원지 지진해일 수치모형 개발

Abstract

최근 발생한 2011년 일본 동북지방 태평양 해역 지진해일로 인해 원지 지진해일에 대한 관심이 고조되었다. 본 연구는 먼 거리를 전파하는 지진해일을 해석하기 위해 원지 지진해일 수치모형 개발을 목표로 수행되었으며 지진해일을 해석하기 위해 선형 천수방정식을 지배방정식으로 수치모형을 구축하였다. 지진해일은 태평양을 횡단하는 전지구적 규모의 자연현상이다. 따라서 기존의 지진해일 해석에 사용하던 수치모형에서는 고려하지 않았던 코리올리스 효과를 지배방정식에 포함하여 수치모형을 구축하였다. 본 연구에서는 수심이 변하는 지역에서 균일한 시간간격 격자와 공간간격 격자를 사용하면서도 분산보정계수를 변화시켜 분산효과를 고려할 수 있는 수정기법(Cho et al., 2007)을 이용하여 선형 천수방정식을 차분화하였다. 수심이 일정한 경우에 Gaussian 분포의 초기수면변위에 대해 구축된 원지 지진해일 수치모형의 수치모의 결과와 선형 Boussinesq 방정식의 해석해(Carrier, 1991)를 비교 분석하였다. 또한 코리올리스 효과와 분산효과를 고려 하지 않은 수치모형에 대해서도 수치모의를 수행하였다. 그 결과 본 연구에서 구축된 수치모형의 신뢰성을 확인할 수 있었다. 또한 본 연구에서는 2011년 3월 11일에 발생한 일본 동북지방 태평양 해역 지진해일에 대해 수치모의를 수행하였으며 NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)에서 제공하는 Dart 부이에서 관측된 관측치와 수치모의 결과를 비교 분석하였다. 그 결과 원지 지진해일 수치모형의 적용성을 확인할 수 있었다.