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황해는 중국 대륙과 한반도에 접한 얕은 반폐쇄성 주변해이며, 북쪽으로는 발해만과, 남쪽으로는 동중국해와 연결되어 있다(그림 1). 황해의 평균 수심은 44 m로, 서쪽 연안에는 얕은 지역이 발달해 있고, 중앙에는 약 80 m 등심선으로 정의되는 북서–남동 방향의 해구(황해 해구)가 있으며, 동쪽 연안에는 가파르고 좁은 대륙붕이 형성되어 있다.
Combined effects of waves and tides on bottom sediment resuspension in the southern Yellow Sea
황해 남부에서 파랑과 조석이 저층 퇴적물 재부유에 미치는 복합 효과
- Aimei Wang (왕아이메이), Xiao Wu (우샤오), Naishuang Bi (비나이쑤앙), Houjie Wang (왕호우지에)
(College of Marine Geosciences, Key Laboratory of Submarine Geosciences and Prospecting Techniques, MOE, Ocean University of China, Qingdao; Laboratory of Marine Geology, Qingdao National Laboratory of Marine Science and Technology, Qingdao, China) - David K. Ralston
(Applied Ocean Physics and Engineering Department, Woods Hole Oceanographic Institution, Woods Hole, USA) - Chenghao Wang (왕청하오)
(National Engineering Research Center of Port Hydraulic Construction Technology, Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering, Tianjin, China)
Highlights
- Large values of suspended sediment concentration east of the Shandong Peninsula is mainly due to local resuspension.
- The combined actions of waves and tidal dynamics dominate the sediment resuspension.
- Wave period is an important factor along with wave amplitude in the contribution of waves to sediment resuspension.
- 산동반도 동쪽에서 높은 부유퇴적물 농도(SSC)는 주로 국지적 재부유 때문이다.
- 파랑과 조석의 복합 작용이 퇴적물 재부유를 지배한다.
- 파랑의 기여에서 파고뿐만 아니라 파주기도 중요한 요인이다.
Abstract
A calibrated, coupled model (COAWST) of the Bohai and Yellow Seas was employed to examine the contributions of waves and tides to the sediment transport, and to understand the dynamic factors controlling bottom sediment resuspension around the Shandong Peninsula. The numerical results, which were consistent with the in-situ observations, illustrated two events with large values of suspended sediment concentration (SSC). The two events had similar wave heights, but SSC during the second event was more than twice that of the first one. Numerical experiments indicated that the large values of SSC east of the Shandong Peninsula were mainly ascribed to local resuspension, and that waves played a primary role in sediment resuspension for both high SSC events. The differences in SSC and bottom shear stress between the two events were mainly due to differences in wave period, representing about 65% of the total difference, and the non-linear interactions of wave and currents played a secondary role. Therefore, wave period is an important factor along with wave amplitude in the contribution of waves to sediment resuspension in this region. The combined actions of waves and currents dynamics dominate the sediment resuspension rather than either factor in isolation. Due to sheltering effect by the Shandong Peninsula, the wave effect on sediment resuspension was less to the south of the Peninsula than that to the north and east. In addition, the Shandong Coastal Current was enhanced by the northerly wind leading to more sediment transport southward along the coast of Shandong Peninsula, but this has small effect on the difference of suspended sediment concentration between two storm events.
보하이해와 황해를 대상으로 보정된 결합 모델(COAWST)을 적용하여 파랑과 조석이 퇴적물 수송에 기여하는 정도를 평가하고, 산동반도 주변에서 저층 퇴적물 재부유를 제어하는 동역학적 요인을 규명하였다. 현장 관측과 일치하는 수치 모의 결과, 부유퇴적물 농도(SSC)가 매우 높게 나타난 두 가지 사건이 확인되었다. 두 사건은 파고는 유사했으나, 두 번째 사건에서 SSC는 첫 번째 사건의 두 배 이상이었다. 수치 실험 결과, 산동반도 동쪽의 높은 SSC 값은 주로 국지적 재부유 때문이며, 두 사건 모두에서 파랑이 퇴적물 재부유에 주된 역할을 한 것으로 나타났다. 두 사건 간 SSC와 저층 전단응력의 차이는 주로 파주기의 차이 때문이었고, 이는 전체 차이의 약 65%를 차지했다. 파랑과 해류의 비선형 상호작용은 부차적 역할을 했다. 따라서 이 지역에서 파랑이 퇴적물 재부유에 기여하는 데에는 파고뿐 아니라 파주기도 중요한 요인이다. 퇴적물 재부유는 파랑이나 해류 중 어느 한 요인보다, 두 요인의 복합 작용에 의해 지배된다. 산동반도의 차폐 효과 때문에, 반도 남쪽에서는 파랑의 재부유 효과가 북쪽과 동쪽보다 작았다. 또한 북풍으로 강화된 산동 연안류는 산동반도 연안을 따라 남쪽으로 더 많은 퇴적물을 수송했으나, 이는 두 폭풍 사건 사이의 SSC 차이에 큰 영향을 주지는 않았다.
Regional setting
The Yellow Sea is a shallow and semi-enclosed marginal sea bordered by the mainland China and the Korean Peninsula, and it is connected with the Bohai Sea to the north and the East China Sea to the south (Fig. 1). The water depth of the Yellow Sea is 44 m in average, with a shallow region along the western coast, a NW–SE trough (Yellow Sea Trough) defined by the ∼80 m isobath in the middle, and a steep, narrow shelf along the eastern coast.
황해는 중국 대륙과 한반도에 접한 얕은 반폐쇄성 주변해이며, 북쪽으로는 발해만과, 남쪽으로는 동중국해와 연결되어 있다(그림 1). 황해의 평균 수심은 44 m로, 서쪽 연안에는 얕은 지역이 발달해 있고, 중앙에는 약 80 m 등심선으로 정의되는 북서–남동 방향의 해구(황해 해구)가 있으며, 동쪽 연안에는 가파르고 좁은 대륙붕이 형성되어 있다.