크기가 작고,
상기 복수의 제3격자는 상기 제2격자보다 크기가 작도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the plurality of second gratings are smaller than the first grating,
And wherein the plurality of third gratings are configured to be smaller in size than the second grating.
제 1항에 있어서,
상기 해양 순환 분석 모델은,
소정의 재현주기 별로 상기 제3격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하고, 상기 재현주기 별로 상기 해양 순환 분석 데이터의 극치값을 추출하는 것을 특징으로 하는 시스템.
The method according to claim 1,
In the ocean circulation analysis model,
Calculates the ocean circulation analysis data of the third grid according to a predetermined reproduction cycle, and extracts extreme values of the ocean circulation analysis data by the reproduction cycle.
제 1항에 있어서,
상기 해양 순환 예측 모델은 하기 운동방정식, 연속방정식 및 정수압 방정식으로 해양 순환 분석 데이터를 계산하며,
Figure pat00034

Figure pat00035

Figure pat00036

Figure pat00037

여기서 상기 u, v 및 w 는 각각 x, y 및 z 방향의 속도이고, 상기 f는 전향력이고, 상기
Figure pat00038
및
Figure pat00039
는 각각 수평 및 수직의 난류 점성(turbulence viscosity)이고, 상기
Figure pat00040
는 분자운동점성(molecular kinematic viscosity)이고, 상기 p는 압력이고, 상기 g는 중력가속도이고, 상기
Figure pat00041
는 해수의 밀도인 것을 특징으로 하는 시스템.
The method according to claim 1,
The ocean circulation prediction model calculates ocean circulation analysis data using the following equations of motion, continuity equation and hydrostatic pressure equation,
Figure pat00034

Figure pat00035

Figure pat00036

Figure pat00037

Where u, v and w are velocities in the x, y and z directions, f is the deflection force,
Figure pat00038
And
Figure pat00039
Are the horizontal and vertical turbulence viscosities, respectively,
Figure pat00040
Is the molecular kinematic viscosity, p is the pressure, g is the gravitational acceleration,
Figure pat00041
Is the density of the seawater.
연안국지에 대한 순환 분석 데이터를 생성하는 방법에 있어서,
분석 대상 해역을 비정규 유한체적 수치모형(FVCOM)을 이용하여, 삼각형으로 구성되는 복수의 제1격자, 제2격자 및 제3격자로 구분하는 단계;
분석 대상 해역에 대한 기상 데이터와, 지구 전체 해역에 대한 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터 및 지구 전체 해역에 대한 조석 데이터를 수신하는 단계;
상기 제1 격자에 대한 조석 데이터와 상기 수온, 염분, 해류 및 해면 고도 데이터를 다운 스케일링(down scaling)하는 단계;
상기 기상 데이터를 이용하여 상기 제2 격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하는 단계; 및
상기 제2 격자의 해양 순환 분석 데이터를 내포화(nesting)하여 상기 제3 격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하는 단계를 포함하는 방법.
CLAIMS What is claimed is: 1. A method for generating circulation analysis data for a coastal zone,
Dividing the analysis target sea into a plurality of first lattices, a second lattice and a third lattice constituted by triangles using an irregular finite volume numerical model (FVCOM);
Receiving weather data for the analysis target area, tide data for the entire area of the earth, salinity, current and sea level altitude data, and tidal data for the entire area of the earth;
Downscaling the tidal data for the first grid and the temperature, salinity, current, and sea level altitude data;
Calculating ocean circulation analysis data of the second grid using the weather data; And
And nesting the marine circulation analysis data of the second grid to calculate ocean circulation analysis data of the third grid.
제 1항에 있어서,
상기 격자를 구분하는 단계는,
분석 대상 해역의 외해 구역을 상기 복수의 제1격자로 구분하고,
분석 대상 해역의 천해 구역을 상기 복수의 제2격자로 구분하며,
분석 대상 해역의 항내 구역을 상기 복수의 제3격자로 구분하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1,
The step of dividing the grid comprises:
An outer zone of the analysis target sea area is divided into the plurality of first grids,
The method according to claim 1, wherein the first lattice is divided into a plurality of second lattices,
And dividing the in-harbor area of the analysis target sea into the plurality of third grids.
제 7항에 있어서,
상기 복수의 제2격자는 상기 제1격자보다 크기가 작고,
상기 복수의 제3격자는 상기 제2격자보다 크기가 작도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the plurality of second gratings are smaller than the first grating,
Wherein the plurality of third gratings are configured to be smaller in size than the second grating.
제 6항에 있어서,
해양 순환 분석 데이터를 계산하는 단계는,
소정의 재현주기 별로 상기 제3격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하는 단계; 및
상기 재현주기 별로 상기 해양 순환 분석 데이터의 극치값을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 6,
The step of calculating ocean circulation analysis data comprises:
Calculating ocean circulation analysis data of the third grid according to a predetermined reproduction cycle; And
And extracting extreme values of the ocean circulation analysis data for each of the repetition periods.
제 6항에 있어서,
상기 제2 격자의 해양 순환 분석 데이터를 계산하는 단계는
하기 운동방정식, 연속방정식 및 정수압 방정식으로 해양 순환 분석 데이터를 계산하는 단계이며,
Figure pat00042

Figure pat00043

Figure pat00044

Figure pat00045

여기서 상기 u, v 및 w 는 각각 x, y 및 z 방향의 속도이고, 상기 f는 전향력이고, 상기
Figure pat00046
및
Figure pat00047
는 각각 수평 및 수직의 난류 점성(turbulence viscosity)이고, 상기
Figure pat00048
는 분자운동점성(molecular kinematic viscosity)이고, 상기 p는 압력이고, 상기 g는 중력가속도이고, 상기
Figure pat00049
는 해수의 밀도인 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 6,
The step of calculating the ocean circulation analysis data of the second grid
Calculating ocean circulation analysis data using the following equation of motion, continuity equation and hydrostatic pressure equation,
Figure pat00042

Figure pat00043

Figure pat00044

Figure pat00045

Where u, v and w are velocities in the x, y and z directions, f is the deflection force,
Figure pat00046
And
Figure pat00047
Are the horizontal and vertical turbulence viscosities, respectively,
Figure pat00048
Is the molecular kinematic viscosity, p is the pressure, g is the gravitational acceleration,
Figure pat00049
Is the density of the seawater.
제 6항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 방법의 각 단계를 수행하기 위한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
11. A computer-readable medium having instructions for performing the steps of the method according to any one of claims 6 to 10.
제 6항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 생성된 상기 제3격자의 해양 순환 분석 데이터를 저장하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
11. A computer-readable recording medium for storing ocean circulation analysis data of the third grid generated according to the method of any one of claims 6 to 10.
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