[해양수치모델] 지형 평활화가 수질모델에 미치는 영향

■ 비정형 격자(수평/수직)

 

SCHISM모델은 수평 수직격자 모두 비정형격자를 사용하기 때문에, 지형 평화화(단순화) 과정이 필요없다. 따라서 개발자들은 지형 평활화의 영향에 대해 연구해 볼 수 있게되었고, 그에따른 수질모델에 미치는 영향을 분석하였다. 아래는 그 초록을 번역한 것이다.

 

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논문소개(초록)

 

Cai, X., Zhang, Y. J., Shen, J., Wang, H., Wang, Z., Qin, Q., & Ye, F. (2020). A Numerical Study of Hypoxia in Chesapeake Bay Using an Unstructured Grid Model: Validation and Sensitivity to Bathymetry Representation.  JAWRA Journal of the American Water Resources Association .

 

체서피크만을 대상으로 3차원 비정형격자 유동/수질모델(SCHISM-ICM) 모의를 진행하였다. 1991-1995에 본류와 몇몇 주요지류에서 관측된 염분, 클로로필-a, 용존산소, 영양화(nutrients), 플랑크톤 생산(phytoplackton productions)에 대해 스킬스코어(Normalized bias, Normalized unbiased RMSE)에 기반하여 모델을 검증하였다.

이 연구에서는 (1) 지형데이터가 빈산소증(hypoxia)와 다른 과정을 잘 모의하는지, (2) 지류에 구성된 고해상도 격자가 수질변수들을 잘 모의하는지에 대하여 주요하게 다루었다. 결과비교를 통해서 일반적인 시스템에서 많이 사용하는 지형 평활화(bathymetry smoothing)의 영향을 분석하였다. 지형 평활화는 성층구조와 수평혼합에 변화를 주었으며, 천해영역에 염분침투현상 salt intrusion onto shallow water region)과  물의 연대(the freshwater age) 증가를 야기시켰다.

결과적으로, 지형데이터 스무딩은 빈산소(hypoxia) 수괴와 식물성플랑크톤(phytoplankton) 생산량을 비현실적으로 예측하는 오류를 이끌 수 있다. 어쨋든 고해상도 비정형격자모델은 복잡한 지형에 대해 믿을만한(faithful) 재현을 가능케하며, 많은 지류와 조류세곡(tidal creeks)를 포함한 범규모적 연안 수질해석에 유의함을 보여준다.

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배울 점

 

- 연구방법론이 한눈에 보이도록 잘 구성한 것 같다.

- Normalized bias와 Normalized unbiased RMSE를 도식화해두었는데, NURMSE는 처음본다..