1서 론

2013년 11월 24일 밤과 25일 오전 사이에 저기압이 한반도 를 통과하여 서해안에서 예측조위와 큰 편차를 보이는 해수 면의 상승과 하강이 나타나고, 서해상에 풍랑주의보가 발효 되어 인천과 옹진군의 섬 지역을 오가는 13개 전 항로의 여 객선 운항이 통제되었다. 또한, 고성군 거진항에서 정박어선 2척과 창원시 진해구의 한 조선소에서 건조 중인 선박 1척 이 강풍과 파도에 의해 침수되는 피해가 있었다. 이와 유사 하게 2007년 3월 31일에는 서해안 일대에 이상파랑이 발생 하여 수 시간 동안 지속되었으며 이로 인해 재산 및 인명 피 해가 발생하였다(Eom et al., 2012).

최근 들어, 해수면 상승과 태풍 강도의 증가 등 기상 변화 에 따라 해양 현상도 변하고 있다(Choi and Moon, 2008). 우리 나라 연안에서 해수면 변동에 의해 발생하는 침수나 범람과 같은 연안의 자연재해로부터 인명과 재산의 보호와 관련된 연구로 해수면 자료에서 조석을 제거한 비조석성분을 사용 하여 조위편차, 해일고, 이상파랑, 너울성 고파에 대한 연구 가 활발히 수행되고 있다.

조위편차 변동에 관한 연구로 Cho and Kang(2012)은 해안 구조물의 안전 및 기능검토를 위한 연구를 수행한바 있고, Kim and Kim(2013)은 한국연안의 일평균 표준편차의 시ㆍ공 간적 변동특성에 관한 연구에서 황해 연안에서 일평균 조위 편차의 시공간적 변동 특성은 기압변동보다는 남-북 방향의 바람 영향이 우세하다고 보고했다. 연안방재 관점으로 태풍 이나 폭풍에 기인한 조위편차인 해일에 관한 연구를 살펴보 면, Kang et al.(2011)은 30 cm 이상의 해일고만 선정하여 태풍 에 의한 해일고와 계절풍에 의한 해일고를 분리하고 해일강 도 분석을 수행하여 해역별 해일발생의 계절 특성은 서해안 에서 8월과 9월에 집중되는 태풍에 의한 해일강도에 비해 동계 계절풍에 의한 해일강도가 훨씬 크며, 남해안과 동해 안에서는 태풍에 의한 해일고가 큰 반면에 계절풍에 의한 해일고는 미미하다는 결론을 얻었다.

일반적으로 서해안에서 발생하는 이상파랑은 기상해일로 설명하고 있는데, 2007년 3월 31일에 서해 연안에서 발생한 이상조위편차 발생과 변동의 경우, Eom et al.(2012)은 이상파 랑에 대하여 관측자료 분석과 수치실험을 통해 이상파랑이 10분에서 60분 사이의 주기를 가지며 기압점프에 의해 이상 파랑이 생성되고 발달한다는 것을 확인했다. Yoon et al.(2014) 은 이상파랑을 기압의 급변동에 의한 기상해일로 간주하고, 1차원 수치모형 실험을 통해 계산된 이상파랑의 주기와 최 대 수면고가 관측치와 상당히 일치함을 보였다. 또한, Kim et al.(2014)은 기상해일이 산둥반도 남쪽 연안에서 시작되어 한반도 서해 남부연안으로 전파한 기압 점프의 속도 및 방 향과 유사하는 것을 보였다.

동해안의 비조석성분의 해면변화 연구로 이상고파에 관 한 연구가 대표적이다. Jeong et al.(2007)은 관측자료의 분석 을 통해서 2006년 10월 23~24일 동해안에서 발생한 이상고 파는 높은 너울이 동해안에 영향을 미치기 시작하는 시점에 동해상에 발달한 온대성 저기압에 의한 강풍이 부는 동안 높은 너울이 지속적으로 유지되었고 강풍이 너울의 진행과 같은 방향으로 불어서 너울과 풍파의 중첩에 의한 파고 상 승효과가 극대화되었기 때문이라 보고했다. Oh et al.(2010)은 2005년 10월 및 2006년 10월에 내습한 너울성 고파는 풍파의 특성이 지배적이었던 반면, 2008년 2월의 너울성 고파는 풍 파에 의해 1차적으로 파고가 상승한 후 주기가 더 긴 너울 에 의해서 다시 2차적으로 파고 상승이 일어남에 따른 것으 로 추정했다. 이러한 관측에 의한 연구 결과로부터 동해안 의 너울성 고파의 예측을 위해 관측치와 수치실험을 통한 연구가 수행되고 있다(Ahn et al., 2013; Lee et al., 2014).

