Abstract
Princeton Ocean Model (POM) is modified to construct a three-dimensional, semi-implicit hydro¬dynamic model with a wetting-and-drying scheme. The model employs semi-implicit treatment of the barotropic pressure gradient terms and the vertical mixing terms in the momentum equations, and the velocity divergence term in the vertically-integrated continuity equation. Such treatment removes the external mode and thus the mode splitting scheme in POM, allowing the semi-implicit model to use a larger time step. Applied to hypothetical systems, both the semi-implicit model and POM give nearly the same results. The semi-implicit model, however, runs approximately 4.4 times faster than POM showing its improved computational efficiency. Applied to a hypothetical system with intertidal flats, POM employing the mode splitting scheme produces noises at the intertidal flats, that propagate into the main channel resulting in unstable current velocities. Despite its larger time step, the semi-implicit model gives stable current velocities both at the intertidal flats and main channel. The semi-implicit model when applied to Kyeonggi Bay gives a good reproduction of the observed tides and tidal currents throughout the modeling domain, demonstrating its prototype applicability.
Princeton Ocean Model(POM)에서 지배방정식을 반음해법으로 차분화하여 mode splitting을 제거하고 조간대 처리기법을 도입한 3차원 semi-implicit 모델을 수립하였다 운동방정식의 순압경도력항과 수직방향 와동점 성향, 그리고 수심적분된 연속방정식의 속도발산항을 음해법으로 처리하여 빠르게 움직이는 표면중력파가 야기하는 수치안정조건을 제거하여 더 큰 time step을 사용할 수 있는 semi-implicit 모델을 수립하였다 수립한 3차원 semi-implicit 모델의 유효성과 계산휴율을 확인하기 위하여 이상적인 3차원 수로에 적용한 결과 semi-implicit 모델이 POM과 같은 결과를 주었으나 POM보다 약 4,.4배 정도 빠르게 수행되어 향상된 계산효율을 보여주었다. mode splitting 기법을 사용하는 POM의 유속 결과는 조간대에서 발생한 noise가주 수로에까지 전파되어 불안정 한 결과를 준 반면에 semi-implicit 모델결과는 더 큰 time step을 사용함에도 불구하고 조간대와 주 수로 모두에서 noiserk 없는 안정된 결과를 주었다 3차원 semi-implicit 모델의 현장 적용성을 확인하기 위하여 경기만에 적용한 결과 semi-implicit 모델이 모델 영역 전반에 걸쳐 관측된 조석 및 조류의 크기 및 전파양상을 잘 재현하였다.