물 한 방울의 여행

자료 및 방법

가상의 해수 입자(수만 개)를 실제 해류장 위에 놓고 시간에 따라 이동시키는 라그랑지안 입자 추적 모의이다. 계산은 모두 이용자의 브라우저 그래픽 처리 장치(GPU)에서 수행한다.

해류 자료

• 미 해군 전지구 해양 모델 HYCOM 분석장: 2020-01-01 – 2024-09-04는 GLBy0.08(expt_93.0), 2024-09-05 – 2026-08-31은 ESPC-D-V02. 두 기간은 모델 체계가 달라 경계 시점에 해류장이 불연속일 수 있음.
• 3시간 간격 자료를 UTC 기준 일평균하여 조석·관성 진동을 제거하였고, 수평 격자(0.08°×0.04°)를 0.16°×0.16°(약 15–18 km)로 평균하였다. 수심은 0, 30, 100, 300 m의 4개 층이며 유속은 0.024 m/s 단위로 양자화하였다.
• 일평균장은 해당 일 12시(UTC)의 값으로 보고 시간에 대해 선형 보간하였다.

입자 추적

• 수평 이동: 4차 룽게–쿠타(RK4) 적분, 시간 간격 최대 3시간. 순방향은 시간 증가 방향, 역추적은 시간 감소 방향으로 적분함.
• 수평 확산: 무작위 행보 Δx = √(2K_hΔt)·N(0,1). 기본값 K_h = 20 m²/s는 약 15 km 규모에 대한 Okubo(1971) 확산도 관계식의 값(약 10–30 m²/s)에서 정하였다.
• 연직 이동은 계산하지 않는다. 각 입자는 방출한 수심의 수평 유속으로만 이동한다.
• 해안 처리: 새 위치가 육지(해당 수심 격자에서 모델 자료가 없는 곳)이면 확산 없이 다시 이동시키고, 그래도 육지이면 제자리에 머문다. ‘해안 표착’을 켜면 표층 입자는 해안에 닿는 순간 표착한 것으로 보고 정지시킨다.
• 풍압류: 표층 입자에 ERA5 10 m 풍속(00·06·12·18 UTC 일평균 벡터)의 일정 비율을 더한다. 부유물의 종류·형태에 따른 실제 풍압 계수(대체로 1–4 %)는 다양하므로 단순 모형으로만 보아야 한다.
• 모의 영역(117–146°E, 22–48°N) 밖으로 나간 입자는 추적을 멈추고 ‘영역 밖’으로 집계한다.

통계

• 해역별 비율: 해역 경계는 국제수로기구(IHO) 해역 경계를 참고하여 단순화한 것임.
• 관문 통과: 입자 경로가 관문 선분을 처음 가로지른 시각까지의 경과 일수. 입자 위치를 읽어 오는 간격(모의 시간 0.2–1일) 사이에서는 직선 경로로 가정함.
• 연결성 행렬: 2020–2025년 매월 1일과 15일, 각 해역에 입자를 고르게 뿌려 브라우저와 같은 방식(RK4, K_h = 20 m²/s)으로 추적한 뒤, N일 후 입자가 위치한 해역의 비율을 계절별로 평균한 기후값이다.
• 표류부이 검증: NOAA 전지구 표류부이 프로그램(GDP) 6시간 자료 중 드로그(수심 15 m)가 달린 부이의 궤적과, 같은 시각·위치에서 출발한 모의 입자(0 m와 30 m 유속의 평균)의 거리 차이를 비교하였다.

유의 사항

• 약 15 km 격자의 일평균 해류이므로 조류, 연안 소규모 흐름, 좁은 해협과 만 내부의 흐름은 재현하지 못한다. 연안 수 km 이내의 결과는 신뢰하기 어렵다.
• 모든 결과는 수치모델 분석장에 의한 모의 결과이며, 해양 사고 대응·수색 구조 등의 실무 판단에 사용할 수 없다.

출처

HYCOM Consortium / U.S. Naval Research Laboratory (GLBy0.08 expt_93.0, ESPC-D-V02) · Hersbach et al. (2020) ERA5, Copernicus Climate Change Service · GEBCO Compilation Group, GEBCO_2019 Grid · NOAA Global Drifter Program (6-hourly, AOML ERDDAP) · Okubo, A. (1971) Deep-Sea Research 18, 789–802
제작: Claude · 2026 · 자료 갱신