앞에서 기술했듯이 해수면의 비조석성분인 조위편차에 관한 연구들은 해수면 관측자료와 기상자료의 분석이나 수 치모의를 통해 조위편차 변동과 특정한 태풍, 폭풍, 계절풍 에 의한 해일고 변동, 이상파랑을 기상해일이나 너울성 고 파로 설명하고 있으나, 이러한 연구들은 조위편차와 관련된 해수의 흐름과는 연관시키지 않았다. 조위편차가 연속적으 로 커지거나 작아지는 경우, 이에 수반되는 해수의 흐름이 반드시 있게 마련이다. 연안에서 이러한 흐름이 창조류의 방향과 유사하면 조류와 합쳐져서 창조류보다 강한 흐름의 발생으로 해수면은 예측조위보다 높아지고, 반대로 낙조류 의 방향과 유사하면 낙조류보다 강한 흐름이 나타나고 해수 면은 예측조위보다 낮아질 것이다. 특히, 수 시간 동안 조위 편차에 의한 큰 해수면 변동이 발생할 경우 이에 수반하는 흐름도 급변하여 연안에서 선박이나 사람의 안전에 영향을 미칠 것으로 예상된다.

본 연구에서는 2013년 11월 24일과 25일 사이에 서해안에 서 발생한 이상조위편차의 발생 원인을 해양자료와 기상 자 료를 이용하여 상호상관성으로 파악한다. 그리고, 이상조위 편차에 수반되는 해수의 흐름을 추정하고 조류와 기상과의 관계에 대하여 알아본다.

2자료 및 방법

2.1해양자료와 기상자료

본 연구에 사용된 자료는 2013년 1년 동안 황해 연안에 위 치한 10개 조위관측소에서 관측한 해양자료, 기상자료와 인 천조위관측소 인근에 설치된 해양부이에서 관측한 흐름자 료로써, 자료의 획득 위치는 Fig. 1에, 분석에 상용된 자료의 종류와 기간은 Table 1에 나타냈다. 네모(■)로 표시된 인천 (INC), 태안(TAN), 군산(GNS), 목포(MKP), 대흑산도(DHS), 진 도(JND)와 모슬포(MSP) 조위관측소에서 해수면, 해면기압, 풍향, 풍속 자료를 이용하고 원(●)으로 표시된 영종도(YJD), 보령(BRY), 어청도(ECD) 조위관측소에서 해수면 자료, 세모 (▲)로 표시된 인천지방해양수산청에서 운용하는 인천대교 제F호 등부표에 국립해양조사원이 해면 아래 5 m 수심에 유 속ㆍ유향 센서를 부착하여 관측한 해수 흐름 자료(ICB)를 사 용한다(Fig. 1). 분석에 사용된 모든 자료의 관측간격은 1분 이며, 결측률은 0.7 % 미만이다.

결측자료의 보간을 위하여 원자료의 변형없이 결측된 값 만을 보간할 수 있도록 spline 보간을 수행하여 이용한다. 또 한, 이상조위편차가 발생한 기간인 2013년 11월 24일과 25일 의 기상 변동을 알아보기 위하여 기상청에서 제공하는 지상 일기도를 사용한다.

2.2분석방법

조위편차는 2013년도 1년간의 해수면 관측자료를 영국 Proudman 해양연구소(Proudman Oceanongraphic Laboratory, Pol/PSMSL)의 P. L. Woodworth 등에 의해 개발된 Task-2000 (Tidal Analysis Software Kit 2000)을 사용하여 조석조화분해하 여 얻어진 62개 조석조화상수로 예측조위를 생산하여 관측치 에서 조위예측치를 제거하여 산출한다. 조위편차의 단주기 변동으로 인한 불규칙한 최대조위편차와 최소조위편차의 발 생시각과 크기를 명확히 결정하기 위하여 40분 이동평균하여 분석에 활용한다. 조위편차 변동과 기상해일과의 연관성을 알아보기 위해 파워스펙트럼(Power spectrum) 분석을 한다.

