[논문 리뷰] Managing large oil Spills in the Mediterranean

J. A. Jiménez Madrid, Antonio Garcı́a-Olivares외 2명|arXiv (Cornell University)|2015. 10. 01.

Oil Spill Detection and Mitigation참고 문헌 15인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 히스토릭 해류 모델에 기반한 라그랑주 입자 시뮬레이션을 사용하여 지중해 전역의 대규모 기름 유출에 대해 확률적 해안 침착 지도를 제안한다. 주로 유조선 항로와 해저 유전 플랫폼 주변의 185개의 기원 지점에서 기름 유출 경로를 시뮬레이션함으로써 특정 해안 구간에 기름이 도달할 가능성과 시기를 추정하며, 단기 예측 시스템을 보완하고 비상 대응 의사결정을 향상시키기 위한 장기 위험 평가를 제공한다.

ABSTRACT

For the first time a statistical analysis of oil spill beaching is applied to the whole Mediterranean Sea. A series of probability maps of beaching in case of an oil spill incident are proposed as a complementary tool to vulnerability analysis and risk assessment in the whole basin. As a first approach a set of spill source points are selected along the main paths of tankers and a few points of special interest related with hot spot areas or oil platforms. Probability of beaching on coastal segments are obtained for 3 types of oil characterised by medium to highly persistence in water. The approach is based on Lagrangian simulations using particles as a proxy of oil spills evolving according the environmental conditions provided by a hincast model of the Mediterranean circulation.

연구 동기 및 목표

• 단기 예측 시스템을 보완하기 위해 지중해 해역에서의 기름 유출 해안 침착에 대한 장기적 확률 평가를 개발하는 것.
• 역사적 해류 패턴을 기반으로 기름 유출에 가장 취약한 해안 구간을 특정하는 것.
• 특정 해안선에 기름이 도달할 통계적 가능성을 제공하여 기름 유출 비상 상황에서의 의사결정을 지원하는 것.
• 감시가 필요한 해안 지역에 기름 slick 이 도달하는 데 소요되는 장기적 이동 경로와 도착 시간을 평가하는 것.
• 지중해 지역의 해양 안전 및 환경 보호 당국을 위한 의사결정 지원 도구를 구축하는 것.

제안 방법

• 기름 유출 경로를 모델링하기 위해 라그랑주 입자 시뮬레이션을 사용하며, 입자를 기름 slick 의 대리체로 간주한다.
• 고해상도 히스토릭 해류 모델(NEMO-MED12)을 사용하여 시뮬레이션을 구동한다.
• 주요 유조선 항로와 해저 석유 플랫폼 및 터미널 근처에서 185개의 기원 지점을 선정한다.
• 수중에서 중간에서 높은 지속성을 가지는 3종의 기름 유형을 시뮬레이션하여 침착 확률을 평가한다.
• 해안 구간에 도달한 입자 비율을 기반으로 침착 확률을 계산한다.
• 결과를 집계하여 각 해안 구간에 도달할 것으로 예상되는 기름의 백분율과 도착 시기를 나타내는 확률 지도를 생성한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 특정 기원에서 발생한 기름 유출이 지정된 해안 구간에 도달할 장기적 확률은 얼마인가?
• RQ2 대규모 기름 유출 이후 기름 slick 이 다양한 해안 지역에 도달하는 데 소요되는 시간은 어떻게 달라지는가?
• RQ3 역사적 해류 패턴을 기반으로 기름 유출 침착에 가장 취약한 해안 지역은 어디인가?
• RQ4 다른 기름 유형(지속성에 따라 다름)은 침착 가능성과 도착 시간에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 통계적 해안 침착 확률 지도는 기름 유출 비상 상황에서의 의사결정을 얼마나 향상시킬 수 있는가?

주요 결과

• 이 방법론은 지중해 전체 영역을 커버하는 185개 기원 지점에서 740회의 시뮬레이션을 통해 성공적으로 확률적 해안 침착 지도를 생성하였다.
• 30,000톤의 기름 유출 시, 침착 확률이 5%일 경우 해안 구간당 최대 30톤의 기름 침착이 예상된다.
• 기름 slick 이 다양한 해안선에 도달하는 데 소요되는 시간은 기름 유출 발생 후 최소 3일에서 최대 16일까지 다양하다.
• 지도들은 장기적 기름 유출 확산에 영향을 미치는 주요 이동 장벽과 지속적인 이동 경로를 규명하였다.
• 결과는 MEDESS-4MS 의사결정 지원 시스템에 통합될 예정이며, 향후 공개적으로 온라인 제공될 예정이다.
• 이 방법은 모델의 한계에 대해 강건하며, 새로운 Copernicus 재분석 자료와 같은 향상된 히스토릭 예측 자료로 갱신 가능하여 정확도를 향상시킬 수 있다.