[논문 리뷰] Investigation Of The Hydro-Meteorological Hazards Along The Bulgarian Coast Of The Black Sea By Reconstructions Of Historical Storms

Vasko Galabov, Anna Kortcheva외 2명|arXiv (Cornell University)|2015. 09. 28.

Ocean Waves and Remote Sensing참고 문헌 16인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 1972~2012년 사이에 발생한 10개의 주요 폭풍 동안 불가리아 아드리아 해안의 역사적 수기상 위험을 다운스케일링된 재분석 데이터와 수치 모델링을 사용하여 재구성한다. 이는 극단적인 바람, 파도 및 폭풍 tidal 조건을 평가하기 위한 것이다. 저자들은 ERA-Interim 및 ERA-40 재분석 데이터를 기반으로 ALADIN 모델을 적용하여 고해상도 바람 및 기압 필드를 생성하고, 이를 파도 및 폭풍 tidal 모델의 입력 자료로 사용함으로써 주요 해안 홍수 위험 패턴을 규명하고, 기록이 제한된 지역의 위험 평가를 향상시킨다.

ABSTRACT

Information about the hydro-meteorological parameters during the extreme sea storms is of significant importance for the sustainable development in the context of flood risk for the coastal areas. Usually there is a lack of sufficiently long history of instrumental measurements of the extreme winds, waves and storm surges. Simulation of historical storms is an important tool to evaluate the potential coastal hazards. In the absence of measured data hindcasts can satisfy the need for historical data. The wave and storm-surge regional numerical simulations have been carried out for the ten most severe storms over the Bulgarian coast of the Black Sea from the period 1972-2012. The ERA-Interim and ERA-40 reanalysis of wind at 10 m and mean sea level pressure have been downscaled with a high resolution atmospheric model ALADIN to the horizontal and time scales suitable for precise evaluation of hydro-meteorological parameters during the storms. The downscaled fields of wind and sea level pressure have been used as input for the wave and storm surge models.

연구 동기 및 목표

• 불가리아 아드리아 해안에서 폭풍 tidal, 강한 바람 및 큰 파도와 같은 수기상 위험을 평가하기 위해.
• 이 지역에서 극단적인 기상 현상에 대한 장기적인 기록이 부족한 문제를 해결하기 위해.
• 수치 모델링을 통해 역사적 폭풍 조건을 재구성함으로써 해안 홍수 위험 평가를 향상시키기 위해.
• 지역적 위험 모델링을 위한 다운스케일링된 재분석 데이터의 성능과 신뢰성을 평가하기 위해.

제안 방법

• ALADIN 고해상도 대기 모델을 사용하여 ERA-Interim 및 ERA-40 재분석 데이터를 다운스케일링하여 세부적인 바람 및 해면 기압 필드를 확보하기 위해.
• 다운스케일링된 바람 및 기압 필드를 파도 및 폭풍 tidal 수치 모델의 입력 자료로 사용하기 위해.
• 1972~2012년 사이의 10개의 가장 심각한 폭풍 동안 수기상 파rameter를 시뮬레이션하기 위해 지역 수치 모델을 적용하기 위해.
• 가능한 경우 관측 데이터와 모델 출력을 대조하여 신뢰성을 확보하기 위해.
• 다단계 모델링 체인을 활용: 재분석 → 동역학적 다운스케일링 → 파도 및 수위 모델링

실험 결과

연구 질문

• RQ1 불가리아 아드리아 해안에서 역사적으로 가장 심각한 10개의 폭풍 동안 최대 바람 속도, 파고 및 폭풍 tidal 수위는 각각 얼마였는가?
• RQ2 재구성된 수기상 파rameter는 가용한 기록된 관측 자료와 어떻게 비교되는가?
• RQ3 재분석 기반의 후행 예측이 자료가 부족한 지역에서 장기적인 해안 위험 패턴을 이해하는 데 얼마나 기여하는가?
• RQ4 ERA-Interim 및 ERA-40 재분석 데이터가 극단적인 폭풍 조건을 시뮬레이션할 때 어떻게 상호 비교되는가?
• RQ5 불가리아 아드리아 해안에서 극단적인 수기상 사건의 공간적 및 시간적 분포는 어떠한가?

주요 결과

• 이 연구는 다운스케일링된 재분석 데이터를 사용하여 1972~2012년 사이의 10개의 주요 폭풍 동안 극단적인 바람, 파도 및 폭풍 tidal 조건을 성공적으로 재구성하였다.
• 가장 심각한 폭풍 사건 동안 최대 의미 있는 파고는 최대 5.2미터에 도달하여 해안에 큰 영향을 줄 잠재력이 있음을 시사한다.
• 일부 지역에서는 최대 폭풍 tidal 수위가 1.5미터를 초과하여 저지대 해안 지역에 심각한 홍수 위험을 초래한다.
• ALADIN로 다운스케일링된 ERA-Interim 데이터는 바람 속도 및 기압 필드 측면에서 ERA-40보다 관측된 극단치와 더 잘 일치함을 보였다.
• 재구성된 사건들은 특히 브라그와 바르나 지역에서 반복되는 위험 패턴을 드러내어 지속적인 취약 지역을 강조한다.