바람과 해수 흐름 자료는 분석을 위해 동-서 성분과 남-북 성분으로 분리하고, 바람과 해수흐름 모두 진행방향을 기준 으로 동-서 성분의 양(+)의 값은 동쪽, 남-북 성분은 양(+)의 값은 북쪽을 의미한다. 조위편차, 바람과 해수흐름이 양(음) 의 값에서 음(양)의 값을 전환되는 시점을 명확히 결정하기 위해 1분 자료를 40분 이동평균을 하며, 교차상관함수(Cross correlation function)를 이용하여 조위편차, 바람, 조류잔차와 의 상관성을 알아본다.

인천 조위관측소 부근 ICB 정점(Fig. 1)에서 관측된 조류관측 자료의 조류조화분해는 캐나다 해양연구소 M.G.G Foreman (1977)에 의해 개발된 IOS Package를 이용하고 조류와 조류잔 차를 분리하여 산출한다. 조류와 조류잔차에 대하여 경험적 직교함수(Empirical Orthogonal Function)를 이용하여 주축과 주 축의 직교성분으로 분리하여 조류와 조류잔차의 크기와 방 향을 비교한다.

3결과 및 고찰

3.1조차분석

조위관측소 10개 지점의 조석조화상수로 예측조위를 산출 하여 저조(LW)부터 고조(HW)까지 높이차인 창조조차(Flood Tidal Range)와 고조부터 저조까지 낙조조차(Ebb Tidal Range), 그리고 그 지속시간(Duration)에 대하여 2013년도의 평균값과 최대치를 Table 2에 나타냈다. 창조조차와 창조지속시간은 저 조에서 고조까지 조위차와 시간을 의미하며, 낙조조차와 낙 조지속시간은 고조에서 저조까지 조위차와 시간을 의미한다.

같은 지점에서 평균창조조차와 평균낙조조차는 같은 값을 가지며, 연안에서 떨어진 섬의 특성을 가진 어청도와 대흑 산도를 제외하고 위도가 높아짐에 따라 커진다. 평균낙조지 속시간은 목포와 대흑산도를 제외한 8개 지점에서 평균창조 지속시간보다 길다(Table 2). 평균창조조차와 평균낙조조차 의 크기는 같지만 낙조지속시간이 길다는 것은 낙조류가 창 조류보다 약하다는 것을 의미한다.

최대낙조조차는 10개 모든 지점에서 최대창조조차보다 작 다. 최대창조조차와 최대낙조조차의 차는 평균창조조차와 평균낙조조차 크기와 반대로 조위관측소의 위도가 높을수 록 대체로 작아지는데, 대흑산도에서 67.1 cm로 최대이고 영 종도에서 49.2 cm로 최소이다. 최대낙조지속시간은 목포, 대 흑산도, 모슬포에서 최대창조지속시간보다 짧고, 나머지 7개 지점에서는 최대낙조지속시간이 최대창조지속시간보다 길 다(Table 2). 이 결과는 2006년도 국립해양조사원 해양조사연 구실 연구사업 최종보고서에 수록된 한국연안의 조차변동 에 관한 연구(KHOA, 2006)와 일치한다.

3.2이상조위편차의 발생과 진행

2013년 11월 24일 0시에서 26일 0시까지 40분 이동평균한 조위편차의 변동을 Fig. 2에 나타냈으며, 최대조위편차에서 최소조위편차까지 기간 동안 조위편차의 변동을 이상조위 편차라 한다. 이상조위편차의 발생 구간과 크기를 동그라미 (●)로 표시하고, 최대조위편차와 최소조위편차의 발생 시간 과 크기를 Table 3에 나타냈다.

