Estimation method of barometric efficiency from water level responses to the combined tide and barometric pressure

이봉주; 김태희; 구민호; 김용제

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이봉주 김태희 구민호 김용제

저널정보: 대한지질학회 지질학회지 지질학회지 제42권 제2호(통권 제167호)

발행연도: 2006.6

수록면: 317 - 328 (12page)

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이 연구에서는 지하수위가 대기압 외에 기조력에 의해서도 영향을 받는 경우의 대기압 효율 추정 방법을 제안하였다. 기조력의 주요 분조들은 0.8 cycles per day 이상의 주파수대를 차지하지만 기상과 관련한 대기압의 경우 0.8 cycles per day 보다 낮은 주파수대에 밀집된다. 대기압과 기조력이 주로 차지하는 주파수 대역의 차이는 대기압과 기조력의 영향이 중첩된 지하수위 자료의 대기압 효율을 추정할 수 있는 단서를 제공한다. 우선 지하수위, 대기압 그리고 이론 기조력의 시계열을 대기압과 기조력 주파수대에 맞춰 필터링한다. 다음으로 0에서 100%까지의 대기압 효율을 순차적으로 적용하여 필터링된 수위자료를 보정한다. 최종적으로 각 단계별 대기압 보정 신호와 필터링된 기조력 신호들을 대상으로 상호 상관을 계산한다. 지하수위 관측자료에서 대기압 영향이 제거되면, 잔류 신호에는 기조력에 의한 지하수위 변동 성분이 남게 된다. 기조력과 지하수위 신호간의 상관계수가 최대가 되는 보정단계의 순서가 바로 구하고자 하는 대기압 효율을 지시한다. 금산군의 BH-5관측공의 지하수위를 대상으로 제안된 방법을 적용한 결과, 28%의 대기압 효율이 추정되었으며, 부가적으로 기조력과 지하수위간의 선형계수, 즉 기조력 민감도는 2.8%인 것으로 산정되었다. 이들 선형계수를 이용하여 지하수위 관측자료에서 대기압과 기조력의 중첩된 영향을 효율적으로 분리하여 제거할 수 있다.

In this study a new method is proposed to estimate barometric efficiency for water level records affected by the combined barometric and Earth tide forces. The principal Earth-tides occupy high frequencies of more than 0.8 cycles per day, but frequencies of barometric pressure changes caused by the passage of weather systems are less than 0.8 cycles per day. Differences in frequency domain at which these extraneous stresses mainly occur give a clue to determine barometric efficiency from the time series of water level, barometric pressure, and the Earth tide data. Firstly, each of the time series of water level, barometric pressure, and theoretical tide potential is filtered into specific spectral bands which extraneous stresses mainly occupy. Secondly, barometric efficiencies ranging from 0 to 100% are sequentially assigned to the signal filtered from water level. Lastly, cross-correlations between the barometrically corrected signal and the signal filtered from theoretical tide potential are analyzed in every correction steps. If the effects by changes in barometric pressure are completely corrected from the filtered signal of water level, the remained signal represents water level fluctuations by Earth tide. The barometric efficiency could be estimated by finding an ordinal number of the correction step which correlation coefficient between the filtered signals of water level and the Earth tide potential is at a maximum. Application of the proposed method to the field data at BH-5 observation well on a pilot site of Guemsan, Korea shows that the barometric efficiency at BH-5 well is 28%. In addition, the tidal sensitivity, linear coefficient between water level and Earth tide, is calculated at 2.8%. With these linear coefficients, the combined effects of barometric and Earth tide forces from the water level records could be effectively separated and removed.

#지하수위 #대기압 #기조력 #대기압 효율 #기조력 민감도 #water level #barometric pressure #Earth tides #barometric efficiency #tidal sensitivity

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