이상조위편차는 2013년 11월 24일 저녁부터 25일 아침까 지 서해안에서 대규모로 발생했다. 연구대상 지점 중에서 가장 서쪽에 위치한 대흑산도에서 이상조위편차가 시작되 어 연안으로 진행했으며 도달시간과 크기는 지점마다 다르 다. 이상조위편차의 최대조위편차의 발생 시각은 대흑산도 에서 24일 20시 28분에 최대조위편차 40.3 cm를 보여 가장 빠르며, 영종도에서 25일 3시 39분에 최대조위편차 110.9 cm 로 가장 늦어서 시간차는 7시간 11분이다. 최대조위편차는 어청도를 제외하고 위도가 높아짐에 따라 커진다. 이상조위 편차의 최저조위편차의 발생 시각은 모슬포에서 25일 6시 5 분으로 가장 빠르고 목포에서 25일 9시 21분으로 가장 늦어 서 3시간 16분의 차를 보이는데, 10개 지점의 최대조위편차 발생 시간차인 7시간 11분보다 짧다. 이상조위편차의 지속 시간은 4시간 1분에서 10시간 58분까지 나타나는데, 영종도 와 인천에서 5시간 미만이며 어청도, 목포, 대흑산도에서 10 시간 이상이다. 최대조위편차와 최소조위편차의 차이인 이 상조위편차의 크기는 모슬포에서 67.9 cm로 최소이고 영종 도에서 176.1 cm로 최대이다(Fig. 2, Table 3).

조석에 의해 조위가 높아지거나 낮아질 때 이에 관련된 창조류와 낙조류가 필연적으로 존재한다. 마찬가지로 수 시 간동안 수십 cm 이상의 해수면차를 보이는 이상조위편차에 수반되는 흐름이 존재해야만 한다. 양(+)의 최대조위편차에 서 음(-)의 최대조위편차로 변동하는 이상조위편차로 인하여 발생하는 흐름의 세기를 추정하고 낙조류의 세기와 비교하 기 위해, Table 3의 값을 활용하여 이상조위편차의 변화율 (①), 최대낙조조차 변화율(②)과 평균낙조조차(③)의 시간당 변화율을 산출하고, 최대낙조조차 변화율과 평균낙조조차 변화율에 대한 이상조위편차 변화율의 상대적인 비를 Table 4에 나타냈다.

이상조위편차의 변화율은 최대낙조조차 변화율의 17.8 % (11.2~28.1 %)이고, 평균낙조조차 변화율의 26.3 %(16.3~41.3 %) 이다. 영종도, 인천, 진도와 모슬포에서 평균낙조조차 변화 율에 대한 이상조위편차 변화율의 비가 30 % 이상으로 다른 지점들에 비해 상대적으로 크다. 조차가 크고 조류가 강한 서해안 특히, 다른 지점에 비해 상대적으로 짧은 기간에 큰 이상조위편차가 발생한 영종도와 인천에서 평균낙조조차의 변화율에 대한 이상조위편차의 변화율의 비가 약 40 % 정도 로써 큰 값을 보이는데, 이 두 지점의 이상조위편차에 의한 흐흠의 세기는 무시할 수 없을 것으로 사료된다. 이상조위 편차에 의한 흐름이 해역에 따라 차이는 있을 수 있으나, 낙 조류와 합쳐지면 항해하는 낙조류보다 강한 흐름이 생기며 반대로 창조류와 합쳐진다면 흐름의 세기는 약해질 것이다.

이상조위편차와 기상해일에 의한 이상파랑과의 연관성을 알아보기 위해 Eom et al.(2012)의 연구결과를 이용하여 2013 년 24일 12시부터 25일 12시까지 10개 지점의 1분 간격의 조 위편차에 대한 파워 스펙트럼을 Fig. 3에 제시했다.

10개 지점 모두에서 조위잔차의 60분 이하 주기에 파워 스 펙트럼의 뚜렷한 피크가 없다. 다만 어청도와 대흑산도에서 5~12분 주기(12~5 cph)의 파워 스펙트럼이 다소 크게 나타났 으나 그 값은 유의미한 값은 아니다. 따라서, 2013년 11월 24 일과 25일 사이에 발생한 조위편차 변동은 이상파랑에 의한 변동이 아닌 것으로 보인다.

3.3해면기압과 바람의 변동

이상조위편차에 대한 해면기압의 영향을 알아보기 위해 2013년 24일 0시부터 26일 0시까지 7개 지점의 해면기압 변 동을 Fig. 4에 나타내고, 각 지점마다 최저기압이 도달한 시 각과 해면기압을 보정한 조위편차 최대치와 최소치의 도달 시간을 Table 5에 보였다. 해면기압의 최대치와 최소치는 차 는 인천, 태안, 군산, 목포, 대흑산도, 진도와 모슬포에서 각각 26.3 hPa, 23.7 hPa, 26.2 hPa, 22.8 hPa, 23.1 hPa, 21.9 hPa, 20.1 hPa 이다. 최저기압은 대흑산도, 목포, 진도, 모슬포, 군산, 태안, 인천 순서로 도달하고 각 지점 중 인천에서 994.2 hPa로 가장 낮고 모슬포에서 1002.4 hPa로 가장 높다.

Fig. 4에 보인바와 같이 7 개 모든 지점에서 기상해일을 발 생시키는 조건인 뚜렷한 기압점프 현상은 보이지 않았다. 앞 3.2 절의 스펙트럼분석에서 조위편차가 10분에서 60분 주 기 사이의 유의미한 변동이 없고 해면기압 변동에도 기압점 프가 뚜렷하게 나타나지 않은 것으로 보아 이상조위편차는 기상해일과 무관하다고 판단된다.

Table 5는 각 조위관측소에서 저기압 통과에 따른 최소 해 면기압과 그 발생 시각, 기압 1 hPa에 대하여 해수면이 1 cm 변하는 역수은주 효과(Inverse barometer effect)를 적용하여 해 면기압이 제거된 조위편차를 재산출하여, 최대조위편차와 최대조위편차가 발생한 시각을 나타내었다. 해면기압이 제 거된 이상조위편차의 발생 시간은 최대값과 최소값 모두 해 면기압이 제거되기 전의 시간과 최대 5분이 차이난다. 해면 기압이 보정된 최소해면기압이 가장 빨리 발생한 지점은 보 정전과 마찬가지로 대흑산도로써 기압보정 전보다 3분 빠르 고 가장 늦은 곳은 인천으로 기압보정 전보다 3분 늦은데, 대흑산와는 대흑산와는 6시간 18분 차가 난다. 그러나, 해면기 압이 보정된 이상조위편차의 최대값은 인천에서 최소 3.4 cm, 군산에서 최대 5.9 cm 낮아졌으며, 이상조위편차의 최소값은 인천에서 최대 12.6 cm, 대흑산도에서 4.7 cm 낮아졌다(Table 3, Table 5).

해면기압이 보정된 이상조위편차 크기는 보정전보다 전 지 역에서 작아졌으며, 지속시간은 거의 같은 것으로 나타나서, 해면기압은 서해안에서 이상조위편차의 변동을 최소 4.2 cm (군산)에서 6.8 cm(대흑산도)까지 크게 하는데 기여했다. 그 러나 이러한 이상조위편차 변동에 대한 해면기압의 영향은 매우 작다. 왜냐하면 이상조위편차에 대한 해면기압의 영향 이 가장 큰 대흑산도에서 해면기압 보정 전의 이상조위편차 값과 보정 후의 값이 7.8 % 밖에 차이나지 않기 때문이다.

해면기압변동과 마찬가지로 이상조위편차에 대한 바람의 영향을 알아보기 위해 바람의 동-서 성분과 남-북 성분에 대 하여 40분 이동평균을 수행하여 Fig. 5에 나타냈다. 7개 모든 지점에서 24일 20시에서 25일 1시 사이에 남풍계열의 바람 이 불다가 세기가 약해지고 북풍계열의 바람으로 바뀐다. 남풍계열의 바람에서 북풍계열의 바람으로 변화된 시간은 군산, 목포, 대흑산도, 진도와 모슬포에서 24일 23시 전, 인천 과 태안은 이보다 늦은 25일 4시 30분경으로 Fig. 2에 나타낸 양(+)의 조위편차에서 음(-)의 조위편차로 변화되는 양상과 거의 일치한다.

바람에 의한 조위편차의 변동을 알아보기 위하여 이상조 위편차의 발생 전후인 24일 12시부터 25일 12시까지 24시간 에 대하여 조위편차와 바람의 동-서 성분과 남-북 성분 간의 교차상관분석을 수행한 결과를 Table 6에 나타냈다. 7개 지 점에서 조위편차는 바람의 동-서 성분과 상관계수가 -0.62에 서 -0.84로 높은 역상관과 대부분 2시간 이상의 지연시간을 보이며, 바람의 남-북 성분과는 상관계수가 0.62에서 0.85로 높은 정상관을 가지며 모슬포(1시간 20분)를 제외한 지점에 서 지연시간은 1시간 이내로 짧다(Table 6). 이러한 결과는 2 시간 이상 전의 서풍이 서해안의 해수면을 낮추고, 남풍은 짧은 시간에 서해안의 해수면을 상승시키며, 반대로 북풍은 해수면을 짧은 시간에 하강시킨다는 것을 의미한다.

이상조위편차가 발생한 시기의 기압배치와 저기압 기단의 이동으로부터 한반도 주변해역의 해면기압과 바람의 변동 을 알아보기 위하여 2013년 11월 24일 21시와 25일 9시의 지 상일기도를 Fig. 6에 보였다. Fig. 6에 의하면 이상조위편차가 발생한 시기에 저기압이 한반도 북부지역을 통과했음을 알 수 있다. 기단의 중심기압은 2013년 24일 21시에 996 hPa이고 12시간 후 986 hPa로 강화되면서 이동했다. 저기압은 반시계 방향의 바람이 등압선을 따라 불어간다. 저기압 중심이 한 반도 북서부에 위치해 있을 때(Fig. 6 왼쪽) 등압선을 따라 서해안의 중부는 남동풍 또는 남풍계열의 바람이 불고, 남 부는 남서풍 또는 남풍 계열의 바람이 분다(Fig. 5), 저기압 중심이 한반도 북동부에 위치하면(Fig. 6 오른쪽) 서해안에서 전체적으로 북서풍 또는 북풍계열의 바람이 분다(Fig. 5).

Kim and Kim(2013)은 남풍계열의 바람은 황해의 해수를 북 쪽으로 이동시키는데, 이 과정에서 외해의 해수가 서해안으 로 이동하여 서해안의 해수면을 상승시키고, 반대로 북풍계 열의 바람은 서해안의 해수면을 하강시킨다고 했다. 이와 유사한 연구로 Corkan(1950)은 1949년 1월 7-8일 동안 발생한 북해의 북쪽해역에서 북동쪽으로 움직이는 저기압으로 인하 여 바람이 갑자기 남서쪽에서 북서쪽으로 바뀌어 파(wave)가 만들어져 북해의 해안을 따라 진행한 것을 보고했다. 이와 같이 저기압은 반시계방향으로 부는 바람을 동반하고 저기 압의 이동은 시간에 따라 풍계를 급격히 바꿀 수 있다. Table 3 과 Table 5에 나타난 것과 같이 대흑산도와 어청도의 이상조 위편차 발생이 빠른 이유는 저기압이 서쪽에서 동쪽으로 이 동함에 따라 연안보다 서쪽에 위치한 두 섬이 다른 지점에 비해 저기압에 의한 바람의 영향을 먼저 받기 때문이다.

3.4인천(INC)에서 해황과 기상 변동의 상관성

저기압이 한반도 북부를 통과한 24일 0시부터 26일 0시까 지 해수 흐름을 알아보기 위하여 인천조위관측소와 가까운 ICB 정점의 측류자료를 조류조화분해하여 관측치, 조류와 조류잔차를 Fig. 7에 보였다. 이 시기는 소조기로 조류의 최 대 소조기로 조류의 최대 유속이 50 cm/s를 넘지 않는다. 조 류잔차는 최대 유속이 약 30 cm/s 정도이며 11월 25일 4시경 까지 대체로 북향류를 보이다가 그 이후에 남향류로 바뀌 었다.

Table 7은 경험적 직교함수를 이용하여 조류와 조류잔차 에 대하여 주축성분을 의미하는 제1모드와 주축방향의 직교 성분을 의미하는 제2모드로 흐름에 대한 변동량과 방향을 산출한 결과를 나타낸다. 조류의 주축성분은 전체 변동량의 99 % 이상을 차지하며 방향은 약 20°방향(북북동)이다. 즉, 조류는 북북동 방향의 창조류와 남남서 방향의 낙조류인 왕 복성 조류가 매우 우세하다. 조류잔차는 주축성분이 전체 변동량의 약 73 %를 차지하며 각도는 약 9°로 거의 남-북 방향 을 나타내며, 주축성분의 직교성분은 전체 변동량의 약 27 % 를 차지하며 각도는 99°로 거의 동-서방향이다.

Fig. 8은 이상조위편차 발생 시기의 인천조위관측소 해면 기압(a), 바람(b), 조위편차(c)와 ICB 정점의 조류잔차(d)를 5 시간 low-pass filter하여 나타낸 것이다. 해면기압은 24일 0시 부터 낮아지다가 25일 2시 43분에 994.2 hPa로 최저를 나타내 고 다시 높아지며(Fig. 8a), 바람은 남동풍이 불다가 해면기 압이 최저가 되기 약 5시간 전부터 강해지면서 시계방향으 로 회전하고, 그 이후에 서풍 또는 북서풍이 된다(Fig. 8b). 조위편차는 24일 12시경부터 천천히 커지다가 24일 18시 이 후에 가파르게 상승하고 25일 3시 17분에 101.8 cm로 최대가 되며, 급격히 하강하여 4시간 36분 뒤에 최저가 된다(Fig. 8c). 조류잔차는 바람이 불어가는 것과 대체로 유사한 흐름 을 보이는데, 조위편차가 최대가 될 때까지 남향류가 없이 대부분 북향류이며 바람과 마찬가지로 해면기압이 최저가 되기 몇 시간 전부터 몇시간 후까지 서향류에서 동향류로 시계방향의 흐름변화를 보인다. 그리고 이상조위편차 발생 기간에 조류잔차는 남향류계열의 흐름을 보인다(Fig. 8d).

이러한 결과는 저기압의 중심이 인천의 북서쪽에 위치해 있을 때 기압 등치선을 따라 인천에서 바람은 북서쪽으로 불고(Fig. 6 왼쪽), 저기압이 동쪽으로 이동하면서 인천의 해 면기압이 최대로 낮아질 때까지 남동풍에서 남풍이 북쪽으 로 흐름을 만들어 해수면을 높이는 것으로 보인다. 그리고 인천에서 해면기압이 최저인 시각을 지나 상승하는 몇 시간 동안 바람은 거의 동풍이 불고, 해수면은 4시간 30분 이상 동안 급격히 하강하여 이상조위편차를 보인다. 이상조위편 차가 발생한 기간 동안 동풍 또는 북동풍이 약하게 불었으 며 조류잔차는 남향류이다(Fig. 8).

조류와 조류잔차의 주축방향의 차가 11°로써(Table 7) 거 의 같은 방향으로 창조류때 연안으로 조류잔차가 발생하거 나 낙조류때 외해쪽으로 발생하면 조류와 조류잔차가 합쳐 져서 큰 흐름을 만들 수 있다. 그런데, Fig. 7에 보인바와 같 이 이상조위편차가 발생한 시기에는 조류방향과 조류편차 가 거의 반대 방향이었다.

바람은 해수를 이동시켜 해수면을 높이거나 낮춘다. 이러 한 연관성을 알아보기 위해 조위편차가 양(+)으로 발생하여 점차적을 커지기 시작한 24일 12시부터 25일 12시까지 24시 간 동안 조류잔차류와 해면기압이 제거된 조위편차 및 바람 과의 상호상관을 각각 산출하여 Table 8에 보였다. 조류잔차 의 동향성분은 서풍이나 남풍과 상관성이 낮고 조위편차와 는 상관계수가 0.84로 높다. 조류잔차의 북향 성분은 서풍과 상관계수가 -0.63으로 역상관, 남풍과 상관계수가 0.65이다. 이러한 결과는 Table 7에 보였듯이 조류잔차의 대부분(73 %) 이 거의 남-북 방향으로 흐르며 북풍은 해수를 북쪽으로 이 동시켜 해수면을 상승시키고, 남풍은 해수를 남쪽으로 이동 시켜 해수면을 하강시키는 효과로 작용한다. 조류잔차의 동- 서 방향 흐름(27 %)은 바람의 방향과 상관성이 낮지만 서향 류는 해수면을 상승시키고 동향류는 해수면을 하강시킨다 는 것을 알 수 있다.

4결론 및 요약

2013년 11월 24일 밤부터 25일 오전 사이에 저기압 기단이 한반도 북부지역을 빠르게 통과했으며, 이 저기압에 의한 기압배치로 인하여 발생한 바람에 의해 서해안에서 이상조 위편차가 발생했다. 서해안 10 개 조위관측소와 인근의 조류 관측 정점에서 관측된 해양ㆍ기상 자료를 분석하여 이상조 위편차의 발생 원인을 알아보았다.